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Geschichte der Meteorologie - Teil 9: Meteorologie um 1750



Der Fokus in diesem Teil der Serie zur Geschichte der Meteorologie
liegt auf Entwicklungen um das Jahr 1750. Mit Benjamin Franklin
betritt erstmals ein Wissenschaftler aus der Neuen Welt das Feld der
Meteorologie


Im letzten Thema des Tages zur Geschichte der Meteorologie wurde die
Entwicklung der Meteorologie um das Jahr 1700 beschrieben. Der
Fortschritt geht immer schneller weiter, so dass kommende Serienteile
immer kürzere Zeitabstände abdecken werden. In diesem Teil der Serie
wird die Geschichte der Meteorologie um das Jahr 1750 beleuchtet.
Der böhmische Theologe Prokop Divis oder Prokop Diwisch (1698-1765)
beschäftigte sich mit atmosphärischer Elektrizität. Er versuchte,
Strom aus Wolken zu gewinnen und baute einen funktionierenden
Blitzableiter. Divis errichtete 1754 im mährischen Brenditz (heute
ein Stadtteil von Znaim bzw. Znojmo) einen geerdeten Blitzableiter,
welchen er Wettermaschine nannte. Dies war der erste funktionierende
Blitzableiter in Europa.

Der in den Niederlanden geborene Mathematiker und Physiker Daniel
Bernoulli (1700-1782) aus der Alten Eidgenossenschaft war ein Pionier
auf dem Gebiet der Strömungslehre. Er ist vor allem wegen des
Bernoulli-Theorems, einer Aussage zur Energieerhaltung für bestimmte
Arten von Flüssigkeiten, bekannt. Eine der grundlegenden Folgen davon
ist der sogenannte Trichtereffekt: Die Strömung in der Verengung
eines Trichters ist schneller und weist einen niedrigeren Druck auf
als die Strömung jenseits der Verengung. Dieser Effekt kann in
einigen kurzen, kleinräumigen Durchbrüchen im Gebirgsgelände starke
Winde verursachen. Das Bernoulli-Theorem hat sich auch bei der
Untersuchung von katabatischen Sprüngen (Bereiche, in denen
katabatische Winde plötzlich aufhören oder deutlich nachlassen) als
nützlich erwiesen. Bernoulli schrieb in seiner Zeit in Russland für
die an der Zweiten Kamtschatka-Expedition beteiligten Wissenschaftler
Anweisungen für Wetterbeobachtungen. Im Jahr 1738 veröffentlichte
Bernoulli sein Buch "Hydrodynamik", in dem er die kinetische
Gastheorie erörterte. Außerdem stellte er in der kinetischen
Gastheorie die grundlegenden Gasgesetze vor, darunter eine
vereinfachte Form der Zustandsgleichung.


Der schwedische Astronom, Mathematiker und Physiker Anders Celsius
(1701-1744) ist vor allem durch das von ihm 1742 eingeführte
Temperatursystem bekannt. Er führte ein Hundertersystem ein und legte
den Siedepunkt von Wasser mit 0° sowie den Gefrierpunkt mit 100° fest
(das wurde ein Jahr nach seinem Tod geändert). Er schlug vor, diese
Skala als universelle Skala zu benutzen, um Temperaturwerte in der
ganzen Welt zu vergleichen. Er notierte bei den genauen Bestimmung
den herrschenden Luftdruck (760 mmHg) und legte so genaue
Messbedingungen fest.


Celsius fand 1724 heraus, dass die Aurora borealis das Magnetfeld der
Erde stört. Er stellte als einer der ersten fest, dass sich ein
Großteil Skandinaviens langsam über den Meeresspiegel erhebt, ein
kontinuierlicher Prozess seit dem Abschmelzen des Eises der letzten
Eiszeit.


Der französische Geograph, Entdecker und Mathematiker Charles Marie
de La Condamine (1701-1774) und der spanische Seemann und
Naturwissenschaftler Jorge Juan (1713-1773) verbrachten im Rahmen der
französischen geodätischen Mission in Südamerika neun Jahre im
heutigen Ecuador. Der Mission gelang es, die Länge eines Längengrades
entlang eines Meridians am Äquator zu vermessen. Diese Arbeit half zu
zeigen, dass die Erde eher abgeflacht als kugelförmig ist. Neben den
geodätischen Arbeiten führten beide zusammen mit Kollegen während
ihres Aufenthalts in Südamerika Messungen der Temperatur und des
Luftdrucks durch, die als erste meteorologische Beobachtungen im
heutigen Ecuador gelten. La Condamine verwendete das
Reaumur-Thermometer, das erst wenige Jahre zuvor erfunden worden war.
Er stellte beispielsweise fest, dass die Durchschnittstemperatur in
Quito im Jahr 1738 zwischen 14 und 15 Grad Reaumur (17,5-18,75 °C)
lag. Juan vermaß die Höhen verschiedener Andengipfel mit einem
Barometer.


