Wissenschaft kompakt

Geschichte der Meteorologie - Teil 8: Meteorologie um 1700 und erste
meteorologische Messnetze zur Wetterbeobachtung


Das heutige Thema des Tages setzt die Serie der Geschichte der
Meteorologie fort. Beleuchtet wird der Zeitraum um 1700.
Meteorologische Messgeräte wurden verbessert und erste Ideen, über
einen gewissen Zeitraum systematisch das Wettergeschehen
aufzuzeichnen, umgesetzt.


Im letzten Thema des Tages zur Geschichte der Meteorologie wurden die
Entwicklung und Verfeinerung erster meteorologischer Messinstrumente
im Zeitalter der Aufklärung beschrieben. Dieser Teil der Serie setzt
sich nun mit der Entwicklung der Meteorologie um das Jahr 1700
auseinander.

Im Jahr 1688 begann die 1666 gegründete Französische Akademie der
Wissenschaften, systematische Messungen des Luftdrucks, der
Temperatur, des Niederschlags und Beobachtungen von Wetterphänomenen
zu installieren. Diese Messungen und Beobachtungen wurden im
jährlichen Bericht der Akademie veröffentlicht. Ein größeres Messnetz
wurde nicht aufgebaut, nennenswerte Messungen liegen aus Dijon und
der Umgebung davon vor. Die Idee für eine systematische Aufzeichnung
meteorologischer Daten war bemerkenswert.

Der englische Botaniker James Cuninghame (um 1665-1709) führte von
Oktober 1698 bis Januar 1699 während einer Expeditionsreise auf der
Insel Amoy (heute Xiamen) in China systematische Messungen von
Luftdruck, Temperatur und Wind durch und beobachtete andere
Wetterphänomene. Diese Daten wurden 1699 im Bericht "Philosophical
Transactions" der Royal Society of England veröffentlicht und stellen
nach heutigem Kenntnisstand die ältesten systematischen
meteorologischen Messungen in China dar.

Der dänische Astronom Ole Roemer (1644-1710) begann in den frühen
1690er Jahren, die Lufttemperatur zu messen und aufzuzeichnen, um
deren Auswirkungen auf seine astronomische Arbeit zu berücksichtigen.
Ab 1702 baute er seine eigenen Spiritus-Thermometer. Er entwickelte
auch eine Temperaturskala für deren Verwendung, in der der
Gefrierpunkt von Wasser bei 7,5 Grad und sein Siedepunkt bei 60 Grad
lag. Auf dieser Skala entspräche 0 °Roe den heutigen -22,5 °C. Dies
stimmt qualitativ mit den Messungen überein, die Roemer im sehr
kalten Winter 1709 mit seiner Waage durchgeführt hat.

Als sich der englische Astronom John Flamsteed (1646-1719) die
Funktionsweise eines Barometers nach Art von Torricelli erklären
ließ, kam ihm die Idee, dieses Instrument zur Vorhersage des Wetters
zu nutzen. In der Folge konstruierte er eigene Barometer. Er stellte
fest, dass nach einer Phase mit hohem Luftdruck (d.?h. hohem
Barometerstand) auf einen Rückgang des Barometerstands innerhalb von
ein bis drei Tagen Wind oder Regen folgte, abhängig vom
ursprünglichen Quecksilberstand und der Geschwindigkeit der
Veränderung.
Der englische Astronom Edmond Halley oder Edmund Halley (1656-1742)
interessierte sich auch für Meteorologie und den Erdmagnetismus.
Bereits 1678 versuchte Halley, die allgemeine Zirkulation der Luft zu
beschreiben, wobei er den Schwerpunkt auf die Passatwinde und die
Monsune legte. Beides brachte er mit der ungleichmäßigen
Sonneneinstrahlung auf die Erde in Verbindung. Moderne Vorstellungen
davon, wie die Verteilung der Sonneneinstrahlung die allgemeine
Zirkulation in der Atmosphäre steuert, lassen sich daher auf Halley
zurückführen. Im Jahr 1686 stellte Halley erstmals einen
mathematischen Zusammenhang zwischen dem Luftdruck und der Höhe über
dem Meeresspiegel her. Im selben Jahr zeichnete er eine Karte, die
als erste meteorologische Karte gilt. Sie deckt einen großen Teil der
Welt ab und die Passatwinde sowie die Monsunwinde sind so
dargestellt, dass sie, wie er erklärte, "besser verstanden werden
kann als durch jede noch so ausführliche verbale Beschreibung". In
seiner Karte wurden die Winde dadurch symbolisiert, dass "die spitzen
Enden der einzelnen Striche auf jenen Teil des Horizonts zeigten, von
dem der Wind ständig weht; und dort, wo Monsune herrschen, verlaufen
die Strichreihen abwechselnd vorwärts und rückwärts, wodurch sie
dichter sind als anderswo."

