A condensation nuclei counter with photographic recording

Summary A condensation nuclei counter based onAitken's principle is described and depicted. It permits simultaneous observations of the graticule by two persons or the observation of the graticule by one person and the synchroeous photographic recording of the droplets on 35 mm film strip or single plates. With one exposure, the droplets on 24 squares of the millimetre graticule can be recorded so that a repetition of the necessary operations required by other counters in order to obtain an average count becomes superfluous and the time taken for one experiment is reduced to three quarters of a minute. The limitation to five droplets per square mm recommended for all hitherto existing nuclei counters with eye observations is removed when the droplets and the graticule are photographed. By the use of a special sealing arrangement and by employment of vacuum taps which proved most satisfactory with the previous construction of a photo-electric nuclei counter, leakages are practically impossible. The glass windows of the receiver are interchangeable with plates of conducting glass which can be heated by the passage of an electric current. The construction ensures that the 1 cm distance above the graticule is always maintained, independent of the tightening of the sealing arrangement. The receiver is equipped with a stirrer operated from outside by a permanent magnet. Two easily detached pumps are provided; one for purifying the air in the receiver and for the dilatation, the other for sucking the sample of impure air into the receiver. The adiabatic cooling in the receiver can be produced e. g. by means of an expansion pump. The method of measuring is discussed. Examples of records are reproduced. Applications and the development of a fully automatic recording nuclei counter are indicated.

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Zusammenfassung Ein Kernzähler, derAitkens Prinzip benützt, wird beschrieben und abgebildet. Er gestattet die gleichzeitige Beobachtung des Zählglases durch zwei Personen oder die Beobachtung des Zählglases durch eine Person und die gleichzeitige photographische Registrierung der Tröpfchen auf Kino-Normalfilm (von 35 mm) oder Platten. Miteiner Aufnahme können die Tröpfchen auf 24 Quadraten des in Quadratmillimeter geteilten Zählglases festgehalten werden, so dass eine Wiederholung der erforderlichen Operationen, welche bei allen anderen Kernzählern vorgeschrieben sind, um Mittelwerte der Einselzählungen zu erhalten, überflüssig ist und die Dauereines vollständigen Experimentes auf dreiviertel Minuten reduziert wird. Die Beschränkung auf fünf Tröpfchen per Quadratmillimeter, welche für die meisten bisherigen Kernzähler bei Augenbeobachtungen empfohlen wird, wird aufgehoben, wenn die Tröpfchen und das Zählglas photographiert werden. Durch eine spezielle Dichtungseinrichtung und durch Verwendung von Vakuum-Hähnen, welche sich bei der Konstruktion eines photo-elektrischen Kernzählers so sehr bewährt haben, ist Undichtwerden des Rezipienten praktisch unmöglich. Die Spiegelglasfenster des Rezipienten können gegen solche aus leitendem Glas ausgetauscht werden, welche mittels eines durch sie geschickten elektrischen Stromes geheizt werden können. Die Konstruktion gewährleistet, dass der Abstand (1 cm) oberhalb des Zählglases stets erhalten bleibt, unabhängig vom Drucke, der auf die Dichtung ausgeübt wird. Der Rezipient ist mit einem Rührer ausgestattet, der von aussen durch einen permanenten Magneten betätigt wird. Es sind zwei Pumpen vorgesehen, die leicht abnomontiert werden können; die eine ist für die Reinigung der Luft im Rezipienten und für die Dilatation zur Herbeiführung des Tropfenfalles bestimmt, die andere dient zum Einsaugen der zu untersuchenden Luftprobe in den Rezipienten. Die adiabatische Abkühlung im Rezipienten kann z.B. mittels der Dilatationspumpe erzeugt werden. Die Messmethode wird beschrieben. Probe von photographischen Registrierungen der Tröpfchen auf dem Zählglase werden reproduziert. Einige Anwendungen und die Entwicklung eines voll-automatisch registrierenden Kernzählers wird angedeutet.

     

Die allgemeine theorie des erdinduktors

Zusammenfassung Bei Verwendung von Saitengalvanometern für Inklinationsmessungen mit dem Erdinduktor sind Schwingungen zu beobachten, die bei den viel stärker gedämpften Spiegelgalvanometern nicht auftreten. Die Erklärung dieser Zusammenhänge ist mit den bekannten einfachen Induktionsformeln nicht möglich, weil sie nur Angaben über die Mittelwerte der EMK geben. Ueber das Spatprodukt von drei Vektoren: Totalfeldstärke, Drehachse und Vektor in der Windungsebene, lässt sich die allgemeinste Formel für die induzierte EMK bei beliebiger Achsenstellung berechnen. Kleine Winkelabweichungen aus der Nullage zeigen gemäss Formel Abhängigkeit der Verstellempfindlichkeiten von der Grösse der Inklination. Die Kommutierung wird einer genauen Betrachtung unterzogen; die Amplituden der Schwingungen mit Hilfe derFourier-Analyse berechnet. Der Induktionsstrom wird nach der bekannten Differentialgleichung bestimmt. Eine Möglichkeit der Messung vonH aderZ unter Verwendung von zwei Erdinduktoren wird am Schluss betrachtet.In dem zweiten Teil werden die Korrekturen, welche auf die Spulenkonstante anzuwenden sind, bestimmt. Die Grösse der Windungsflächen hängt von der Drahtstärke und der Konstruktionsart des Induktors ab (Einfach- oder Doppelspule). Der Einfluss des Rahmes auf die Spule wird einer genauen Betrachtung unterzogen. MittelsFourier-Analyse kann die Grössenordnung der Fehler von schlechtjustierten Kommutatoren bestimmt werden. Eine Uebersicht alter und neuer Indikationsmethoden bei Inklinationsmessungen beschliesst den Text.

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Summary 1. In using fibre-galvanometers for the measurement of Inclination with the earthinductor oscillations can be observed that do not appear at the use of mirrorgalvanometers, more muted. These relations can not be explained very well with the help of the known simple formulas, as the latter state only the means of EMF. Through the triple-product of the three vectors, i.e. total magnetic force, rotation-axis, vector in the plane of the coil, the general formula can be figured for the induced EMF at any possible positions of the axis. Small deviations from the nullposition show — according to the formula — some dependance of the sensibilities in changing the position of axis from the degree of Inclination. The commutation is taken into very careful consideration, the amplitudes of oscillations are calculated byFourier-Analysis. The current of the induction is computed according to the well known differential-equation. The possibility to fixH orZ in using two earthinductors will be described at the end of the first chapter.

     

Numerical treatment of a model of the hydromagnetic dynamo with a selected system of convection in the earth's core

Zusammenfassung In der Arbeit[3] wurde das Problem der Auswahl des Geschwindigkeitsfeldes für kinematisches Modell eines hydromagnetischen Dynamos im Erdkern gelöst. Den Inhalt des vorliegenden Artikels bildet die Beendigung dieser Problematik in numerischer Beziehung und die Diskussion der Ergebnisse. Man hat die numerischen Methoden beantragt und daran zu arbeiten angefangen, die Kennzahl und daher auch die charakteristische Geschwindigkeit im Modell gefunden. Die numerische Stabilität der Lösung wurde nicht untersucht. Man beglaubigte die zur Existenz eines stationären Mechanismus der Generierung des geomagnetischen Feldes nötigen Voraussetzungen gleichzeitig mit den Bedingungen, die zur Einführung des Generierungs-KoeffizientenP notwendig sind. Der Koeffizient ist in sphärischen Koordinaten angeführt und es wird gezeigt, dass die Kennzahl seine Grösse nicht beeinflusst.     