"Some are weather-wise, some are otherwise!" ("Manche haben ein
Gespür fürs Wetter, andere nicht!") Dieser Spruch wird dem
Naturwissenschaftler, Erfinder und Staatsmann Benjamin Franklin
(1706-1790) aus Neuengland zugeschrieben, einem der Gründerväter der
Vereinigten Staaten, der als Wissenschaftler großes Interesse am
Wetter hatte. Seine Arbeiten zur atmosphärischen Elektrizität machten
ihn zum ersten Amerikaner mit internationalem wissenschaftlichem Ruf.
Sein Gesamtwerk zum Thema Wetter stellt einen bedeutenden Beitrag der
Meteorologie im 18. Jahrhundert dar. In Philadelphia versuchte
Franklin am 21. Oktober 1743, eine Mondfinsternis zu beobachten. Doch
Wolken, die vor einem Sturm aus Südwesten heranzogen, verdeckten den
Himmel und verhinderten den Blick auf die Finsternis. Dies geschah,
obwohl der Wind in Bodennähe aus Nordosten wehte. Franklin nahm
diesen Unterschied zur Kenntnis und erfuhr später von seinem Bruder,
dass die Wolken desselben Sturms Boston, nordöstlich von Philadelphia
gelegen, erst nach der Finsternis erreicht hatten. Franklin
schlussfolgerte, dass sich der Sturm insgesamt in nordöstlicher
Richtung bewegt haben musste, obwohl die Winde in Bodennähe aus
Nordosten wehten. Dies ist der erste dokumentierte Fall, in dem ein
Wissenschaftler erkannte, dass sich die Bewegung eines Sturms
insgesamt von der Bewegung der Luft in Bodennähe unterscheiden kann.
Im Jahr 1749 beobachtete Franklin Aufwinde und kam zu dem Schluss,
dass diese auf eine lokale Erwärmung der Oberfläche durch die Sonne
zurückzuführen seien. Er war einer der Ersten, der diese Erklärung
für dieses Phänomen vorbrachte. Solche Aufwinde führen zu den
sommerlichen Wolken, die heute als konvektive Wolken bekannt sind.
Franklin interessierte sich für den Golfstrom, besonders für die
Temperatur seines Wassers sowie für dessen Strömungsrichtung und
-geschwindigkeit. Er veröffentlichte die erste bekannte Karte
des Golfstroms. Franklin beschäftigte sich auch mit Wasserhosen. In
seiner Abhandlung "Waterspouts and Whirlwinds" fügte er eine
Zeichnung bei, die seine Hypothese zur Struktur einer Wasserhose
veranschaulichte. Zu ihrer Entstehung schrieb er: "Die Luft
unmittelbar über ihm [dem Golfstrom] kann jedoch so viel Wärme von
ihm aufnehmen, dass sie sich verdünnt und aufsteigt, da sie dadurch
leichter wird als die Luft zu beiden Seiten des Stroms; daher muss
diese Luft nachströmen, um den Platz der aufsteigenden warmen Luft
auszufüllen, und wenn sie aufeinandertrifft, bildet sie jene Tornados
und Wasserhosen, die häufig in der Nähe und über dem Strom
anzutreffen und zu sehen sind." Franklin verstand den grundlegenden
Entstehungsmechanismus der ausgedehnten Nebel, die über dem
westlichen Atlantik vor der Ostküste Kanadas auftreten können. Er
schrieb: "So wie der Dampf einer Tasse Tee in einem warmen Raum und
der Atem eines Tieres im selben Raum kaum sichtbar sind, aber sofort
wahrnehmbar werden, sobald sie in die kalte Luft gelangen, so ist
auch der Dampf des Golfstroms in den warmen Breitengraden kaum
sichtbar; trifft er jedoch auf die kühle Luft Neufundlands,
verdichtet er sich zu dem Nebel, für den diese Gegenden so bekannt
sind." Franklin begann sich ab 1743 für Elektrizität zu
interessieren. In seinen ersten Experimenten zur Elektrizität
untersuchte Franklin die Natur elektrischer Ladung. Bei Versuchen mit
einer durch Reibung elektrostatisch aufgeladenen Glasröhre stellte er
fest, dass in jedem abgeschlossenen System die Summe der vorhandenen
elektrischen Ladungen konstant bleibt (Prinzip der Ladungserhaltung).
Franklin sprach dabei von "einer Ladungsart", die nur ihren
Aufenthaltsort verändert und somit positive oder negative Aufladung
verursacht. Er prägte die Begriffe "plus" und "minus". Franklin
beschrieb recht ausführlich seine Beobachtungen und Theorien zur
Elektrizität in der Atmosphäre und in Wolken, insbesondere bei
Gewittern, die er als "Donnerböen" bezeichnete (und die er als
"plötzliche Erscheinungsformen von Donner und Blitz" beschrieb, "die
oft nur von kurzer Dauer sind, aber manchmal schädliche Auswirkungen
haben"). Franklin schlug vor, dass das, was er als "aufrecht
stehenden Eisenstift" oder "Spitze" bezeichnete (was man heute als
Blitzableiter bezeichnen würde), ein nützlicher Schutz sein könnte:
"Könnte das Wissen um diese Kraft der Spitzen der Menschheit nicht
von Nutzen sein, um Häuser, Kirchen, Schiffe usw. vor
Blitzeinschlägen zu schützen, indem es uns anweist, an den höchsten
Stellen dieser Bauwerke senkrechte Eisenstangen anzubringen, die
spitz wie eine Nadel und zur Verhinderung von Rost vergoldet sind,
und vom Fuß dieser Stangen einen Draht an der Außenseite des Gebäudes
hinunter in den Boden zu führen oder an einem der Wanten eines
Schiffes entlang und an dessen Seite hinunter, bis er das Wasser
erreicht? Würden diese spitzen Stäbe nicht wahrscheinlich das
elektrische Feuer lautlos aus einer Wolke abziehen, bevor es nahe
genug herankommt, um einzuschlagen, und uns so vor diesem äußerst
plötzlichen und schrecklichen Unheil bewahren?" Franklin schlug auch
ein Experiment vor, bei dem mit einem elektrischen Drachen in einer
Gewitterwolke Elektrizität gesammelt werden sollte, um die
elektrische Natur der Blitze zu beweisen. Ob und wie er das
Experiment tatsächlich durchgeführt hat, ist umstritten. Seine
Experimente wurden 1751 in einem 86-seitigen Buch ("Experiments and
Observations on Electricity made at Philadelphia in America by
Benjamin Franklin") veröffentlicht, das als Amerikas wichtigstes
wissenschaftliches Buch des 18. Jahrhunderts gilt und für großes
Aufsehen in Europa sorgte.


