§. 05. Versuche, welche die vorhergehenden Behauptungen beweisen
38. Wärme, welche aus einer nicht sichtbar rotglühenden Quelle stammt, kann nicht bis zu jenem Grade verstärkt werden, um die mächtigen Wirkungen zu erzeugen, von welchen wir berichtet haben. Um diese zu erzeugen, ist es notwendig, die dunkle Hitze eines Körpers, welcher bis zum höchsten möglichen Grad des Weißglühens gesteigert worden ist, anzuwenden. Die Sonne ist ein solcher Körper, und ihre dunkle Wärme ist daher passend zu Versuchen dieser Art.
39. Aber in der Atmosphäre von London und für Versuche wie die unsrigen sind die Wärmewellen, welche von Kohle ausgehen, die durch einen elektrischen Strom zum höchsten Weißglühen gebracht worden ist, viel brauchbarer als die Sonnenwellen. Das elektrische Licht hat auch den Vorteil, dass seine dunklen Strahlen einen großen Bruchteil der Gesamtstrahlen umfassen als die dunkle Wärme der Sonne. In der Tat ist die Kraft oder Energie, wenn ich so sagen darf, der dunkeln Wellen des elektrischen Lichts reichlich siebenmal so groß als jene seiner Lichtwellen. Das elektrische Licht soll daher auch zu unserem experimentellen Beweisen angewandt werden.
40. Von dieser Quelle geht ein mächtiger Strahl durch das Zimmer, welcher seinen Weg durch die Stäubchen, welche in der Luft des Zimmers fliegen, anzeigt; denn wenn die Stäubchen vollkommen abwesend wären, bliebe der Strahl ganz ungesehen. Er fällt auf einen konkaven Spiegel (ein hinten versilberter Glasspiegel genügt) und wird von dem Spiegel zu einem Kegel reflektierter Strahlen zusammengebracht; die leuchtende Spitze des Kegels, welche der Brennpunkt des Spiegels ist, ist ungefähr 15 Zoll entfernt von seiner widerstrahlenden Oberfläche. Lassen Sie uns den Brennpunkt genau durch eine Marke bezeichnen.
41. Und nun lassen Sie uns in den Weg des Strahles einen Stoff bringen, welcher vollkommen undurchsichtig für Licht ist. Diese Substanz ist Iod, welches in einer Flüssigkeit aufgelöst ist, die Schwefelkohlenstoff genannt wird. Das Licht im Brennpunkt verschwindet sogleich, wenn die dunkle Auflösung eingeschaltet wird. Aber die Auflösung ist vollkommen durchsichtig für die dunkeln Wellen, und ein Brennpunkt solcher Wellen bleibt in der Luft des Zimmers, nachdem das Licht ausgelöscht worden ist. Sie können die Wärme dieser Wellen mit Ihrer Hand fühlen; Sie können sie auf ein Thermometer fallen lassen und dadurch ihre Gegenwart beweisen; oder noch besser, Sie können sie veranlassen, einen elektrischen Strom zu erzeugen, welcher eine große Magnetnadel seitwärts ablenkt. Die Größe der Ablenkung dient als Maß für die Wärme.
42. Unsere Absicht ist nun, durch Anwendung einer stärkeren Lampe und eines bessern Spiegels (einer der von vorne versilbert ist und eine kleinere Entfernung des Brennpunktes hat) die Tätigkeit, welche hier so fühlbar geworden ist, zu verstärken. Wie zuvor wird der Brennpunkt auffallend sichtbar gemacht durch die starke Beleuchtung der Staubteilchen. Wir wollen zuerst den Strahl durchseihen, um seine dunklen Wellen zurückzuhalten, und dann den leuchtenden Wellen allein gestatten, ihre äußerste Kraft auf ein kleines Bündel Schießbaumwolle auszuüben, welches im Brennpunkt angebracht ist.