Experiments with condensation nucleus size spectrometers

Summary The paper presents the theory of an electrical method for resolving a polydisperse aerosol — brought up to charge equilibrium — usingBoltzmann's law of charge distribution which was suggested byT. A. Rich, and reports on experimental tests of this method and on a comparison of its results with those obtained by theL. W. Pollak & A. L. Metnieks' exhaustion method employing a diffusion battery without end-pieces or connecting tubing.The application of the novel diffusion battery without end-pieces or connecting tubing for determining the diffusion coefficient of nuclei stored in a balloon gasometer showed, as in the case of room air nuclei, that the apparent diffusion coefficient increases with increased flow rates and that the increase becomes bigger with decreasing size of nuclei; thus the dependence of the apparent diffusion coefficient on the air-flow is not caused by impaction and deposition of the nuclei in the end-pieces nor by losses in the tubing.No frictional electrical charges on the diffusion battery were, of course, detected when the battery constructed entirely of metal was earthed, and no influence on the diffusion coefficient as determined by the dynamic method was found when the insulated diffusion battery was charged to 52 volts.The resolution of polydisperse aerosols by determining the mobility spectrum of the charged components of the aerosol, brought up to charge equilibrium, showed that the electrical method is well suited for nucleus populations with large percentage of charged nuclei (rather big nuclei) and is sensitive enough to indicate the ageing, even over a few hours, of a stored aerosol. The equivalent radius as computed from the concentrations of the charged and uncharged nuclei of an aerosol under charge equilibrium conditions agrees very well indeed with the average radius of the size spectrum determined by the electrical method and represents so far the best single size characteristic of a polydiperse aerosol.The results obtained so far by the electricla and dynamic methods are in good agreement both with regard to the spectral distribution of the components and to the average size of the nuclei.

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Zusammenfassung Die Theorie einer elektrischen Methode zur Zerlegung eines heterogenen Aerosols in seine Komponenten, welche vonT. A. Rich vorgeschlagen wurde, wird entwickelt. Die Kerne des Aerosols werden in Ladungsgleichgewicht gebracht undBoltzmann's Gesetz der Ladungsverteilung benützt. Über eine experimentelle Prüfung dieser Methode und die Vergleichung ihrer Resultate mit jenen der Exhaustions-Methode nachL. W. Pollak & A. L. Metnieks, die eine Diffusionsbatterie benützt, wird berichtet.Die Anwendung der neuartigen Diffusionsbatterie ohne Endstücke oder Verbindungsröhren zur Bestimmung des Diffusionskoeffizienten von Kondensationskernen, welche in einem Gasometer gespeichert waren, zeigt — wie im Falle von Kernen in Laboratoriumsluft —, dass der virtuelle Diffusionskoeffizient mit zunehmender Luftstromgeschwindigkeit wächst und dass der Zuwachs mit abnehmender Grösse der Kerne grösser wird; die Abhängigkeit des virtuellen Diffusionskoeffizienten vom Luftstrom ist daher nicht durch das Aufprallen und die Ablagerung der Kerne in den Endstücken oder durch Verluste in den Verbindungsröhren verursacht.Es wurden natürlich keine reibungs-elektrischen Ladungen an der Diffusionsbatterie festgestellt, wenn die ganz aus Metall konstruierte Diffusionsbatterie geerdet war, und es wurde ferner kein Einfluss auf den mittels der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten gefunden, wenn die isolierte Diffusionsbatterie auf 52 Volt geladen wurde.Die Bestimmung des Beweglichkeitsspektrums der geladenen Komponenten eines polydispersen Aerosols, welches mittels eines Alphastralers in Ladungsgleichgewicht gebracht wurde, zeigte, dass die elektrische Methode zur Zerlegung von Aerosolen mit hohem Prozentsatz geladenerr Kerne (ziemlich grossen Kernen) wohl geeignet und dass sie hinreichend empfindlich ist, die Alterung eines in einem Gasometer gespeicherten Aerosols während weniger Stunden erkennen zu lassen.Der aequivalente Radius, wie er aus der Konzentration der geladenen und ungeladenen Kerne eines im Ladungsgleichgewicht befindlichen Aerosols berechnet werden kann, stimmt sehr gut mit dem mittleren Radius überein, wie er sich aus dem elektrisch bestimmten Grössenspektrum ergibt. Der aequivalente Radius stellt die bis jetzt beste durch eine einzige Zahl ausgedrückte Grössencharakteristik eines polydispersen Aerosols dar.Die bisher mit der elektrischen und dynamischen Methode erhaltenen Resultate stimmen gut überein, sowohl rücksichtlich der spektralen Verteilung der Komponenten als auch bezüglich der aus ihnen abgeleiteten mittleren Kerngrösse.

     

Die Farbe des Himmels

Zusammenfassung I.-Es werden die Grundlagen für eine Berechnung der Farbe des Himmels zusammengestellt. Die Lichtstreuung an Luftmolekülen ist nach Richtungs- und Wellenlängenabhängigkeit bekannt. Für das Aerosol, das aus Wassertröpfchen (Brechungszahlm=4/3) bestehend angenommen wird, ist die Abhängigkeit der Streuung vom Streuwinkel und von der Wellenlänge durch neuere Arbeiten bekannt; die Veränderung mit dem Brechungsindex der Tröpfchen kann für den Fall, dass diese aus stark verdünnten. Salzlösungen bestehen, abgeschätzt werden. Die Streufunktion für ein nicht homogenes sondern aus einem Spektrum verschiedener Tropfengrössen bestehendes Aerosol wird unter der Annahme abgeleitet, dass die vonJunge im Mittel gefundene Tropfenverteilung vorliegt. Damit ergibt sich die Abhängigkeit der Streufunktion von Wellenlänge und Dunstgehalt. Sei findet ihre Verwendung in der Formel für die primäre Streustrahlung eines Himmelspunktes.-II.-Es werden für 7 Wellenlängen im sichtbaren Spektrum die Intensität des primären Streulichtes der im Sonnen- und im Gegenvertikal in 90, 85, 60, 30 0° Zenithdistanz, sowie beiderseits der Sonne in 10° Abstand gelegenen Himmelspunkte bei 2 Sonnenhöhen und vier verschiedenen Trübungszuständen der Atmosphäre gerechnet. Durch Auswertung im Farbdreieck werden hieraus die farbtongleiche Wellenlänge, die Farbsättigung und die Leuchtdichte bestimmt und die Veränderung dieser charakteristischen Grössen im Sonnenvertikal mit dem Trübungszustand der Atmosphäre diskutiert.-III.-Die Einflüsse der zweifachen Streuung innerhalb der Atmosphäre, der Beleuchtung der Atmosphäre durch Reflexstrahlung des Bodens und der Vielfachstreuung werden bestimmt. Hierfür finden einmal die Methode der vertikalen Strahlungsströme (die die Abhängigkeit der sekundären Streuung von Azimuth nicht zu erkennen gestattet), zum zweiten die direkte Berechnung der Sekundärstreuung aus der Atmosphäre und vom Erdboden Verwendung. Letzteres, Verfahren ist wegen der notwendigen mehrfachen numerischen Integrationen sehr langwierig. Es gestattet jedoch allein klare Abschätzungen für den sonnennahen Himmelsteil. An drei berechneten Punkten wird gezeigt, dass die Wirkung der sekundären Streuung in Sonnennähe etwa 30%, an sonnenfernen Himmelspunkten etwa 50% des Himmelslichtes ausmacht, und dass sie für die korrekte Erfassung des Farbtones und der Farbstättigung wesentlich ist.

