Gehler, J. S. T.
Physicalisches Wörterbuch


Abweichung der Magnetnadel.
Abweichung der Magnetnadel.

Zus. zu Th. I. S. 16—33.

Um die Abweichung der Magnetnadel durch Beobachtung zu bestimmen, hat Herr Prof. Seyffer zu Göttingen (s. Götting. Anzeigen v. gelehrten Sachen, 1788. St. 208.) von solgender Methode Gebrauch gemacht. Ein massives Reißbret mit gutem starken Papier bezogen, und mit Stellschrauben versehen, ward auf der Sternwarte gegen Mittag so gestellt, daß es von der Sonne vor und nach ihrem Durchgange durch den Mittagskreis frey konnte beschienen werden. Mittelst der Stellschrauben und zweyer darauf gesetzten sehr empfindlichen Wasserwagen, deren Axen mit einander einen rechten Winkel machten, ward das Reißbret genau wagrecht gestellt und erhalten. Auf diese wagrechte Ebne ward mit dem Halbmesser eines zinnernen Kegels, dessen Dimensionen genau bestimmt waren, ein Kreis beschrieben; die Spitze des Kegels war, des vollkommnern Schattens wegen, schwarz angelaufen, und der Kegel ward auf diesen Kreis gesetzt. Die Zeit ward nach einer Uhr mit rostförmigem Pendel beobachtet, und mittelst correspondirender Sonnenhöhen in wahre Zeit verwandlet. Solchergestalt bemerkte Herr Seyffer, indem an der Uhr gezählt ward, die Mitte der Schattenspitze, welche der Kegel warf, mit einem feinen Punkte auf dem Reißbrete, und dabey die Zeit der Uhr. Nach einigen Sekunden machte er wieder eine solche Beobachtung, und so mehrere dergleichen vor dem Durchgange der Sonne durch den Meridian, und auf eben die Art nach demselben. Hierauf ward der Kegel weggenommen, und eine Boussole mit einer Magnetnadel von 7 Zoll Länge so aufgesetzt, daß ihre Hauptlinie durch den Mittelpunkt der Basts des Kegels und durch den Mittelpunkt einer bemerkten Schattenspitze gieng, und der Stand der Nadel beobachtet. Nun wußte man die wahre Zeit jeder Beobachtung, mithin den Stundenwinkel, und aus diesem nebst Polhöhe und Abweichung der Sonne ließ sich durch Rechnung das Azimuth der letztern für jede Beobachtung sinden, welches mit dem zugehörigen Stande der Nadel verglichen, die verlangte Abweichung der Magnetnadel gab. Achtzehn Beobachtungen, auf diese Art angestellt, und aus allen das Mittel genommen, gaben für den 4. Jul. 1788 die Abweichung der Magnetnadel auf der Sternwarte zu Göttingen 19° 57′ 57″ westlich.

Le Monnier bediente sich bey den neuern Beobachtungen der Abweichung auf der Pariser Sternwarte seit 1779. folgender Methode, Das Postement, worauf die Boussole stehen sollte, ward im Garten der Sternwarte 36 Toisen weit vom Gebäude aufgestellt, damit das in letzterm besindliche Eisenwerk die Richtung der Nadel nicht ändern könne. An statt auf diesem Postemente eine Mittagslinie zu ziehen, fand man sicherer, ein weit entferntes Object am Horizonte auszuwählen, dessen Azimuth gegen den Meridian des Postements genau bestimmt würde. Es ward dazu die Axe einer entfernten Windmühle ausersehen, und mittelst der gehörigen Beobachtungen und Messungen das Azimuth derselben 31′ 20″ westlich gefunden. Die Boussole des Herrn le Monnier (s. Mém. de l' acad. royale des sc. à Paris, ann. 1778. p. 68.) hatte ein kupfernes Gehäuse, mit einem Fernrohre und einen Limbus von 11 1/2 Zoll Halbmesser, wodurch der Winkel zwischen der Richtungslinie der Nadel und der Gesichtslinie gegen die Mühle in Graden und Minuten angegeben ward. Hiezu das vorher angeführte Azimuth der Mühle hinzugerechnet, gab die Abweichung der Nadel. Hrn. le Monnier Nadel war 15 Zoll lang und 4 Lin. breit; sie wog 1446 Gran, und war bis zur Sättigung mit starken Mangneten bestrichen. Man wird leicht beurtheilen können, wie viel Vorzüge diese Bestimmungsart vor der gewöhnlichen habe, nach welcher man eine Boussole von 4 oder 5 Zoll Durchmesser auf eine Mittagslinie von 1—2 Fuß Länge oder gegen einen gehörig gerichteten Pfeiler stellet.