Bei einem England-Aufenthalt stieß Franklin zufällig auf das Prinzip
der Kühlung, als er beobachtete, dass er an einem sehr heißen Tag in
einem nassen Hemd bei einer leichten Brise weniger schwitzte als in
einem trockenen. In einem Experiment unter Franklins Leitung an einem
warmen Tag im Jahr 1758 in Cambridge wurde ein Versuch durchgeführt,
bei dem die Kugel eines Quecksilberthermometers kontinuierlich mit
einer Flüssigkeit benetzt wurde und dieser mit einem Blasebalg
verdampfte. Mit jeder weiteren Verdampfung zeigte das Thermometer
eine niedrigere Temperatur an und erreichte schließlich 7 °F (-14
°C). Ein weiteres Thermometer zeigte an, dass die Raumtemperatur
konstant bei 65 °F (18 °C) lag. In seiner Abhandlung "Cooling by
Evaporation" kam Franklin zu dem Schluss, dass "man sich vorstellen
kann, dass ein Mensch an einem warmen Sommertag erfrieren könnte".
Nach Erlangung der Unabhängigkeit der Vereinigten Staaten von Amerika
1776 wurde Franklin als erster Botschafter nach Frankreich entsandt.
In seiner Zeit in Paris brach der Vulkan Laki 1783 in Island aus. Die
Eruption war in Island als Skaftareldar (die Skafta-Feuer) bekannt
und dauerte acht Monate, von Juni 1783 bis Februar 1784. In der
zweiten Hälfte des Jahres 1783 bedeckte ein anhaltender Dunst, der
als "trockener Nebel" bezeichnet wurde, Europa und wurde als der
dichteste trockene Nebel in Europa seit dem Ausbruch des Vulkans
Eldgja im Jahr 934 beobachtet. Der folgende Winter (1783-1784) war
sowohl in Europa als auch im Osten Nordamerikas sehr kalt. Franklin
schloss daraus, dass der Vulkanausbruch die Ursache für den trockenen
Nebel und das darauf folgende kalte Wetter sein könnte. In Europa
folgten mehrere Jahre mit klimatischen Extremen, wobei der
Vulkanausbruch eine der wahrscheinlichsten Ursachen war. Franklin war
einer der Ersten (wenn nicht sogar der Erste), der die Auswirkungen
von Vulkanausbrüchen auf Wetter und Klima in Betracht zog und darauf
hinwies, dass sich auf der Grundlage dieser Auswirkungen eine
nützliche Methode zur Vorhersage kalter Winter entwickeln ließe.