43. Es wird hierdurch nicht die mindeste Wirkung ausgeübt. Die Schießbaumwolle könnte eine Woche lang da liegen bleiben, ohne entzündet zu werden. Gestatten wir jetzt dem nichtgesiebten Strahl auf die Baumwolle einzuwirken. Sie wird augenblicklich aufflammen und zerstieben. Dieser Versuch beweist, dass die Licht wellen unfähig sind, die Baumwolle zu entzünden, während die Wellen des vollen Strahles dazu fähig sind; daraus können wir schließen, dass die dunkeln Wellen die wahre Ursache der Entflammung sind.
44. Aber dieser Schluss würde nur wahrscheinlich sein; denn man könnte dagegen einwenden, dass die Mischung der dunkeln und Lichtwellen notwendig wäre, um diesen Zweck zu erreichen. Lassen Sie uns denn vermittels der undurchsichtigen Mischung unsere dunklen Wellen absondern und auf die Baumwolle hinleiten. Dieselbe entzündet sich dadurch wie zuvor.
45. Folglich sind es die dunkeln Wellen und diese allein, welche bei der Entzündung der Baumwolle beteiligt sind.
46. Durch denselben dunkeln Brennpunkt werden Platinaplatten, zu lebhafter Rotglut erhitzt; Zink dadurch verbrannt; Papier geht augenblicklich in Flammen auf; Magnesiumdraht wird entzündet; Steinkohle innerhalb eines Behälters, welcher Sauerstoff enthält, wird in Brand gesetzt; ein Diamant in gleicher Lage fangt an zu glühen wie ein Stern und wird dann allmählich aufgezehrt. Und alles dieses geschieht, während die Luft am Brennpunkt so kalt bleibt wie irgendein anderer Teil des Zimmers.
47. Um die Lichtwellen zu erhalten, wenden wir eine dünne Auflösung von Alaun in Wasser an; um die die dunkeln Wellen zu erhalten, wenden wir die obenerwähnte Iodlösung an. Aber wie vorhin gesagt (32), ist Alaun kein so ausgezeichnetes Sieb wie Iod; denn es lässt auch einen Teil der dunkeln Wärme hindurch.
48. Obgleich die Lichtwellen ihre Unfähigkeit bewiesen haben, die Schießbaumwolle zu entzünden, so sind sie doch fähig, schwarzes Papier zu verbrennen; oder sogar die Baumwolle zu verpuffen, wenn sie geschwärzt ist. Die weiße Baumwolle saugt das Licht nicht ein, und ohne Einsaugung findet keine Erhitzung statt. Die schwarze Baumwolle saugt ein, wird erhitzt und verpufft.
49. Statt der Alaunauflösung wollen wir für unsern nächsten Versuch eine Zelle mit reinem Wasser anwenden, durch welche das Licht hindurchgeht, ohne dass es merklich absorbiert wird. An den Brennpunkt wird ein Probierröhrchen, gleichfalls mit Wasser angefüllt, gestellt, sodass die volle Stärke des Lichts darauf vereinigt wird. Das Wasser wird nicht merklich erwärmt durch die vereinigten Wellen. Entfernen wir nun die Zelle mit Wasser, so wird keine Veränderung am Lichtstrahl bemerklich, aber das Wasser im Probierröhrchen kocht jetzt.
50. Da wir auf diese Weise bewiesen haben, dass die Lichtwellen ohne Wirkung sind und der volle Strahl wirksam ist, so können wir schließen, dass die dunkeln Wellen die Erwärmung hervorbringen. Aber wir können unsern Beweis verstärken, wenn wir unser undurchsichtiges Iodsieb anwenden. Stellen wir dasselbe auf den Weg des Strahls, so ist das Licht vollständig abgesperrt, aber das Wasser kocht ebenso, als wenn der volle Strahl auf dasselbe fiele.