Halley führte im Hauptsitz der Royal Society of London einige
Experimente zur Messung der Verdunstung durch und nutzte diese
Messungen zusammen mit seinen Schätzungen zum Abfluss der Themse, um
den Zufluss der Flüsse ins Mittelmeer und die Verdunstung aus dem
Mittelmeer zu berechnen. Dies ist ein sehr frühes Beispiel für eine
wissenschaftliche hydrologische Untersuchung. Im Jahr 1700 erkannte
Halley, dass Werte der magnetischen Deklination als Konturlinien auf
einer Karte dargestellt werden konnten, und erstellte die erste
derartige Karte für das Gebiet, das sich von Europa und Afrika
westwärts bis nach Amerika erstreckte. Er interessierte sich auch für
die Polarlichter und vermutete 1716, dass "die Polarlichter durch
'magnetische Ausdünstungen' verursacht werden, die sich entlang der
Magnetfeldlinien der Erde bewegen". Mit anderen Worten: Er
postulierte, dass die Polarlichtvorhänge mit den Projektionen des
Erdmagnetfelds in die obere Atmosphäre ausgerichtet sind.

Der Gelehrte Luigi Ferdinando Marsigli (1658-1730) aus der Romagna
untersuchte Windmuster, Strömungen und Wasserstandsänderungen am
Bosporus. Die Untersuchungen zum Wind stellen die ersten
meteorologischen Beobachtungen im Osmanischen Reich dar.

Der Alchemist, Chemiker und Mediziner Georg Ernst Stahl (1659-1734)
aus Franken entwickelte die Phlogistontheorie, welche die erste
umfassende Theorie in der in der Entstehung begriffenen Wissenschaft
der Chemie darstellte. Sie fasste die chemische Umwandlung von
Stoffen zusammen, auch wenn letztere noch nicht klar abgegrenzt und
unterschieden werden konnten. Aus heutiger Sicht interpretierte sie
den Vorgang einer Verbrennung falsch, in dem sie annahm, dass eine
hypothetische Substanz, das Phlogiston, bei brennbaren Körpern bei
der Verbrennung diesen entweicht und bei Erwärmung in diesen
eindringt.

Der Arzt und Naturforscher Johann Jakob Scheuchzer (1672-1733) aus
der Alten Eidgenossenschaft interessierte sich für Meteorologie,
Astronomie und Mineralogie. Er unternahm zahlreiche Reisen in die
Schweizer Alpen, wo er ein Barometer für meteorologische Messungen
und Höhenbestimmungen einsetzte. Sein dreibändiges Werk "Helvetiae
historia naturalis" oder "Naturhistorie des Schweitzerlandes"
erschien erstmals in den Jahren 1716 bis 1718 in Zürich. Im ersten
Band behandelte er die Schweizer Berge, im zweiten die Schweizer
Flüsse, Seen und Mineralbäder und im dritten die Schweizer
Mineralogie, Geologie und Meteorologie.

Der Mediziner Johann Kanold (1679-1729) aus Schlesien versuchte ab
1717, ein meteorologisches Messnetz in den deutschen Ländern
aufzubauen. Er sammelte von verschiedenen Orten aus den deutschen und
anderen Ländern Daten meteorologischer Messungen und veröffentlichte
diese in Berichten des Magazins "Breslauer Sammlung". Dieses Magazin
erschien dreimal jährlich bis etwa 1727.

Im Jahr 1723 rief der englische Wissenschaftler und Mediziner James
Jurin (1684-1750) in seiner Funktion als Sekretär der Royal Society
of England deren Mitglieder, die über die notwendigen Messtechniken
verfügten, auf, tägliche Wetterbeobachtungen und meteorologische
Messungen durchzuführen. Das Ziel war deren Veröffentlichung einmal
pro Jahr im Bericht "Philosophical Transactions" der Royal Society of
England. Nach einem vorgegebenen Schema sollten Temperatur,
Luftdruck, Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Niederschlagsmenge und
Bewölkungszustand täglich einmal erfasst werden. Der Aufruf erfuhr
Beliebtheit. Ab 1724 startete das Messnetz der Royal Society of
England mit vielen meteorologischen Daten aus England, aber auch aus
Uppsala (Schweden), Aabo (damals Schweden; heute Turku, Finnland),
Neapel, Rom, und manche aus Indien und Nordamerika. Isaac Greenwood
(1702-1745), Mathematiker und Naturphilosoph aus dem
nordamerikanischen Neuengland, schlug 1728 vor, solche
meteorologische Aufzeichnungen nicht nur auf landbasierte Orte zu
beschränken, sondern auch auf Schiffe auszuweiten, um einen größeren
meteorologischen und navigationstechnischen Benefit zu erreichen.
Damit würde ein größeres Verständnis der Winde und der tropischen
Wirbelstürme erzielbar sein.