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Summary I) The basic principles of computing the colour of the sky are outlined. Scattering of light by air molecules and its dependence of direction and wavelength is well known. From recent papers the dependence of scattering by aerosol, supposed to consist of waterdroplets (refractive numberm=4/3), of the angle of dispersion and of the wavelenght is known. The variation with the refractive index of the droplets assumed to consist of highly diluted solutions of salt can be estimated. The scattering function of a non-homogeneous aerosol consisting of a spectrum of different radii of droplets has been deduced on the assumption that the droplets show an average distribution of size as found byJunge. So we obtain the scattering function depending on wavelenght and amount of dust. It is used when computing the primary radiation scattered from a point of the sky.-II) For 7 wavelenghts in the visible spectrum the intensities of primary light scattered from points of the sky situated on the vertical through the sun and its opposite at zenith distances of 90, 85, 60, 30, and 0°, further from points at 10° distance above and below the sun have been computed. All these calculations have been made for two different altitudes of the sun and for four different degrees of turbidity. Applying the «Farbdreieck» (= colorimetric diagram) the wavelength of equivalent colour, the colour saturation, and the brightness are obtained, further the variation of these characteristic figures of the sun's vertical with turbidity of the atmosphere are discussed.-III) The influences of secondary scattering within the atmosphere, of illumination of the atmosphere by radiation reflected from the ground, and of multiple scattering are determined. For this purpose the method of vertical radiation flux (from which the azimuth dependence of secondary scattering cannot be found), and further the direct computation of secondary scattering from the atmosphere and ground are used. Because of the multiple numerical integration this latter procedure is rather tedious. However, it only allows for accurate estimations for the region of the sky close to the sun. The effect of secondary scattering is shown for three points of the sky. In the vicinity of the sun it is about 30%, and at greater distances it rises to about 50% of the sky light. Thus this effect is of great importance for accurately considering the shade of colour and its saturation.

     

Strahlstrom und der durch Turbulenz verursachte Transport der mechanischen Energie in der Atmosphäre

Zusammenfassung Es wird auf einige Einflüsse der Turbulenz auf die Konzentration der kinetichen Energie in der Atmosphäre hingewiesen. Die mechanische Energie (Enthalpie + potentielle Energie der Schwere + kinetische Energie) ist bei adiabatischen Bewegungen in der Atmosphäre eine konservative Grösse. Deswegen kann unter verschiedenen Bedingungen in der Atmosphäre zur Konzentration der kinetischen Energie auf Kosten, der gesamten potentiellen Energie kommen. Im Zusammenhang mit diesem wird gezeigt, dass die Dicke einer turbulenten stabilen Schicht einen Minimalwert erstrebt. Die entsprechenden Energietransformationen sind diskutiert.

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Summary Some influences of the turbulence on the concentration of the kinetic energy in the atmosphere are indicated. The mechanical energy (enthalpy + gravitational potential energy + kinetic energy) is for frictionless adiabatic motions in the atmosphere a conservative quantity. That is the reason why under different conditions in the atmosphere may appear a concentration of the kinetic energy on the count of the total potential energy. In connection with this it is shown that the thickness of a turbulent and stabil layer tends to a minimum. The corresponding energy transformations are discussed.

     

The influence of scintillation on the measurement of extinction with the photo-electric nucleus counter at very low concentrations

Summary The variation of the initial setting of the galvanometer pointer when pure air or air containing only few nuclei is adiabatically expanded in the fog-tube of the photo-electric nucleus counter is described and explained by changes of the optical density of the air-column during expansion. The effect of this scintillation which interferes with the measurements of the extinction at very low concentrations can be eliminated either by using very narrow beams of collimated light in the illuminator of the counter or by selecting a light beam diameter so much smaller than the diameter of the sensitive surface of the photocell or of its diaphragm if used that the variations of the light beam due to scintillation are kept within the boundary of the sensitive surface.

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Zusammenfassung Es wird die Änderung der anfänglichen Einstellung des Galvanometerzeigers beschrieben, wenn filtrierte Luft oder Luft, welche nur wenige Kerne enthält, im Nebelrohr des photo-elektrischen Kernzählers einer adiabatischen Expansion unterzogen wird. Die Erscheinung wird durch Änderungen der optischen Dichte der Luftsäule während der Expansion erklärt. Dieser Szintillationseffekt, der störend auf die Messung der Extinktion bei sehr niedrigen Konzentrationen einwirkt, kann völlig beseitigt werden, und zwar, entweder durch Verwendung eines sehr engen Bündels parallelen Lichtes oder durch Wahl eines Lichtstrahldurchmessers der etwas kleiner ist als der Durchmesser der empfindlichen Oberfläche der Photozelle bzw. ihrer Blende, wenn eine solche benützt wird, so dass die durch die Szintillation während der Expansion erzeugten Schwankungen des Lichtstrahles innerhalb der Begrenzung der empfindlichen Schichte der Photozelle verbleiben.

     

The influence of pressure and temperature on the counting of condensation nuclei

Summary When dealing with the influence of pressure on the counting of condensation nuclei we have to distinguish between the influence of expansion ratio applied in the counting instrument and a phenomenon calledSchlarb effect according to which the counts of nuclei made at a reduced pressure are considerably lower than the expected concentration computed from the pressure ratio.Our investigation of the influence of overpressure (super-saturation) on the counting of nuclei by means of an Aitken type absolute counter with stereo-photomicrographic recording showed that the percentage number of droplets in the first shower decreases and in the subsequent showers increases when the overpressure decreases from 160 to 80 mm Hg. Furthermore, a reduction of overpressure from 160 to 80 mm corresponding to a reduction of pressure expansion ratio from 1.21 to 1.11 (or super-saturation from 345 to 195%), reduces the total counts on the average by 24%, in good agreement with findings byFoitzik in 1950 who used a large Scholz counter for his experiments.Regarding theSchlarb effect we found that the anomalies in measuring concentrations of condensation nuclei are considerable when the conditions are very different from those under which the calibration of a photo-electric counter was established. The percentage reduction of the expected concentration increases with decreasing pressure; it increases, in the average of all cases, from 30 to 58% when the pressure decreases from 600 to 200 mm Hg. At all pressures the reduction with small nuclei is somewhat bigger than with large nuclei, and with decreasing pressure the difference of the effect for small and large nuclei increases.Experiments with a big container of 283 litres in which the total loss due to diffusion and sedimentation during the experiments never exceeded 1% and no losses by fog formation during evacuation can occur, showed that the reduction produced by theSchlarb effect increases with increasing concentration when the pressure is lowered to half. The average percentage reduction of the expected concentration at 380 mm Hg was for concentrations of 70 to 410 nuclei/cm³ 20% and for concentrations of 18900 to 4400 nuclei/cm³ 52%.Our experiments proved also that at the lower pressure the nuclei not counted are present, but for some reason do not act as nuclei for condensation. The loss of 7% found may be attributed to unavoidable waste during evacuating the big container and subsequent filling it with filtered air.Of the two possible ways of eliminating theSchlarb pressure effect, only the one increasing the pressure with filtered air to a standard pressure of a large sample, quickly drawn into a big container, can be recommended. The other method, increasing the pressure in the fog-tube of a photo-electric counter which contains the nuclei sampled at lower pressure, must be rejected because the number of nuclei recovered after restoration of the initial pressure depends very much on the speed with which the lower pressure is raised to the initial pressure. The very different concentrations obtained are due to a different distribution of nucleus concentration and fog-density along the lightpath after expansion, which is caused by the different speed of the filtered air rushing-in and is difficult to control or standardize.