Der Graf Cassini änderte diese Einrichtung im Jahre 1783, da er die freye Aufhängung der Nadel an Seidenfäden einführte, welche unten in dem Zusatze zu dem Art. Magnetnadel beschrieben wird. Er hieng seine Nadel in einem bleyernen Gehäuse auf, das auf einem steinernen Postemente eingeküttet war. Dieses Gehäuse hatte die Form eines Winkelmaaßes, in dessen vertikalem Theile der Faden herabhieng; der horizontale Theil, der die Nadel enthielt, hatte am Ende eine viereckigte Oefnung mit Spiegelglas bedeckt, über der ein Mikroskop mit einem Mikrometer stand, um den Gang und das Maaß der kleinsten Bewegungen der Nadel zu beobachten, welche von der Spitze derselben auf einem fein getheilten Bogen angegeben wurden. Der horizontale Theil des Gehäuses war ohngefähr mit der Ebne des magnetischen Meridians parallel gestellt, und da der Winkel seiner Richtung mit der Mittagslinie des Orts genau bekannt war, so ergab sich aus ihm und dem Stande der Nadel auf dem Gradbogen die jedesmalige Abweichung.

Die Pariser Beobachtungen der Abweichung, deren Resultate bis zum Jahre 1772 im Wörterbuche S. 19. angegeben sind, waren von 1667—1683 durch Picard, von 1683 bis 1719 durch die de la Hire, Vater und Sohn, von 1719—1744 durch Maraldi, von da bis 1777 durch de Fouchy u. a. besorgt worden. Cassini (in Rozier Journal de phys. 1792. p. 298.) hat über diese schöne Reihe von Beobachtungen mehrere interessante Bemerkungen gemacht. Die Zeit, da die Abweichung zu Paris Null war, wird von Thevenot (Collection de voyages de M. Thevenot. à Paris, 1681. p. 30.) in das Jahr 1663, also drey Jahre früher, als von Picard, gesetzt, und Cassini, der Thevenots zu Issy gemachte Beobachtungen für sehr zuverläßig hält, ist geneigt, daraus entweder einen Unterschied im Lokalen zwischen Paris und Issy, oder einen Fehler in der Aufhängung zu folgern, der Picards Nadel immer um 1° 45′ mehr östlich gehalten habe, als Thevenots mehrere Nadeln, welche alle einerley Richtung zeigten. Daß das Lokale, zumal in gebirgigen Gegenden, großen Einfluß auf die Richtung der Magnetnadel haben könne, zeigen auch neuere Beobachrungen, s. unten den Art. Magnetometer.

Maraldi (Mém. de l' acad. de Paris. 1722. p. 6.) hatte eine kürzere Nadel, nur von 4 Zoll Länge, aus dem Grunde gewählt, weil längere Nadeln, sogar an einem und eben demselben Tage, ihm nie eine unveränderliche Abweichung zeigten. Dieser vermeintliche Fehler beweiset vielmehr einen Vorzug der langen Nadeln; denn man sieht daraus, daß sie die tägliche Variation angeben, die also Maraldi schon damals bemerkte, aber noch weit entfernt war, sie für das, was sie ist, zu halten.

Von 1779 fieng le Monnier diese Beobachtungen, nachdem man sie drey Jahre vernachläßiget hatte, wieder an, und seitdem sind sie von ihm und Cassini bis 1791 ununterbrochen fortgesetzt worden. Was ich im Wörterbuche S. 19. anführte, daß jetzt die westliche Abweichung in Paris wieder abzunehmen scheine, ist ungegründet; denn Cassini setzt sie im Jahre 1792 im Durchschnitte auf 22°, wiewohl man eigentlich bey den beständigen Variationen eine vollkommen bestimmte Größe gar nicht angeben kann.