Der dänische Seefahrer und Marineoffizier Vitus Bering (1681-1741)
unternahm im Auftrag von Zar Peter dem Großen (1672-1725)
Erkundungsreisen in den Fernen Osten Russlands nach Kamtschatka. Im
Rahmen der Zweiten Kamtschatka-Expedition zwischen 1733 und 1743
wurden die ersten echten Wetterbeobachtungen in Russland
durchgeführt. Die wissenschaftliche Arbeit der Expedition wurde von
der im Vorfeld der Expeditionen gegründeten Akademie der
Wissenschaften in St. Petersburg organisiert, die die
Expeditionsleiter anwies, instrumentelle Messungen von Temperatur und
Luftdruck sowie qualitative Beobachtungen von Wolken, Gewittern und
anderen Naturphänomenen durchzuführen. Im Rahmen der Expedition wurde
1733/1734 ein Netz von etwa zwölf meteorologischen
Beobachtungsstationen in ganz Sibirien, von Kasan über Jekaterinburg
bis Irkutsk und Jakutsk, eingerichtet. Dieses sibirische Messnetz war
bis etwa 1746/1747, in Jakutsk bis 1749, in Betrieb.

Der französische Natur- und Materialforscher Rene-Antoine Ferchault
de Reaumur (1683-1757), Mitglied der französischen Akademie der
Wissenschaften, war auf vielen verschiedenen Arbeitsgebieten tätig.
Sein Hauptinteresse galt der Erforschung von Insekten. Eines seiner
Projekte befasste sich mit dem Zusammenhang zwischen dem Wachstum von
Insekten und der Temperatur. Möglicherweise als Ergebnis dieser
Arbeit begann er sich für die Temperaturmessung zu interessieren. Er
verwendete verdünnten Alkohol in seinem Thermometer und legte den
Gefrierpunkt von Wasser als Nullpunkt fest. Er bestimmte den Wert für
jedes Reaumur-Grad über Null anhand eines Tausendstels des Volumens
der Flüssigkeit im Thermometerkolben und im Rohr unterhalb der
Nullgradmarke. Er verwendete in seiner Thermometerflüssigkeit eine
Alkoholkonzentration, die bei 80 Grad Reaumur zu sieden begann. Um
1730 wurde ein solches Thermometer als Reaumur-Alkoholthermometer
bekannt, und die Skala von 0 bis 80 Grad als Reaumur-Temperaturskala
(°Re, °Reaumur, °R).

Der britische Jurist George Hadley (1685-1768) war im Herzen
Meteorologe. Er wurde 1735 zum Mitglied der Royal Society of London
gewählt und übernahm die Verantwortung für den gesamten
meteorologischen Schriftverkehr und die Beobachtungen, die an die
Gesellschaft gesendet wurden (hauptsächlich aus Großbritannien und
Skandinavien). Er analysierte die gemeldeten Luftdruck- und
Temperaturwerte und versuchte, daraus allgemeine meteorologische
Muster abzuleiten. Hadley interessierte sich für die Passatwinde in
den subtropischen Breiten. Diese waren den Seefahrern zwar
wohlbekannt, doch ihre physikalischen Ursachen waren nicht
verstanden. Bereits 1678 hatte Edmund Halley versucht, die allgemeine
Zirkulation der Atmosphäre zu beschreiben, wobei er den Schwerpunkt
auf die Passatwinde und die Monsune legte, und diese Zirkulationen
mit der unterschiedlichen Sonneneinstrahlung auf der Erde zu
verbinden. Hadley führte Halleys Arbeiten weiter und veröffentlichte
1735 im Journal der Gesellschaft, den "Philosophical Transactions"
(Band 39, S. 58?62), eine Monographie mit dem Titel "On the Cause of
the General Trade Winds" (Betreffend die Ursache der Allgemeinen
Passat-Winde). Hadley (und Halley) erkannten, dass die starke
Sonneneinstrahlung in den äquatorialen Regionen der Erde einen
allgemeinen Luftaufstieg verursachen muss, der sich dann in den
höheren Schichten ausbreitet und in Richtung der Pole wandert, bevor
diese abkühlt und absinkt. Die Rückströmung in den unteren Schichten
bildet die Passatwinde. Hadleys entscheidende Erkenntnis bestand
darin, dass die Erdrotation dazu führt, dass sich bewegende Objekte
auf der Nordhalbkugel nach rechts abdriften, sodass die Rückströmung
in Richtung Äquator nicht direkt von Norden nach Süden (auf der
Nordhalbkugel) verläuft, sondern nordöstlich. Dieses Muster definiert
eine "Zelle" aus Winden in einem vertikalen Schnitt durch die
Atmosphäre; sie ist als Hadley-Zelle bekannt.