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Zusammenfassung Bei der Untersuchung des Einflusses des Druckes auf die Zählung der Kondensations-Kerne haben wir zwei Fälle zu unterscheiden: den Einfluss des Expansionsverhältnisses im Kernzähler und ein Phänomen,Schlarb-Effekt, demzufolge die Zahl der Kerne, welche bei reduziertem Druck gefunden wird, beträchtlich kleiner ist, als man entsprechend dem Verhältnis der Drucke erwarten würde.Unsere Untersuchung des Einflusses des Überdruckes (der Übersättigung) auf die Zählung der Kerne mittels eines absoluten Kernzählers (vom Aitken Typus) mit mikrophotographischer Registrierung zeigte, dass die perzentuelle Zahl der Tröpfchen im ersten Schauer abnimmt und in den darauffolgenden Schauern zunimmt, wenn der Überdruck von 160 auf 80 mm Hg abnimmt. Eine Verminderung des Überdruckes von 160 auf 80 mm, welche einer Reduktion des Expansions-Druckverhältnisses von 1.21 auf 1.11 (oder der Übersättigung von 345 auf 195%) entspricht, setzt die Zahl der gemessenen Kerne im Mittel um 24% herab. Dies ist in guter Übereinstimmung mit den Befunden vonFoitzik im Jahre 1950, der für seine Experimente einen grossen Scholz Kernzähler verwendete.Bezüglich desSchlarb-Effekts fanden wir, dass die Abweichungen der gemessenen Konzentrationen von Kondensationskernen beträchtlich sind, wenn die Bedingungen, unter denen die Messungen angestellt werden, sehr verschieden sind von denen, unter welchen die Eichung des photo-elektrischen Kernzählers ausgeführt wurde. Die perzentuelle Herabsetzung der erwarteten Konzentration wächst mit abnehmendem Druck; sie wächst im Mittel aller Fälle von 30 auf 58%, wenn der Druck von 600 auf 200 mm Hg abnimmt. Bei allen Drucken ist die Verminderung etwas grösser bei kleinen Kernen als bei grossen, und mit abnehmendem Druck wächst die Differenz des Effekts für kleine und grosse Kerne.Wir haben ferner Experimente mit einem grossen Gefäss von 283 Litern Inhalt ausgeführt, in welchem die durch Diffusion und Sedimentation verursachten Gesamtverluste während unserer Experimente niemals 1% überstiegen haben und keine Verluste durch Nebelbildung während des Auspumpens vorgekommen sind. Die Resultate dieser Experimente zeigen, dass die durch denSchlarb-Effekt erzeugte Reduktion mit zunehmender Konzentration zunimmt, wenn der Druck auf die Hälfte gesenkt wird. Die mittlere perzentuelle Reduktion der erwarteten Konzentration betrug bei 380 mm Hg 20% für Konzentrationen zwischen 70 und 410 Kernen pro cm³, und 52% für solche von 18900 bis 44000 Kernen.Unsere Experimente haben bewiesen, dass bei niedrigerem Druck die nicht gezählten Kerne vorhanden sind, aber aus irgendwelchen Gründen nicht als Zentren der Kondensation wirken. Der gefundene Verlust von 7% kann wohl dem unvermeidlichen Schwund während der Auspumpens des grossen Gefässes und der nachträglichen Füllung mit filtrierter Luft zugeschrieben werden.Es gibt zwei Wege, den Druckeffekt nachSchlarb zu beseitigen: Der erste, der allein empfohlen werden kann, bringt den Druck einer grossen, rasch in ein Gefäss von beträchtlicher Grösse gesaugten Probe mittels filtrierter Luft auf Normaldruck. Der zweite, bei dem der Druck im Nebelrohr eines photo-elektrischen Kernzählers, welcher die bei niedrigerem Druck gesammelte Probe enthält, auf Normaldruck gebracht wird, muss abgelehnt werden, da die Zahl der Kerne, welche nach Wiederherstellung des Ausgangsdruckes gefunden werde, sehr von der Geschwindigkeit abhängt, mit der der niedrigere Druck auf den ursprünglichen gebracht wird. Die sehr verschiedenen Konzentrationen, welche erhalten werden, sind durch die verschiedene Verteilung der Kernkonzentration und daher der Nebeldichte entlang des Lichtstrahles nach der Expansion bedingt; diese komplizierte Verteilung der Nebeldichte ist durch die verschiedene Geschwindigkeit, mit der die filtrierte Luft ins Nebelrohr strömt, verursacht, welche sich schwer steuern oder standardisieren lässt.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract No. AF 61 (052) - 26 and Supplemental Agreement Nos. 1 & 2, through the European Office, ARDC in Brussels.     

The condensation nuclei produced by point discharge

Summary The properties of condensation nuclei generated at a metal point corona discharge have been examined. The threshold voltages for nucleus production and for small ion production are the same. The fraction of the nuclei which is charged is initially small and becomes virtually zero after a few seconds. It is demonstrated that in the non-uniform field near the point there is a force on the nuclei driving them to the point. From determinations of the diffusion coefficient it is tentatively concluded that a portion at least of the nuclei are originally of molecular size. No satisfactory explanation has been found for certain anomalous features of the variations in size and in concentration of the nuclei with time after production.

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Zusammenfassung Es wurden die Eigenschaften von Kondensationskernen untersucht, die durch Koronaentladung von einer Metallspitze erzeugt wurden. Die Spannungsschwelle für die Erzeugung von Kondensationskernen und kleinen Ionen ist die gleiche. Der Bruchteil der Kerne, welche geladen sind, ist anfangs klein und wird nach einigen Sekunden praktisch null. Es wird gezeigt, dass in dem inhomogenen Felde nahe der Spitze eine Kraft auf die Kerne wirkt, welche sie zur Spitze treibt. Aus Bestimmungen des Diffusionskoeffizienten wird versuchsweise geschlossen, dass wenigstens ein Teil der Kerne ursprünglich molekulare Grösse hat. Keine befriedigende Erklärung für gewisse anomale Eigenschaften der zeitlichen Änderungen der Grösse und Konzentration der Kerne nach ihrer Erzeugung wurde gefunden.

     

The changes of sensitivity and drift rate of a worden gravimeter with time and temperature

Summary The analysis of the readings taken with aWorden gravimeter during fieldwork over a period of four years when compared with tests in a laboratory shows that its behaviour is not dependent on vibration and that the drift can be separated into two distinct parts; an isothermal drift and a thermal drift. The former is remarkably constant over short and long periods of time and is of the order of 0.01 mgal/hour. The latter is complicated and is dependent on the rate of change of the ambient temperature being different in size and sign, for quick and slow changes of temperature. The sensitivity changes slowly with time, 0.1% per year, and is only slightly affected by temperature. Tares or jumps in the readings are very rare. Modifications to the meter are suggested, consisting of the inclusion of a rheostat in the lighting circuit and the attachment of a thermometer to the outside of the instrument. In order to keep the correction for drift to a small size and to increase the accuracy, returns to a base station should be made according to changes in the ambient temperature rather than at fixed time intervals.