Die S. 21. erwähnte Abweichungskarte von Zegollström gehört zu einer akademischen Probeschrift (Mar. Strömer et lo. Gust. Zegollström Diss. de theoria declinationis magneticae. Vpsal. 1755.). Auch ist zu den angeführten Karten noch eine französische von Bellin (Carte des variations de la Boussole et des vents generaux, que l'on trouve dans les mers les plus frequentées, par M. Bellin. à Paris, 1765.) hinzuzusetzen. Das neueste Werk in dieser Art von Churchman (The magnetic Atlas or Variation Charts of the whole terraneous globe, comprising a System of the Variation and Dip of the Needle, by which, the observations being truly made, the Longitude may be ascertained. London, 1794. 4. mit 3 Karten) hat zur Absicht, die Meereslänge durch den Stand der Magnetnadel zu finden, wie schon Halley vorgeschlagen hat, s. Länge, Th. II. S. 841. Thomas Harding (Transact. of the Royal Irish Academy. Vol. IV. Dublin. 4. art. 6.) hat gegen Churchman's Theorie wichtige Zweifel erhoben, und seine Angaben großer Unrichtigkeiten beschuldiget, z. B. er gebe die Abweichung zu Dublin 19° W. an; sie sey aber im May 1791 27° 23′ gewesen.

Ueber die tägliche Variation der Magnetnadel hat Cassini von 1783 bis 1789 genauere Beobachtungen, als alle seine Vorgänger, angestellt, und daraus Resultate hergeleitet, welche von dem Gange der Boussole überhaupt ganz veränderte Begriffe geben. Ich kann hier nur das Hauptsächlichste davon mittheilen (De la declinaison et des variations de l'aiguille aimantée par Mr. Cassini. Paris, 1791. 4.)

Vom Mittag bis Nachmittags um 3 Uhr steht die Nadel gewöhnlich still; sie geht aber hernach bis Abends um 8 Uhr etwas näher gegen den Mitternachtspunkt, und bleibt so die ganze Nacht hindurch bis gegen 8 Uhr Morgens stehen. Um diese Zeit kehrt sie wieder zurück, und entfernt sich bis gegen Mittag vom Mitternachtspunkte beynahe um eben so viel, als sie sich Tags zuvor demselben genähert hatte. Diese oscillatorische Bewegung dauert Tag für Tag ununterbrochen fort.

Hätte nun die Magnetnadel keine Bewegung weiter, als diese Oscillation, so würden ihre Richtungen an den Grenzen derselben, oder ihre größte und kleinste westliche Abweichung, fast immer dieselbigen seyn. Da aber die Nadel seit einem Jahrhunderte eine beständige gegen Westen fortschreitende Bewegung hat, so muß die tägliche Richtung in den beyden äußersten Grenzen sich allmählich von den Punkten, wo sie vorher stand, entfernen, und weiter gegen Westen rücken. Dieses geschiehet nun auch wirklich, aber wiederum auf eine sehr ungleichförmige Art.

Der größte Unterschied zwischen der östlichsten und westlichsten Richtung der Nadel ist sehr ungleich. In dem Zwischenraume einer Woche ist er fast immer unter 3 Minuten, und steigt selten bis 5 Minuten. In einem Monate wechselt er von 4 bis 8 Minuten, und scheint im May, Junius, Julius und August am größten zu seyn. In einem Jahre ist er von 17 bis 23 Minuten veränderlich. Um die fortschreitende Bewegung der Nadel gegen Westen von Jahr zu Jahr zu bestimmen, kann man entweder die westlichsten, oder die östlichsten Richtungen zweyer Jahre nach einander vergleichen. Man findet aber immer verschiedene Resultate, je nachdem man das eine oder das andere wählt. Cassini fand von 1784 bis 1788 den Unterschied von 5 bis 18 Minuten veränderlich.

Man schmeichelt sich also vergeblich, die jährliche Variation durch Beobachtungen zu bestimmen, die ein- oder zweymal im Jahre in zufälligen Zeitpunkten gemacht sind. Solche Beobachtungen würden, selbst in einem Monate gemacht, sehr unvollkommne Resultate geben. In den Jahren 1787 und 1788 z. B. hätten die beyden Beobachtungen vom 4. März einen Rückgang der Abweichung von 5′ 2″ gegen Osten gegeben, während die vom 4. Nov. im Gegentheil eine westliche Zunahme von 20 Min. angezeigt hätten. Man kann hieraus urtheilen, wie wenig auf die ältern Beobachtungen des Ganges der Magnetnadel zu bauen sey, da dieselben ganz zufällig, in einzelnen, oft nicht vergleichbaren, Epochen, mit Nadeln, die allgemein zu klein und vielleicht in ihrer Construction und Magnetisirung sehlerhaft waren, gemacht sind.

