XXXIV. Ueber ein neues Barometer, eine Luftdruck-Waage; von P. A. Secchi, Director der Sternwarte in Rom. Aus den Comptes rendus, Januar 1857, Nr. 2 und Februar Nr. 7. Mit einer Abbildung auf Tab. II. Secchi, über ein neues Barometer. Die Verbesserungen welche in der neueren Zeit am Barometer vorgenommen wurden, beschränken sich auf eine größere Genauigkeit im Ablesen der Quecksilberhöhe und auf die Anwendung weiter Röhren, um den Einfluß der Kapillarität zu vermeiden. Es mißlangen alle Methoden welche man versuchte, um das Instrument, mit Beibehaltung seiner ganzen Genauigkeit, zu einem selbstregistrirenden zu machen. Das bisherige Instrument ist überdieß schwierig herzustellen, zerbrechlich und kann leicht in Unordnung kommen. Diese Uebelstände dürften durch meine neue Construction dieses Apparates größtentheils beseitigt seyn. Ich ging von einer sehr einfachen Thatsache aus. Angenommen man besitze ein Barometer mit Gefäß, dessen Röhre einen hinreichend (z.B. 15 Millimeter) weiten Durchmesser hat, man stelle das Gefäß auf einen Tisch, und die cylindrische Röhre könne in die Höhe gezogen werden, indem man sie mit der Hand faßt: so kann man fragen, welche Kraft wird zum Heben dieser Röhre erforderlich seyn. Thatsächlich und der Theorie entsprechend, muß man dazu eine Kraft aufwenden, die genau dem Druck gleichkommt, welchen die Atmosphäre auf das Quecksilber des Instruments ausübt, d.h. man muß das Gewicht des in dieser Röhre enthaltenen Quecksilbers heben. Man kann folglich auf eine sehr einfache Weise den Druck der Atmosphäre wirklich wägen, indem man das Barometer an der einen Schale einer Waage befestigt und in die andere Schale Gewichte legt; und es ist einleuchtend, daß man bei jeder Veränderung des Luftdrucks eine entsprechende Aenderung in den Gewichten der zweiten Schale wird vornehmen müssen. Will man den Werth des absoluten Drucks auf die Flächeneinheit erhalten, so muß man selbstverständlich das Gewicht der Röhre, den Gewichtsverlust des im Quecksilber eingetauchten Röhrentheils, und hauptsächlich den innern Querschnitt der Röhre berücksichtigen. Die Nothwendigkeit, den innern Durchmesser der Röhre zu kennen, ist jedoch bei der neuen Construction kein Uebelstand, sondern im Gegentheil ein sehr großer Vorzug, denn durch Vergrößerung des Querschnitts dieser Röhre kann man die auf das Instrument wirkende Kraft nach Belieben verstärken. Angenommen die Röhre habe einen Querschnitt von 10 Quadratcentimetern und der Druck ändere sich um 1 Centimeter Höhe, so wird das der zweiten Schale beizufügende Gesammtgewicht 10 Kubikcentimeter Quecksilber oder 135 Gramme betragen, während es nur 13,5 Gramme betrüge, wenn die Röhre einen Querschnitt von 1 Quadratcentimeter hätte. Dieser Umstand läßt sich also vortheilhaft für die Empfindlichkeit des Instruments benutzen. Ich gehe nun auf die neue Construction des Apparats über: sie besteht einfach darin, die Barometerröhre frei an den Arm irgend eines Hebels zu hängen, z.B. an den Balken irgend einer gleicharmigen oder ungleicharmigen Waage; um aber der Mühe überhoben zu seyn, jedesmal bei jeder Beobachtung wägen zu müssen, kann man an dem Hebel einen mehr oder weniger langen Zeiger anbringen, welcher sich vor einer graduirten Scala bewegt, so daß die Veränderungen im Druck sehr leicht abzusehen sind. Ich ließ einen solchen Apparat im Observatorium ausführen, dessen Röhre einen Durchmesser von 15 Millimet. hat; er ist eine Art römischer Waage, an deren kurzem Arm die Röhre aufgehängt ist, welcher auf der andern Seite ein Gegengewicht das Gleichgewicht hält; eine lange Zunge von Glas diente anfangs als Index, aber später habe ich über der Aufhängeschneide einen Spiegel befestigt, in welchem ich das Bild einer entfernt angebrachten graduirten Scala beobachte. Die Vortheile, welche die neue Construction zu versprechen scheint, bestehen in Folgendem: 1) Da der Druck nicht durch die Höhe der Quecksilbersäule gemessen, sondern gewogen wird, so kann man die Röhre aus einem beliebigen Material anfertigen, namentlich von Eisenblech, welches sich nicht amalgamirt; das Instrument wird also nicht mehr so zerbrechlich seyn wie bisher, und will man das Glas beibehalten, so kann man jede Sorte von Röhren anwenden, wenn sie nur in dem Raum, in welchem die Quecksilbersäule schwankt, einen constanten Durchmesser haben. 2) Da man durch Vergrößerung des Querschnitts der Röhre die Kraft und das Gewicht vergrößert, so kann man letzteres als Triebkraft benutzen, um das Instrument selbstregistrirend zu machen. 3) Die neue Construction ist unabhängig von der Form der Quecksilberkuppe, von der Reinheit des Quecksilbers und seinem specifischen Gewichte, von der Temperatur und von dem Unterschied der Schwere in verschiedenen Breiten; denn alle diese Größen haben einen Einfluß auf das Volum des Quecksilbers und auf die Höhe der Säule, welche man messen muß, um sein Gewicht zu erhalten, wogegen hier das Gewicht unmittelbar gegeben ist. Wendet man eine Röhre von Eisen an, so hat man nicht in dem Grade wie beim Glas die Adhäsion der Luft und der Feuchtigkeit zu fürchten, und man kann auch das Quecksilber sehr leicht, ohne Gefahr für die Röhre, auskochen. 