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Zusammenfassung Die Analyse der Lesungen einesWorden Gravimeters während einer vierjährigen Periode von Feldmessungen und deren Vergleichung mit den Resultaten einer Prüfung im Laboratorium zeigt, dass sein Verhalten nicht von Erschütterungen abhängt und dass sein Drift in zwei deutlich verschiedene Anteile gespalten werden kann, nämlich einen isothermalen und thermalen Drift. Der erstere Anteil ist bemerkenswert konstant über kurze und längere Perioden und seine Grössenordnung ist 0.01 mgal per Stunde. Der letztere ist kompliziert und hängt von der Schnelligkeit der Änderung der Temperatur der Umgebung ab und ist der Grösse und dem Vorzeichen nach verschieden für rasche und langsame Temperaturänderungen. Die Empfindlichkeit ändert sich langsam mit der Zeit, 0.1% per Jahr, und wird nur wenig durch die Temperatur beeinflusst. Sprünge in den Ablesungen sind sehr selten.Es werden zwei Modifikationen des Gravimeters vorgeschlagen, nämlich die Einschaltung eines Widerstandes im Beleuchtungskreis und die Anbringung eines Thermometers am Instrumentengehäuse. Um die Korrektion wegen Drift klein zu halten und die Genauigkeit zu erhöhen, wird empfohlen, dass das Wiederaufsuchen der Basisstation entsprechend der Änderung der Umgebungstemperatur und nicht in bestimmten, festgelegten Zeitintervallen erfolgen soll.

     

The computation of gravity differences from observations with a Worden gravimeter and the resultant errors

Summary The methods of computation of the gravity difference between two stations depend on the assumed behaviour of the zero drift. When this drift is taken as following a quadratic law with respect to time, then the various methods give virtually the same value for the gravity difference and the estimated errors in it are also the same. In adjusting a network of gravity connections it is proposed that, to form a system of weighting, the estimated errors in the connections should be used in the place of the probable errors, which are unobtainable as the number of independent observations is too small. The estimated errors have been based on the standard deviation of an observation which is probably a characteristic of one gravimeter and one observer. The standard deviation of a single observation with a Worden gravimeter was found to be ±0.014 mgal as a result of a special set of experiments under field conditions. Large random errors have been observed in a Worden gravimeter and the cause is attributed to changes in the filament of the bulb which produces the reading index line.

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Zusammenfassung Die Methoden der Berechnung der Schweredifferenzen zwischen zwei Stationen hängt von dem vorausgesetzten Verhalten der Nullpunkts-Änderung (Drift) ab. Wenn angenommen wird, dass diese Drift ein quadratisches Gesetz rücksichtlich der Zeit befolgt, dann geben die verschiedenen Methoden im wesentlichen den gleichen Wert der Schweredifferenz und ihres geschätzten Fehlers. Für die Ausgleichung eines Netzes von Schwereverbindungen wird, um ein System von Gewichten zu bilden, vorgeschlagen, dass die geschätzten Fehler in den Verbindungen anstatt der wahrscheinlichen Fehler verwendet werden, welche nicht abgeleitet werden können, da die Zahl der unabhängigen Beobachtungen zu klein ist. Die geschätzten Fehler wurden auf die mittlere Abweichung einer Beobachtung gegründet, welche wahrscheinlich eine charakteristische Eigenschaft eines Schweremessers und eines Beobachters ist. Als Resultat eines speziellen Satzes von Feldexperimenten wurde als mittlerer Fehler einer einzelnen Beobachtungen mit einemWorden-Schweremesser ±0.014 mgal gefunden.

     

Lo strato base dell'atmosfera come determinante il clima delle Alpi

Zusammenfassung Die gewöhnlichen klimatologischen Betrachtungen insbesondere diejenigen mit Hilfe von Klimakarten beziehen sich auf das Makroklima der Erde. Als Extrem steht das Mikroklima in der üblichen Definition gegenüber. Die von beiden Betrachtungen behandelten Räume sind grössenordnungsmässig so verschieden, dass es zweckmässig ist, zwischen die genannten Klimabereiche noch das Mesoklima einzuschalten. Der Gültigkeitsbereich für die vorgenennten Begriffe wird für das Klima der Hochgebirge besprochen. Die Gebirgsatmosphäre wird als Gegenstand des Makroklimas anzusehen sein. Die Atmosphären der Berghänge und der Täler sind dagegen als Gegenstand des Mesoklimas anzusehen. 1) Die Schneedecke in den Hochgebirgen ist von besonderer Empfindlichkeit gegenüber der vertikalen Verteilung der Temperatur, daher ist die durchschnittliche Lage der Peplopause von entscheidender Bedeutung für die Andauer der Schneedecke in Hochgebirgen. 2) Die Peplopause ist entscheidend für die Vertikalgliederung der unteren Schichten der freien Atmosphäre, sie ist in ähnlicher Weise entscheidend für die Verteikalgliederung im Makroklima der Hochgebirge. Dies lässt sich durch die vertikale Verteilung der relativen Feuchtigkeit besonders deutlich zeigen. 3) Der Charakter der Grundschicht im Bereich der Gebirgsatmosphäre ist beispielsweise entscheidend für die Ausbildung der Gewitter in Hochgebirgen. 4) Die tiefsten Minimatemperaturen in Mitteleuropa wurden auf der Gestettneralm bei Lunz in Niederösterreich beobachtet. Neben den besonderen lokalen Verhältnissen war die Lage der Station oberhalb der Peplopause massgebend. 5) Der Temperaturgegensatz zwischen freier Atmosphäre und Berggipfeln ist verschieden für die Grundschicht einerseits und für die Peplopause und die darüberliegenden Schichten andrerseit. 6) Der Einfluss der Massenerhebungen auf die Gebirgsatmosphäre ist nach neueren Untersuchungen nicht mehr in einer thermischen Begünstigung zu sehen. Dass im Innern des Alpenmassivs Waldgrenze und alpine Schneegrenze höher liegen als in den Randzonen muss auf besondere Verhältnisse im Makroklima des Gebirges zurückgeführt werden und hier wird wiederum die durchschnittliche Lage der Peplopause von Einfluss sein.     

Über die Anwendbarkeit der Köhlerschen Gleichgewichtskurven für Lösungströpfchen

Zusammenfassung Bei der Prüfung der Voraussetzungen, unter welchen die sogenannten «Wachstumskurven» für Lösungströpfchen abgeleitet wurden, kommt man zu dem Ergebnis, dass diese Kurven nur im Falle des Gleichgewichts und nur auf Lösungströfchen mit dem Radiusr0.1 im Gebiete hoher Feuchten angewendet werden sollten. Da die Bezeichnung «Wachstumskurve» irreführend ist, wird empfohlen, dem GebrauchB. J. Mason's (Physics of Clouds) folgend, diesen Ausdruck prinzipiell durch die Bezeichnung «Gleichgewichtskurve» zu ersetzen. Desgleichen sollten alle für diese Gleichung definierten Grössen wie kritische übersättigung, potentieller Radius und kritischer Radius so umbenannt werden, dass aus der neuen Bezeichnung hervorgeht, dass es sich um Grössen im thermodynamischen Gleichgewicht handelt.Eine Überlegung weist nach, dass in der Regel bei jungen Wolken und Laboratoriumsversuchen, sobald die Feuchtesättigung überschritten wird, die Voraussetzung des Gleichgewichts nicht erfüllt ist. Es wird besonders darauf hingewiesen, dass die Vorstellung, dass die Übersättigung in der Umgebung eines Kerns mindestens seine kritische Gleichgewichtsübersättigung erreicht haben muss, damit der Kern über seinen kritischen Gleichgewichtsradius anwachsen kann, mit dem Experiment in der Mischwolkenkammer nicht in Einklang gebracht werden kann. Die Übersättigung, welche erforderlich ist, in 60 bis 120 Sekundenüber 50% aller Aitkenkerne eines natürlichen Aerosols zu Tröpfchen anwachsen zu lassen, liegt zwischen 2 und 10. Der Betrag der notwendigen Übersättigung scheint von der Zeit und der Kerndichte, vielleicht auch den Dimensionen der Kammer und der Temperatur, nicht aber von der chemischen Beschaffenheit des Kernes abzuhängen, da bei den Versuchen die annähernd gleichen Ergebnisse erzielt wurden, unabhängig davon, ob die Kondensation von Wasseroder Benzindampf erfolgt.