51. Der Beweis für die Behauptung, welche im Satz 34 aufgestellt worden, ist hiermit geliefert.
52. Wenden wir uns nun zur Frage über das Schmelzen des Eises. Auf der Oberfläche einer Flasche, welche mit einer Kältemischung angefüllt ist, erhalten wir einen dicken Pelz von Reif. (Satz 14.) Indem wir den Strahl durch eine Wasserlinse gehen lassen, werden seine leuchtenden Wellen auf der Oberfläche der Flasche vereinigt. Nicht ein Spitzchen des Reifs wird dadurch geschmolzen. Entfernen wir nun die Wasserlinse, so wird nach einem Augenblick ein Fleck so groß wie ein Guldenstück im gefrorenen Reif geschmolzen sein. Folglich, da der volle Strahl diese Wirkung hervorbringt und der leuchtende Teil des Strahls sie nicht hervorbringt, schreiben wir den dunkeln Wellen das Schmelzen des Reifes zu.
53. Wie vorhin verstärken wir diesen Beweis, indem wir die dunkeln Wellen allein auf die Flasche vereinigen. Der Reif wird ganz ebenso geschmolzen wie durch den vollen Strahl.
54. Diese Wirkungen werden noch auffallender sichtbar, wenn wir die Kältemischung in der Flasche mit Tinte schwärzen. Wenn der Reif entfernt ist, so kommt die Schwärze der Oberfläche, von welcher er weggeschmolzen ist, in starkem Gegensatz zu der angrenzenden Schneeweiße zur Erscheinung. Wenn die Flasche selbst statt der gefrierenden Mischung geschwärzt wird, so werden die reinen Lichtwellen vom Glas absorbiert und dasselbe dadurch erwärmt; das Glas wirkt auf den Reif und schmelzt ihn. Deshalb schwärzen wir statt der Flasche selbst die Mischung in der Flasche.
55. Dieser Versuch dient als Beweis für die Behauptung im Satz 36, dass es die dunklen Wellen der Sonne sind, welche den Bergschnee und das Eis schmelzen und alle Flüsse, welche von Gletschern kommen, erzeugen. Es gibt Schriftsteller, welche die Naturwissenschaften nur als eine Summe von Tatsachen anzusehen scheinen und daher an ihrer Wirkung als eine Übung der Denkkraft zweifeln. Aber alles, was ich Sie bisher gelehrt habe, ist das Ergebnis des Verstandes, jedoch auf der sicheren Grundlage der Beobachtung und des Versuchs. Und in diesem Geiste werden wir unsere ferneren Untersuchungen fortsetzen.
39. Aber in der Atmosphäre von London und für Versuche wie die unsrigen sind die Wärmewellen, welche von Kohle ausgehen, die durch einen elektrischen Strom zum höchsten Weißglühen gebracht worden ist, viel brauchbarer als die Sonnenwellen. Das elektrische Licht hat auch den Vorteil, dass seine dunklen Strahlen einen großen Bruchteil der Gesamtstrahlen umfassen als die dunkle Wärme der Sonne. In der Tat ist die Kraft oder Energie, wenn ich so sagen darf, der dunkeln Wellen des elektrischen Lichts reichlich siebenmal so groß als jene seiner Lichtwellen. Das elektrische Licht soll daher auch zu unserem experimentellen Beweisen angewandt werden.
40. Von dieser Quelle geht ein mächtiger Strahl durch das Zimmer, welcher seinen Weg durch die Stäubchen, welche in der Luft des Zimmers fliegen, anzeigt; denn wenn die Stäubchen vollkommen abwesend wären, bliebe der Strahl ganz ungesehen. Er fällt auf einen konkaven Spiegel (ein hinten versilberter Glasspiegel genügt) und wird von dem Spiegel zu einem Kegel reflektierter Strahlen zusammengebracht; die leuchtende Spitze des Kegels, welche der Brennpunkt des Spiegels ist, ist ungefähr 15 Zoll entfernt von seiner widerstrahlenden Oberfläche. Lassen Sie uns den Brennpunkt genau durch eine Marke bezeichnen.