Was man durch sorgfältige und anhaltende Beobachtungen über das Gesetz und die Periode des Gangs der Nadel hat entdecken können, ist folgendes.

1. Vom Monat Januar bis zum Monat April entfernt sich die Nadel ziemlich allgemein vom Mitternachtspunkte, und die Abweichung nimmt zu.

2. Gegen den Monat April nähert sich die Nadel wieder dem Mitternachtspunkte, und wird also rückgängig bis gegen das Sommersolstitium, wo sie ihren Weg wieder gegen Westen nimmt. Hiebey findet das Besondere statt, daß sie zu Anfang des Octobers fast immer auf ebendenselben Punkt kömmt, wo sie im Anfange des May war. Dieses haben le Monnier und Cassini wenigstens sechsmal nach einander ohne Ausnahme beobachtet.

3. Nach dem Monat October fährt die Nadel fort, sich gegen Westen zu bewegen; sie beschreibt aber nicht mehr einen so großen Bogen, und in den drey letzten Monaten des Jahres erreicht sie gewöhnlich ihre größte westliche Abweichung, und oscillirt in den Grenzen eines Bogens von 5bis 6 Minuten.

Das Gesetz, welches hierinn liegt, scheint dieses zu seyn, daß überhaupt der Gang der Nadel zwischen der Frühlingsnachtgleiche und dem folgenden Sommersolstitium rückgängig oder östlich, und zwischen dem Sommersolstitium und der darauf folgenden Frühlingsnachtgleiche fortschreitend oder östlich ist. Da nun der Bogen des Fortschreitens, den sie binnen neun Monaten beschreibt, weit größer ist, als der Bogen des Rückgangs binnen drey Monaten, so erhellet daraus, daß der Winkel der Abweichung jährlich zunehmen muß.

Diese allgemeine Beschaffenheit des Ganges leidet weiter keine Ausnahmen, als die durch außerordentliche Störungen und durch die täglichen Oscillationen verursachet werden. Diese letztern scheinen eine gleichzeitige Anziehung zweyer entgegengesetzten und ungleichen Kräfte anzuzeigen, wovon die stärkere gegen Westen zieht, und das seit länger als einem Jahrhunderte beobachtete Vorrücken verursachet.

Sehr merkwürdig scheint Hrn. Cassini der Umstand, daß das Wintersolstitium und Herbstäquinoctium für die Magnetnadel indifferent sind, und ihren Gang nach Westen nicht unterbrechen, da hingegen das Frühlingsäquinoctium sie davon abzieht und rückgängig macht, das Sommersolstitium aber sie in den ersten Zustand wieder zurückbringt.

Canton's Erklärung der Variationen aus der durch die Wärme geschwächten magnetischen Anziehung (s. Wörterb. S. 31.) ist für die täglichen Variationen hinreichend, und macht auch das Zunehmen der Oscillationen im Sommer begreiflich; allein den Rückgang der Nadel im Frühlinge kann man aus dieser Ursache nicht so leicht herleiten. Man müßte dabey annehmen, daß im Frühlinge die westlichen Theile schneller von der Sonne erwärmt würden, als die östlichen. Für Paris könnte man dieses gelten lassen, weil diesem westwärts der atlantische Ocean nahe liegt, dessen Gewässer vielleicht von den Stralen der Sonne schneller zu der wärmern Temperatur des Frühlings gebracht werden können, als die ostwärts gelegnen den Winter über erkälteten Länder. Aber nach Cantons Meinung sollen wohl die erwärmten Theile nicht Wasser, sondern Eisentheile, oder überhaupt solche seyn, welche auf die Richtung der Nadel Einfluß haben.

Gothaisches Magazin für das Neuste aus der Physik und Naturg. VI. B. 1stes St. S. 172. u. f.

Abweichung und Variation der Magnetnadel, auf dem königl. Observ. zu Paris seit 1667 bis 1791 beobachtet, von Hrn. Cassini aus d. Journ. de phys. in Grens Journal der Phys. B. VII. S. 4 8. u. f.

Fortsetzung, ebend. B. VIII. S. 433. u. f.