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Summary On examining the premises upon which the so-called «curves of growth» for the solution droplets are based, we have found that these curves are only applicable in case of equilibrium, and only on solution droplets having a radius ofr0.1 in an environment with high relative humidity. Since the term «curves of growth» is misleading, we would suggest striking it out altogether, and substituting it with «equilibrium curve» according toB. J. Mason (Physics of Clouds). Similarly, all the terms connected with this equation, such as supersaturation, potential radius and critical radius should be renamed in such a manner as to make it clear, by the new definitions, that they concern units in thermodynamical equilibrium.Upon consideration, we find that, as a rule, in the case of young clouds and laboratory experiments, as soon as the point of humidity saturation is passed, the premise of equilibrium is no more valid. We would particularly stress the fact that whereas, according to the accepted theory, there must have existed, in the vicinity of a nucleus, at least the critical equilibrium supersaturation in order to enable it to swell beyond its critical radius, we have found that this view cannot be made to agree with the experiments carried out in the mixing-cloud chamber.The degree of supersaturation required in order to getover 50% of all Aitkennuclei of a natural Aerosol to grow into droplets, in 60 to 120 seconds, lies between 2 and 10 per thousand. The amount of supersaturation required seems to be dependent upon the time, the density of the nucleus, possibly even on the size of the chamber and on temperature, not however on the chemical nature of the nucleus, since experiments have shown that almost the same results are achieved both whether condensation results from water vapour or from gasoline vapour. The supersaturation was calculated, not measured. The values stated indicate the maximum possible values under the conditions present.

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Riassunto Durante l'esame delle condizioni per la deduzione delle cosidette «curve di accrescimento» per goccioline di soluzioni, si giunge al risultato che queste curve hanno validità solo nel caso di equilibrio e solo per goccioline di soluzione di raggior0.1 e in regioni di elevata umidità. Poichè la denominazione «curva di accrescimento» può trarre in inganno, si suggerisce, seguendoB. J. Mason (Physics of Clouds), di sostituire questa espressione con la denominazione «curva di equilibrio». Nello stesso modo dovrebbero essere cambiate di nome tutte le grandezze che entrano in questa equazione, come soprasaturazione critica, raggio potenziale e raggio critico; perchè dalla nuova definizione emerge che si tratta di grandezze in equilibrio termodinamico.Una riflessione dimostra che di regola con nubi giovani e in esperienze di laboratorio, l'ipotesi dell'equilibrio non è soddisfatta appena è sorpassata la saturazione. In particolare la rappresentazione che la soprasaturazione nelle vicinanze di un nucleo deve raggiungere perlomeno la sua soprasaturazione critica di equilibrio, affinchè il nucleo possa crescere oltre il suo raggio critico di equilibrio, non può essere messa in accordo con gli esperimenti eseguiti nella camera per nubi di rimescolamento (Mischwolkenkammer).La soprasaturazione necessaria per l'accrescimento in 60–120 secondi di piú del 50% di tutti i nuclei di Aitken di un aerosol naturale giace tra il 2 e il 10 per mille. L'improto della necessaria soprasaturazione sembra dipendere dal tempo e dalla densità dei nuclei, e forse anche dalle dimensioni della camera e dalla temperatura, ma non dalla composizione chimica del nucleo, poichè con gli esperimenti si giunge approssimativamente ai medesimi risultati, sia con condensazione di acqua, sia con condensazione di benzina.

     

Erklärung der magnetischen Strukturen der im Nickel-Arsengitter kristallisierenden Verbindungen der 3d-Übergangsmetalle

Zusammenfassung Es wird gezeigt, dass sich die vonWollan undKanamori vorgeschlagenen Austauschmechanismen (letzterer in modifizierter Form) auch zur Erklärung der magnetischen Strukturen der im Nickel-Arsen-Gitter kristallisierenden Verbindungen der 3d-Übergangsmetalle eignen. Unter Berücksichtigung der direkten Wechselwirkungen können Erklärungen für die Unterschiede in der Höhe der magnetischen Umwandlungstemperaturen gegeben werden. Das paramagnetische Verhalten der Titanverbindungen wird auf das Fehlen lokalisierter magnetischer Momente zurückgeführt. Die Abnahme der magnetischen Umwandlungstemperaturen innerhalb der Reihe MeS, MeSe, MeTe (Me=V, Fe, Co, Ni) wird damit erklärt, dass diep-Funktionen der Anionen mit steigender Ordnungszahl an Stabilität verlieren, wodurch die «Richtwirkung» der Anionenfunktionen vermindert wird.

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Summary It is shown, that the kinds of superexchange mechanism ofWollan andKanamori are suitable for declaring magnetic structures of nickel-arsen-type compounds of the 3d-metals. Differences of the curie-temperatures are interpreted by change of direct exchange. Paramagnetic behaviour of the titan compounds is declared by lacking of localised magnetic moments. Reduced curie-temperatures within the serie MeS, MeSe, MeTe (Me=V, Fe, Co, Ni) indicate that anion-p-functions with rising ordinal number have decreasing stability.

     

Production of nuclei from ammonia and nitric acid

Summary The size and charge distribution of nuclei obtained by passing air over ammonia and nitric acid are examined. In agreement with McHenry it was found that the average radius is less than 1.0×10^–6 cm. The heterogeneity of the nuclei is discussed.

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Zusammenfassung Es wurde die Grösse und Ladungsverteilung von Kernen, welche erhalten wurden, wenn Luft über Lösungen von Ammoniak und Salpetersäure streicht, untersucht. In Übereinstimmung mit McHenry wurde gefunden, dass der durchschnittliche Radius der Kerne kleiner als 1.0×10^–6 cm ist. Es wird die Ungleichartigkeit der Kerne diskutiert.