41. Und nun lassen Sie uns in den Weg des Strahles einen Stoff bringen, welcher vollkommen undurchsichtig für Licht ist. Diese Substanz ist Iod, welches in einer Flüssigkeit aufgelöst ist, die Schwefelkohlenstoff genannt wird. Das Licht im Brennpunkt verschwindet sogleich, wenn die dunkle Auflösung eingeschaltet wird. Aber die Auflösung ist vollkommen durchsichtig für die dunkeln Wellen, und ein Brennpunkt solcher Wellen bleibt in der Luft des Zimmers, nachdem das Licht ausgelöscht worden ist. Sie können die Wärme dieser Wellen mit Ihrer Hand fühlen; Sie können sie auf ein Thermometer fallen lassen und dadurch ihre Gegenwart beweisen; oder noch besser, Sie können sie veranlassen, einen elektrischen Strom zu erzeugen, welcher eine große Magnetnadel seitwärts ablenkt. Die Größe der Ablenkung dient als Maß für die Wärme.
42. Unsere Absicht ist nun, durch Anwendung einer stärkeren Lampe und eines bessern Spiegels (einer der von vorne versilbert ist und eine kleinere Entfernung des Brennpunktes hat) die Tätigkeit, welche hier so fühlbar geworden ist, zu verstärken. Wie zuvor wird der Brennpunkt auffallend sichtbar gemacht durch die starke Beleuchtung der Staubteilchen. Wir wollen zuerst den Strahl durchseihen, um seine dunklen Wellen zurückzuhalten, und dann den leuchtenden Wellen allein gestatten, ihre äußerste Kraft auf ein kleines Bündel Schießbaumwolle auszuüben, welches im Brennpunkt angebracht ist.
43. Es wird hierdurch nicht die mindeste Wirkung ausgeübt. Die Schießbaumwolle könnte eine Woche lang da liegen bleiben, ohne entzündet zu werden. Gestatten wir jetzt dem nichtgesiebten Strahl auf die Baumwolle einzuwirken. Sie wird augenblicklich aufflammen und zerstieben. Dieser Versuch beweist, dass die Licht wellen unfähig sind, die Baumwolle zu entzünden, während die Wellen des vollen Strahles dazu fähig sind; daraus können wir schließen, dass die dunkeln Wellen die wahre Ursache der Entflammung sind.
44. Aber dieser Schluss würde nur wahrscheinlich sein; denn man könnte dagegen einwenden, dass die Mischung der dunkeln und Lichtwellen notwendig wäre, um diesen Zweck zu erreichen. Lassen Sie uns denn vermittels der undurchsichtigen Mischung unsere dunklen Wellen absondern und auf die Baumwolle hinleiten. Dieselbe entzündet sich dadurch wie zuvor.
45. Folglich sind es die dunkeln Wellen und diese allein, welche bei der Entzündung der Baumwolle beteiligt sind.
46. Durch denselben dunkeln Brennpunkt werden Platinaplatten, zu lebhafter Rotglut erhitzt; Zink dadurch verbrannt; Papier geht augenblicklich in Flammen auf; Magnesiumdraht wird entzündet; Steinkohle innerhalb eines Behälters, welcher Sauerstoff enthält, wird in Brand gesetzt; ein Diamant in gleicher Lage fangt an zu glühen wie ein Stern und wird dann allmählich aufgezehrt. Und alles dieses geschieht, während die Luft am Brennpunkt so kalt bleibt wie irgendein anderer Teil des Zimmers.
47. Um die Lichtwellen zu erhalten, wenden wir eine dünne Auflösung von Alaun in Wasser an; um die die dunkeln Wellen zu erhalten, wenden wir die obenerwähnte Iodlösung an. Aber wie vorhin gesagt (32), ist Alaun kein so ausgezeichnetes Sieb wie Iod; denn es lässt auch einen Teil der dunkeln Wärme hindurch.
48. Obgleich die Lichtwellen ihre Unfähigkeit bewiesen haben, die Schießbaumwolle zu entzünden, so sind sie doch fähig, schwarzes Papier zu verbrennen; oder sogar die Baumwolle zu verpuffen, wenn sie geschwärzt ist. Die weiße Baumwolle saugt das Licht nicht ein, und ohne Einsaugung findet keine Erhitzung statt. Die schwarze Baumwolle saugt ein, wird erhitzt und verpufft.