Der schwedische Botaniker, Arzt und Zoologe Carl Nilsson Linnaeus,
bekannt als Carl von Linne oder latinisiert Carolus Linnaeus
(1707-1778), gilt auch als "Vater" der modernen Taxonomie. Er
erforschte die Beziehungen zwischen Organismengruppen und einzelnen
Arten und versuchte, die Natur in ihrer Gesamtheit zu beschreiben. Im
Rahmen dieser Arbeit war er einer der ersten Wissenschaftler, der die
Auswirkungen des Klimas auf die Tierwelt untersuchte. Er beschäftigte
sich auch mit den Auswirkungen des Menschen auf die Natur. Er
vertauschte 1745 die Fixpunkte der Celsius-Temperaturskala.


Der Mathematiker Leonhard Euler (1707-1783) aus der Alten
Eidgenossenschaft befasste sich mit einer Vielzahl von Problemen der
reinen und angewandten Mathematik. Er war intensiv auf dem Gebiet der
Hydrodynamik tätig und legte im September 1755 der Königlichen
Akademie der Wissenschaften und der Schönen Künste in Berlin eine
Abhandlung mit dem Titel "Principes généraux du mouvement des
fluides" ("Allgemeine Grundsätze der Bewegung von Flüssigkeiten")
vor. Dies führte 1757 zur Veröffentlichung eines Artikels für ein
breiteres Publikum. Darin beschrieb er das Konzept eines inneren
Druckfeldes in einer Flüssigkeit, was es ihm ermöglichte, das zweite
Newtonsche Bewegungsgesetz auf infinitesimale Flüssigkeitselemente
anzuwenden und daraus wiederum eine Reihe hydrodynamischer
Gleichungen abzuleiten. Im Grunde bildete seine Arbeit die Basis für
die Wissenschaft der Strömungslehre, und Eulers Gleichungen finden
seitdem Anwendung in vielen Untersuchungen von Strömungen, darunter
auch in Studien zu atmosphärischen Strömungen und atmosphärischen
Turbulenzen.


Eulers Name ist mit einem gängigen Bezugssystem verbunden, das in der
Strömungslehre und der Atmosphärenforschung verwendet wird und als
Euler-Bezugssystem bekannt ist. In diesem Bezugssystem werden
Messungen an einem festen Punkt in einer sich bewegenden Strömung
vorgenommen und die Bewegungsgleichungen werden in Bezug auf diesen
festen Punkt aufgestellt.


Der französische Naturforscher, Biologe und Mathematiker
Georges-Louis Leclerc de Buffon (1707-1788) beschäftigte sich mit
einer Vielzahl wissenschaftlicher Themen und versuchte in seiner
"Histoire naturelle, générale et particulière", die gesamte Summe des
Wissens der Naturgeschichte und der verwandten Wissenschaften in
einem einzigen umfangreichen Werk darzustellen. Buffon stellte fest,
dass verschiedene Regionen trotz ähnlicher Lebensräume
unterschiedliche Tier- und Pflanzenarten aufweisen können. Er
glaubte, dass Tierarten ihren Ursprung in einem "Schöpfungszentrum"
hätten und dass sie sich im Zuge ihrer Ausbreitung von diesem Zentrum
weg weiterentwickeln oder zurückbilden könnten. Seiner Ansicht nach
muss eine solche Ausbreitung durch klimatische Veränderungen
begünstigt worden sein. Buffon vertrat die Auffassung, dass die Flora
und Fauna der Neuen Welt derjenigen von Europa unterlegen seien, was
unter anderem auf bestimmte klimatische Mängel zurückzuführen sei.