     

Registrierungen der langwelligen Gegenstrahlung in Frankfurt

Zusammenfassung Es wird über Registrierungen der langwelligen Gegenstrahlung berichtet, die von März bis Oktober 1953 tags und nachts in Frankfurt durchgeführt wurden. Bei der Bearbeitung des Materials wurden erstmalig die gemessenen stündlichen Summenwerte und keine Einzelwerte zugrundegelegt, wodurch die hier gefundenen Beziehungen für Berechnungen der Gegenstrahlung grössere Allgemeingültigkeit haben. Die langwellige Strahlung ist fast doppelt so gross wie die kurzwellige Sonnen- und Himmelsstrahlung auf die Horizontalfläche. Die gemessenen Werte der Gegenstrahlung stimmen im grossen Mittel mit den nach derFeussner-schen Formel berechneten gut überein, doch sind die einzelnen Abweichungen davon sehr gross. Wie schon von anderen Autoren wurde auch hier festgestellt, dass die Gegenstrahlung mit zunehmender Bewölkung quadratisch zunimmt, allein bei tiefer Bewölkung ist tagsüber ein annähernd linearer Zusammenhang vorhanden. Negative Effektivstrahlung ist weit häufiger, als bisher angenommen, jedoch kommt sie fast nur in den Vormittagsstunden vor. Bei dichter niedriger Bewölkung ist der Wärmestrom nach Sonnenaufgang daher von oben nach unten gerichtet. Die Gegenstrahlung lässt sich hinreichend gut berechnen, wenn man dieFeussnersche Formel, Mittelwerte der Temperatur, des Dampfdruckes, der Bewölkungsstärke und die hier gefundene Bewölkungs-Beziehung zugrundelegt.

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Summary From March to Oct. 1953, the atmospheric long wave radiation has been recorded in Frankfurt during day and night time. For evaluating the records, no instantaneous values were taken, but the hourly sums, so that the relations found can more generally be used for computations. The atmospheric long wave radiation is almoust twice as strong as the short wave radiation from sun and sky on a horizontal plane. The mean measured values of the atmospheric long wave radiation coincide well with theFeussners formula. However, the deviations of the single values are very large. Confirming the results of other authors, it has been found that the atmospheric long wave radiation increases with the second power of the cloudiness, only with low clouds in daytime the increase is approximatly linear. Negative values of the effektive radiation occurs more frequently than expected uptil to day, but only in the time before noon. So with a dense low cloud cover the flow of heat after sunrise is directed downward. The atmospheric long wave radiation may satisfactorily be computed, ifFeussners formula, mean values of temperature, vapour pressure, cloudiness, and the mentioned cloudiness relation are taken.

     

A Universal Diffusion Battery

Summary In order to examine the explanation put forward to us privately that the marked influence of the air-flow on the value of the diffusion coefficient as determined by the dynamic method is due to unequal flow through the channels of the diffusion apparatus used hitherto, a novel diffuser — called Universal Diffusion Battery — has been constructed in which the air-flow through each channel can be equalised.The new diffusion battery is described and its advantages outlined. Its application also shows that with equal flow through each channel the dependence of the diffusion coefficient on the air-flow (i.e. that higher diffusion constants with higher flow rates are obtained) still exists. A comparison of the diffusion coefficients as measured with the diffusion batteries of the old and new types is given.The explanation based on irrefutable theoretical considerations that this dependence of the diffusion coefficient on the air-flow is caused by the heterogeneity of the condensation nuclei in the aerosol, as given byPollak & Metnieks some time ago, is apparently the correct one or it accounts at least for the greatest part of the phenomenon.

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Zussamenfassung Um die Erklärung, welche uns privat mitgeteilt wurde, zu prüfen, dass der ausgesprochene Einfluss der Luftstromgeschwindigkeit auf die Grösse des mit der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten der verschiedenen Durchströmung der Kanäle des bisher verwendeten Diffusionsapparates zuzuschreiben ist, wurde ein neuartiger Diffusionsapparat, den wir «Universelle Diffusions Batterie» nennen, konstruiert, in welchem die Luftstromgeschwindigkeit durch jeden Kanal gleichgemacht werden kann.Die neue Diffusionsbatterie und ihre Vorteile werden beschrieben. Ihre Anwendung zeigt, dass auch mit gleicher Luftstromgeschwindigkeit durch jeden Kanal die Abhängigkeit der Diffusionskoeffizienten von der Luftstromgeschwindigkeit — nämlich, dass höhere Diffusionskonstanten mit grösseren Luftstromgeschwindigkeiten erhalten werden — doch besteht. Es werden die Resultate einer Vergleichung der Werte des Diffusionskoeffizienten, wie siebei Benützung der Diffusionsapparate der alten und neuen Bauart erhalten werden, mitgeteilt.Die Erklärung, welche sich auf unwiderlegbare theoretische Überlegungen stützt, dass die Abhängigkeit des Diffusionskoeffizienten von der Luftstromgeschwindigkeit durch die Heterogenität der Kondensationskerne verursacht wird — wie sie vor einiger Zeit vonPollak & Metnieks, gegeben wurde — scheint die richtige zu sein oder erfasst wenigstens den grössten Teil der Erscheinung.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract AF 61(052)-26, through the European Office, ARDC in Brussels.     

Die Höhen- und Zeitabhängigkeit des Austauschkoeffizienten in der Bodenschicht

Zusammenfassung Es werden tägliche Gänge des Austauschkoeffizienten an zwei Stationen, Leafield (England) und Ismaila (Aegypten), die jeweils einen bestimmten Klimatyp repräsentieren, mit und ohne Berücksichtigung des Turbulenzcharakters berechnet. Die Berücksichtigung des Turbulenzcharakters (in erster Näherung in Abhängigkeit von Strahlung und Wind) führt zur charakteristischen Auswahl, z. B. zum Konvektionstyp, Stratustyp, die Nichtberücksichtigung zur klimatologischen Auswahl. Beide Auswahlen werden miteinander verglichen und Kriterien über ihre Anwendung festgelegt. Zusätzlich werden die jährliche Variation betrachtet und die Gänge in empirisch- analytische Funktionen zerlegt. Als Grundlage zur Berechnung dienen die Temperatur- bzw. Temperaturgradientregistrierungen vonN. K. Johnson undG. S. P. Heywood (⁷) über 5 Jahre in 5 Niveaus (1.2, 2.4, 30.4, 57.4, 87.7 m, Leafield) und die vonW. D. Flower (⁸) über ein Jahr in 4 Niveaus (1.1, 16.2, 46.4, 61.0 m, Ismaila). Es wird gezeigt, dass der lineare Höhenansatz für den Austauschkoeffizienten, der für eine adiabatische Atmosphäre gilt, nicht auf eine wirkliche Atmosphäre angewandt werden darf; als ein günstiger Ansatz wurde im Höhenintervall von 10–100 m dasGauss'sche Fehlerintegral gefunden, der durch die Berechnung der Austauschkoeffizienten in zwei Messtufen für Leafield geprüft werden kann; die bisherigen Berechnungen beschränkten sich auf eine Meßstufe und ergaben keine Möglichkeit, den Ansatz zu prüfen. Dieser Höhenansatz ergibt einen stetigen Uebergang von der Boden- zur Oberschicht, oder anders ausgedrückt, von der Schicht mit höhenabhängigem Austausch zu der mit höhenkonstantem, so erhält man die vonC. G. Rossby (⁹) eingeführte Restturbulenz (residual turbulence). Es werden tägliche Gange des Austauschkoeffizienten im einzelnen diskutiert; besonders der Spezialfall der klaren Junitage von Leafield (Konvektionstyp der gemässigten Breiten), für den eine Modellvorstellung entworfen wird, bei der die Wechselwirkung von Strahlung, Schichtung, Temperatur und Austausch gleichzeitig betrachtet wird.Ausgehend von der zweiten Diffusionsgleichung des atmosphärischen Austauschs wird gezeigt, dass sowohl für den Austausch als auch für das Integral der Diffusionsgleichung die Trennung der Variablen möglich ist mit der Einschränkung, dass bei Tagen bzw. Auswahlen von Tagen mit ausgesprochenem täglichen Gang für Tag und Nacht verschiedene höhenfunktionen erforderlich sind. Die beiden separaten (gewöhnlichen) Differentialgleichungen, die nach der Trennung der Variablen erhalten wurden, werden vorerst getrennt integriert und die Konstanten jeweils voneinander unabhängig berechnet; damit erhält man einerseits die Möglichkeit, die durch Integration der Zeitabhängigkeit des Austauschkoeffizienten erhaltene neue Zeitfunktion mit der der gegebenen potentiellen Temperatur zu vergleichen, andererseits den Höhenansatz ein zweitesmal zu prüfen. Die numerische Prüfung der Zeitabhängigkeit wurde für die Auswahl «Alle Junitage Leafield», die der Höhenabhängigkcit für die Auswahl «Bedeckte Dezembertage Leafield» durchgeführt. Abschliessend werden die beiden Gleichungen zusammen betrachtet, die Integration vorgenommen, eine numerische Auswertung jedoch nicht ausgeführt.