49. Statt der Alaunauflösung wollen wir für unsern nächsten Versuch eine Zelle mit reinem Wasser anwenden, durch welche das Licht hindurchgeht, ohne dass es merklich absorbiert wird. An den Brennpunkt wird ein Probierröhrchen, gleichfalls mit Wasser angefüllt, gestellt, sodass die volle Stärke des Lichts darauf vereinigt wird. Das Wasser wird nicht merklich erwärmt durch die vereinigten Wellen. Entfernen wir nun die Zelle mit Wasser, so wird keine Veränderung am Lichtstrahl bemerklich, aber das Wasser im Probierröhrchen kocht jetzt.
50. Da wir auf diese Weise bewiesen haben, dass die Lichtwellen ohne Wirkung sind und der volle Strahl wirksam ist, so können wir schließen, dass die dunkeln Wellen die Erwärmung hervorbringen. Aber wir können unsern Beweis verstärken, wenn wir unser undurchsichtiges Iodsieb anwenden. Stellen wir dasselbe auf den Weg des Strahls, so ist das Licht vollständig abgesperrt, aber das Wasser kocht ebenso, als wenn der volle Strahl auf dasselbe fiele.
51. Der Beweis für die Behauptung, welche im Satz 34 aufgestellt worden, ist hiermit geliefert.
52. Wenden wir uns nun zur Frage über das Schmelzen des Eises. Auf der Oberfläche einer Flasche, welche mit einer Kältemischung angefüllt ist, erhalten wir einen dicken Pelz von Reif. (Satz 14.) Indem wir den Strahl durch eine Wasserlinse gehen lassen, werden seine leuchtenden Wellen auf der Oberfläche der Flasche vereinigt. Nicht ein Spitzchen des Reifs wird dadurch geschmolzen. Entfernen wir nun die Wasserlinse, so wird nach einem Augenblick ein Fleck so groß wie ein Guldenstück im gefrorenen Reif geschmolzen sein. Folglich, da der volle Strahl diese Wirkung hervorbringt und der leuchtende Teil des Strahls sie nicht hervorbringt, schreiben wir den dunkeln Wellen das Schmelzen des Reifes zu.
53. Wie vorhin verstärken wir diesen Beweis, indem wir die dunkeln Wellen allein auf die Flasche vereinigen. Der Reif wird ganz ebenso geschmolzen wie durch den vollen Strahl.
54. Diese Wirkungen werden noch auffallender sichtbar, wenn wir die Kältemischung in der Flasche mit Tinte schwärzen. Wenn der Reif entfernt ist, so kommt die Schwärze der Oberfläche, von welcher er weggeschmolzen ist, in starkem Gegensatz zu der angrenzenden Schneeweiße zur Erscheinung. Wenn die Flasche selbst statt der gefrierenden Mischung geschwärzt wird, so werden die reinen Lichtwellen vom Glas absorbiert und dasselbe dadurch erwärmt; das Glas wirkt auf den Reif und schmelzt ihn. Deshalb schwärzen wir statt der Flasche selbst die Mischung in der Flasche.
55. Dieser Versuch dient als Beweis für die Behauptung im Satz 36, dass es die dunklen Wellen der Sonne sind, welche den Bergschnee und das Eis schmelzen und alle Flüsse, welche von Gletschern kommen, erzeugen. Es gibt Schriftsteller, welche die Naturwissenschaften nur als eine Summe von Tatsachen anzusehen scheinen und daher an ihrer Wirkung als eine Übung der Denkkraft zweifeln. Aber alles, was ich Sie bisher gelehrt habe, ist das Ergebnis des Verstandes, jedoch auf der sicheren Grundlage der Beobachtung und des Versuchs. Und in diesem Geiste werden wir unsere ferneren Untersuchungen fortsetzen.
Dieses Kapitel ist Teil des Buches Das Wasser in seinen Formen als Wolken und Flüsse, Eis und Gletscher.