Der Physiker und Instrumentenbauer Daniel Gabriel Fahrenheit
(1686-1736) aus Danzig interessierte sich bereits in seiner Jugend
für Instrumente. Er reiste durch Europa und traf verschiedene
Instrumentenbauer und Wissenschaftler. So besuchte er 1708 Roemer in
Kopenhagen. Roemer zeigte ihm seine Temperaturskala, die einen oberen
Fixpunkt von 22,5 °Roe (die als konstant angenommene Körpertemperatur
des Menschen) und einen unteren Fixpunkt von 7,5 °Roe (den
Gefrierpunkt von Wasser) hatte. Fahrenheit modifizierte Roemers
Skala. Er unterteilte jedes Grad in vier Teile, sodass der untere
Fixpunkt bei 30° (4 x 7,5) und der obere Fixpunkt bei 90° (4 x 22,5)
lag. Auf dieser Skala liegt der Siedepunkt von Wasser bei 205°. Er
verwendete diese modifizierte Römer-Skala bis etwa 1717, als er
beschloss, kleine Änderungen an den Fixpunkten vorzunehmen, sodass
der Gefrierpunkt von Wasser bei 32 Grad Fahrenheit (°F) und die
Körpertemperatur des Menschen bei 96 °F lag. Auf dieser geänderten
Skala lag der Siedepunkt von Wasser bei 212 °F. Fahrenheit nahm diese
Änderung aus einem ganz praktischen Grund vor. Bei den Fixpunkten 32°
und 96° lagen 64 Grad zwischen den beiden, und eine Skala mit 64
Teilstrichen ließ sich leicht zeichnen, indem man das gesamte
Intervall durch sukzessive Unterteilungen in zwei gleiche Teile
aufteilte, da 64 eine Zweierpotenz ist. Dieses Vorgehen ist nicht
möglich, wenn die Fixpunkte bei 30° und 90° liegen. Als er später
feststellte, dass die Körpertemperatur des Menschen nicht konstant
ist (junge Menschen haben beispielsweise tendenziell eine höhere
Körpertemperatur als ältere Menschen), legte Fahrenheit den oberen
Fixpunkt einfach neu fest, sodass er dem Siedepunkt von Wasser
entsprach, nämlich 212 °F. Der Nullpunkt der Fahrenheit-Skala stellte
die damals tiefste Temperatur, die eine Eis-Salz-Kältemischung
erzeugen konnte, dar.

Der französische Astronom und Kartograph Joseph-Nicolas Delisle
(1688-1768) führte wesentliche Arbeiten zur Kartographierung des
Russischen Reiches und des Nordpazifiks aus, die Bering für seine
Expeditionsreisen nutzte. Bekannt wurde er durch die Konstruktion
eines Quecksilberthermometers 1732, für das er den Siedepunkt von
Wasser als festen Nullpunkt wählte. Für niedrigere Temperaturen
definierte er eine Skala, die auf der Kontraktion von Quecksilber (in
Hunderttausendstel) basierte, wobei höhere Werte bei niedrigeren
Temperaturen lagen (eine umgekehrte Skala, bei der höhere Zahlen
"zunehmende Kälte" darstellen). Delisles ursprüngliche Skala
benötigte 2400 oder 2700 Teilungen, um den kalten Wintern in St.
Petersburg, wo er lebte, gerecht zu werden. Im Jahr 1738 führte der
württembergische Anatom Josias Weitbrecht (1702?1747) eine
Modifikation von Delisles Skala ein: Weitbrecht behielt 0 Grad
Delisle (°D) als Siedepunkt von Wasser bei, wies dem Gefrierpunkt
jedoch einen Wert von 150 °D zu. Obwohl die Skala nach wie vor
umgekehrt war, entsprachen die daraus resultierenden niedrigeren
Temperaturwerte eher den anderen Temperaturskalen jener Zeit. Die
Delisle-Temperaturskala wurde in Russland fast 100 Jahre lang
verwendet.

Die Serie wird fortgesetzt. In kürzerer Zeit werden nun schneller
neue Erkenntnisse zur Meteorologie gewonnen. Im nächsten Teil der
Serie lesen Sie neue Beiträge zur Meteorologie mit Schwerpunkt um das
Jahr 1750.

Dipl.-Met. Markus Eifried

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 26.06.2026

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