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Summary The daily variation of the «Austauschkoeffizient», i. e. eddydiffusivity, has been computed for two stations, Leafield (England) and Ismaila (Egypt), representing each other a special type of climate. On the side one attention has been given to the character of turbulence as mainly influenced by insolation and wind leading to a characteristic selection, for instance a «convection-type»; on the other side normal monthly values have led to a climatologic selection. Both selections have been compared and criterions for their use determined. Additionally the daily variations have been analysed in known functions, their annual variations regarded.The foundations for this analysis were the registrations of temperature or temperature-gradient ofN. K. Johnson andG. S. P. Heywood for 5 years at 5 levels (1.2, 12.4, 30.5, 57.4, 87.7 m, Leafield) andW. D. Flower for 1 year at 4 levels (1.1, 16.2, 46.4, 61.0 m, Ismaila).A main result is that the linear function with height of the «Austauschkoeffizient», confirmed for an adiabatic atmosphere, cannot be applied to a real atmosphere; the error-function integral has been found a good approximation in the interval between 10 and 100 m, which can be tested by computing the daily variation of the «Austausch-koeffizient» at two levels; previous results were limited to a single level without this possibility of testing. This variation with height gives a steady transition from the layer with variable «Austauschkoeffizient» to the one with constant «Austauschkoeffizient» thus getting the residual turbulence ofC. G. Rossby. Special types of the daily variation of the «Austauschkoeffizient» have been discussed, especcially the convectiontype of middle latitudes (Leafield, clair days), for which a model has been given, regarding the mutual effects of insolation, gradient, temperature and «Austausch».Basing on the second partial differential equation of atmospheric diffusivity it has been shown that both for the «Austauschkoeffizient» and the integral of this equation the separation of the two variables (t=time,z=altitude) is possible with the limitation that for days respectively selections of days with great daily variation different functions with height for day and night are necessary. This resulted in getting two ordinary differential equations, which at first have been integrated separately, and so determined their constants. Now it was possible to compare the daily variation of the integral with that of the given potential-temperature, additionally to prove the function with height for a second time. A numerical proof for the daily variation has been made for the selection «all days of june, Leafield», for the function with height for the selection of «covered days of december, Leafield». Finally both differential equations have been considered together, a numerical example has not been given for special reasons.

     

Scilla e Cariddi e le correnti di marea nello Stretto di Messina

Riassunto L'A. sottopone ad una dettagliata analisi idrodinamica i fenomeni relativi alle maree ed alle correnti di marea dello Stretto di Messina, appoggiandosi sui dati mareografici dei due mari adiacenti nonchè sulle misure ed osservazioni di F. Vercelli e G. Mazzarelli. I risultati mostrano come il fenomeno delle maree nello Stretto di Messina consista nell'accoppiamento delle maree proprie delle masse d'acque dello Stretto con gli impulsi che le stesse masse ricevono dai due mari Jonio e Tirreno. In tale processo i fenomeni d'attrito (attrito esterno e turbolenza) rivelano un'importanza fondamentale. La sovrapposizione di una corrente generale più forte con la corrente di marea dà luogo nell'imbocco Nord dello Stretto a quelle convergenze di corrente alle quali si connettono i «tagli» e le «scale di mare», nonchè i vortici di Capo Peloro (Cariddi), Scilla e San Raineri. Seguono considerazioni sulla possibilità di alterazioni morfologiche dello Stretto di Messina da epoche preistoriche con abbassamento del fondo o con allargamento delle sponde in guisa da spiegare l'indebolimento dei medesimi fenomeni.

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Zusammenfassung Die Gezeiten und Gezeitenströmungen in der Strasse von Messina, an die sich die bekannten Schilderungen der alten Sagen der Scylla und Charybdis knüpfen, werden hier einer eingehenden hydrodynamischen Analyse unterzogen. Die Grundlagen für diese bilden einerseits die bekannten Grundwerte der vertikalen Gezeit in den angrenzenden Meeren im Norden und Süden der Strasse, andererseits die neueren Messungen der Gezeitenströme im engsten Querschnitt der Strasse durch Prof. Vercelli und die Beobachtungen von Prof. G. Mazzarelli. Die Ergebnisse dieser Analyse zeigen, dass das Phänomen der Gezeiten in der Meeresstrasse nichts anderes ist, als die Mitschwingungsgezeiten der Wassermassen der Strasse mit den Impulsen, die sie vom Jonischen und Thyrrhenischen Meer her empfagen. Dabei spielen die Reibungseinflüsse (äussere Reibung und Turbulenz) im engsten Teil der Strasse für die Intensität und Phase der Ströme eine ausschlaggebende Rolle. Die Superposition einer stärkeren allgemeinen Strömung und des Gezeitenstromes gibt am Nordausgang der Meeresstrasse an der Meeresoberfläche zweimal in jeder Mondperiode jene Stromkonvergenzen, an die die bekannten Sprungwellen (tagli o scale di mare) gebunden sind. Mit ihnen in Zusammenhang stehen such die Wirbel vor Cap Peloro (Charybdis), vor Scilla und vor San Raineri. Dieser Zusammenhang wird in der Arbeit näher erörtert, sowie Betrachtungen darüber angestellt, ob nicht möglicherweise morphologische Aenderungen in der Strasse von Messina seit vorhistorischer Zeit durch Vertiefung und vielleicht auch Verbreiterung der Meeresstrasse eine Schwächung der Phänomens bewirkt haben könnten. So könnte man verstehen, dass «Scylla und Charybdis» das sind die von Homer so eindrucksvoll geschilderten Gefahren für die Schiffahrt allmählich verloren gegangen sind.

     

Frequency content of stress waves in the nearest zone of a spherical explosive source in gravel sandy soil

Zusammenfassung Bei Verfolgung der Entstehung und Formierung der durch eine explosive Kugelquelle erregten Druckwellen steht die Frage ihres Frequenzgehalts im Vordergrund. Der Frequenzgehalt dieser Wellen wurde durch die Abhängigkeit ausgedrückt (2), die die Änderungen der relativen Breite des Amplitudenspektrums (1) vom Gewicht und von der Entfernung der Quelle angibt. Aus(2) erfolgt, dass der Frequenzgehalt der Druckwellen mit wachsender Entfernung und Grösse der Ladung exponential sinkt, wobei die Steilheit dieses Abfalls für höhere Grössen der Ladung kleiner ist. Das Herabsetzen des Frequenzgehalts dieser Wellen verursacht, dass die maximate spektral Dichte in grösseren Entfernungen von der Quelle markanter wird.