Der französische Naturforscher Thomas Francois Dalibard (1709-1779)
übersetzte die 1751 in London veröffentlichte Schrift "Experiments
and Observations" von Franklin ins Französische, die Möglichkeiten zu
Blitzableitern beschrieb. Dalibard unternahm selbst ein von Franklin
angeregtes Experiment 1752 in Marly-la-Ville: Eine spitze, gegen den
Boden isolierte lange Metallstange schlug Funken bei Gewitter. Er ist
der erste bekannte Mensch, der dieses spezielle Experiment
durchgeführt hat.


Vom britischen Lexikographen und Schriftsteller Samuel Johnson
(1709-1784) stammt die Aussage: "Wenn sich zwei Engländer begegnen,
drehen sich ihre ersten Gespräche um das Wetter. Sie beeilen sich,
einander mitzuteilen, was jeder von ihnen ohnehin schon wissen muss:
dass es heiß oder kalt, sonnig oder bewölkt, windig oder windstill
ist." Diese Beschäftigung mit dem Wetter beschränkt sich natürlich
nicht auf die Engländer, die meisten Kulturen zeigen sie in gewissem
Maße. Das Meeresklima der Britischen Inseln, bei dem regenreiche
Wetterfronten meist aus dem Atlantik heranziehen, ist jedoch
bekanntlich trüb und schwer vorhersehbar. Vielleicht ist dies der
Grund, warum das von Johnson beschriebene Verhalten in England und
anderen Teilen des Vereinigten Königreichs so verbreitet ist.


Der russische Naturwissenschaftler und Dichter Michail Wassiljewitsch
Lomonossow oder Michail Vasil'evic Lomonosov (1711-1765) war ein
wegweisender Wissenschaftler, der als "Vater der russischen
Wissenschaft" bekannt wurde und als Universalgelehrter im Zeitalter
der Aufklärung galt. Er war auf einer Vielzahl wissenschaftlicher
Gebiete tätig. Lomonossow half bei der Organisation der großen
Erkundungsreisen durch den Osten und Norden des Russischen Reiches
unter der Leitung von Bering (siehe Teil 8 der Geschichte der
Meteorologie). Er sorgte dafür, dass jedes Schiff über die
erforderlichen physikalischen und astronomischen Instrumente verfügte
und entwickelte spezielle Schiffs- und Wetterlogbücher. Im Jahr 1763
verfasste er ein Buch, in dem er die verschiedenen Erkundungen der
nördlichen Meere beschrieb, von den frühesten Expeditionen bis hin zu
den Großen Nordexpeditionen. Darin stellte er seine Ideen zu den
arktischen Meeresströmungen, der Meereisdrift, den Meereistypen und
der Abhängigkeit des Gefrierpunkts vom Salzgehalt des Wassers dar. Er
erläuterte zudem die Rolle der Sonne als Wärmequelle für die Arktis
und stellte die Theorie auf, dass ein Wärmeaustausch durch das Eis,
vom darunterliegenden Wasser zur darüber liegenden Atmosphäre, die
kalten Temperaturen in der Arktis mildern könnte. Darüber hinaus
lieferte er eine der ersten wissenschaftlichen Erklärungen für das
Phänomen der Aurora borealis.


Um 1750 entwickelte Lomonossow einen Rotationsanemometer: ein
vertikales Rad mit Flügeln (ähnlich einem kleinen Wasserrad), das vom
Wind angetrieben wurde. Dieses Rad wurde durch ein großes Paddel in
der Gestalt einer Fahne, das als Windfahne fungierte, in den Wind
ausgerichtet. Über Zahnräder und eine Schnur wurde diese Bewegung auf
ein zweites Rad übertragen, das mit einer Geschwindigkeitsskala
versehen war. Zudem umfasste die Konstruktion des Instruments eine
Quecksilberquelle, die in verschiedene Behälter (kleine Kästchen) für
die Windrichtung fallen konnte. Zumindest theoretisch ließe sich die
Verteilung der Windrichtung in einem bestimmten Zeitraum ermitteln,
indem man die Menge an Quecksilber misst, die in diesem Zeitraum in
die einzelnen Behälter gefallen ist.

Die Serie wird fortgesetzt. Lesen Sie im nächsten Thema des Tages die
Entwicklungen der Meteorologie um das Jahr 1775.

Dipl.-Met. Markus Eifried

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Offenbach, den 04.07.2026

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