4) Wenn man die Röhre von Eisen macht, so läßt sich das Instrument sehr leicht transportiren und eignet sich daher besonders zum Höhenmessen. 5) Wegen der Glasröhren konnte man bisher nur Quecksilber als Flüssigkeit für ein Barometer anwenden; in der Folge kann man aber auch Wasser oder andere Flüssigkeiten zu diesem Zweck benutzen. Das Barometer welches ich nach dem neuen Princip ausführte, zeigt Veränderungen im Luftdruck immer früher als ein gewöhnliches Barometer an, wie dieses bekanntlich die vollkommensten Barometer thun. Die Luftdruck-Waage als Barometrograph. Der Barometrograph, welchen ich nach dem Princip der Luftdruck-Waage construirte, ist in Fig. 25 abgebildet.Wir entnahmen die Abbildung der in Fano erscheinenden Enciclopedia contemporanea, vol. V. No. 3. A. d. Red. An den kurzen und horizontalen Arm eines starken Hebels L, L' ist die gläserne Barometerröhre B, B gehängt, welche in ihrem längsten Theil einen mittlern Durchmesser von 18 Millimet. hat, aber am obern Ende eine cylindrische Erweiterung von 60 Millimeter Durchmesser und 150 Millimeter Länge. Diese Röhre wurde wie die gewöhnlichen Barometer gefüllt, und das Quecksilber bleibt auf der geeigneten Höhe in ihrem Innern stehen, so daß seine Schwankungen in Folge des veränderten Luftdrucks immer im weiten Theil stattfinden; diese Röhre taucht in ein weites und tiefes Gefäß mit Quecksilber, welches den Bewegungen derselben nicht hinderlich ist. Der Hebel L, L' ist auf der andern Seite des Stützpunkts mit einem Arm L'' von beiläufig 1 Meter Länge versehen, dessen Krümmung einen Winkel von 45 Grad mit dem Horizont bildet. Das an diesem Arm befestigte Gewicht P ist verschiebbar, um das Gleichgewicht leichter herstellen zu können. Mit der Achse o des Hebels ist die Stange o, p verbunden, welche mit einer andern Stange p, q und durch diese mit q, r in Verbindung steht. Dieses System bildet eine Art Watt'sches Parallelogramm, und der Zeichenstift bei m, in der Mitte der Stange p, q, zeichnet die barometrische Curve auf ein Papierblatt, welches über den Rahmen t, t' gespannt ist. Mittelst einer oben auf dem Gestell C, C, C, C angebrachten Uhr O senkt sich dieser Rahmen langsam zwischen den Führern gg', g'g'' per Tag um 30 Centimeter herab, wornach er stehen bleibt. Das Quecksilber, welches mit der Veränderung des Luftdrucks in der Röhre steigt oder fällt, bewegt den Winkelhebel und folglich die Stange o, p, und die Bewegung des Zeichenstifts, welche aus der Bewegung der Verbindungsstange p, o und dem Lauf der Tafel zusammengesetzt ist, verzeichnet die tägliche barometrische Curve mit aller wünschbaren Genauigkeit.Wenn man kein graphisches Instrument verlangt, so reducirt sich dasselbe auf den Winkelhebel L, L', L'', auf die Barometerröhre und auf den Arm oder Index o, p, dessen Verlängerung an einem graduirten Bogen die Aenderungen des Luftdrucks anzeigt. Ich hatte bei der Construction des Barometrographen eine Schwierigkeit zu überwinden, welche durch die Anwendung einer erweiterten oder conischen Quecksilberröhre veranlaßt wurde, indem eine solche, an einer zweiarmigen Waage aufgehängt, nicht im Gleichgewicht erhalten werden kann, daher ich die Waage aufgeben und sie durch den beschriebenen unbiegsamen Hebel ersetzen mußte. Bei Anwendung einer cylindrischen Röhre stößt man auf keine Schwierigkeit. Sowohl bei der gleicharmigen als bei der ungleicharmigen Waage findet nämlich das Gleichgewicht nur statt bei Gleichheit der Momente bezüglich der Achse, und diese Gleichheit ist ungeachtet der Neigung der Arme stets vorhanden, denn es besteht immer die Gleichung pr = p'r'. Ist die Röhre aber conisch und erweitert, so muß die Neigung eines Arms das Gleichgewicht aufheben, denn wenn die Waage sich auf der Seite der Röhre neigt, so wird die Quecksilbersäule, ohne ihre Höhe zu ändern, ihr Volum und folglich ihr Gewicht p' ändern, so daß man hat pr < p'r'. Um das Gleichgewicht wieder herzustellen, muß man also entweder p oder r vergrößern; dieß geschieht aber unmittelbar durch den unbiegsamen Winkelhebel, denn dieselbe Bewegung welche die Röhre neigt, erhöht den Schwerpunkt der Verlängerung des Hebels und der wahre Hebelarm r wird größer, indem er sich ein wenig von der Senkrechten entfernt, welche durch den Aufhängepunkt geht. Nachdem diese Schwierigkeit überwunden war, wurde der Apparat sehr einfach, so daß er von gewöhnlichen Arbeitern ausgeführt werden kann; wendet man als Röhre eine cylindrische eiserne Flasche mit langem Halse an, so ist die Gefahr des Zerbrechens beseitigt. – Man könnte den Apparat auch in der Weise construiren, daß man die Röhre befestigt und das Gefäß ins Gleichgewicht setzt.