ALBERT

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Es werden einige Eigenschaften des Nebels im photo-elektrischen Kernzähler untersucht, welche die Messung seiner Extinktion, die ein Mass der Kernzahl ist, beeinflussen. Die Beziehung zwischen Extinktion und dem Lichtweg im Nebelrohr, welche bisher nur für Längen des Lichtweges bis zu 90 cm und aus technischen Gründen nicht sehr genau bekannt war, wurde mittels eines photo-elektrischen Zwillings-Kernzählers für eine Länge von 117.5 cm studiert. Es wurde wieder festgestellt, dass die optische Dichte des Nebels proportional einer Potenz der Lichtweglänge im Nebel ist wobei sich der Exponent etwas mit der Extinktion ändert und sein Maximum 1.37 beträgt. Die Verstärkung der Extinktion durch den Zwilling-Kernzähler hängt beträchtlich von der Extinktion ab und sie beträgt 2.0 bis 2.3 für Extinktionen, die kleiner als 30% sind, wenn sie mit dem Standard-Kernzähler gemessen werden. Der Hauptteil der vorliegenden Untersuchung beschäftigt sich mit der Klärung der folgenden zwei Probleme: (i) In gewissen, ziemlich beschränkten Gebieten der Extinktion erreicht der Zeiger des zur Messung der Extinktion in weiten Nebelrohren verwendeten Galvanometers die grösste Ablenkung nach der Expansion in zwei Etappen, die zweite wesentlich kleinere—die «Kriechen» genannt wird—manchmal erst nach einigen Sekunden. (ii) Die Verkleinerung des Durchmessers des Nebelrohres auf 2.5 cm oder weniger beseitigt völlig jede Unsicherheit in der Messung der Lichtstärke, nachdem sich der Nebel infoge der adiabatischen Expansion gebildet hat. Es wird der Einfluss der Turbulenz im Nebelrohr, der Prozesse im Nebel während der ersten zehn oder zwanzig Sekunden nach der Expansion, des Beschlagens eines oder beider Abschlussgläser des Nebelrohres, der Temperatur des elektrisch geheizten Abschlussgläser und der Einfluss der Entfernung der Photozelle vom Bodenabschlussglas auf die Messung der Extinktion diskutiert. Von den Prozessen im Nebel wird der Effekt der Koagulation der Nebeltröpfchen, ihrer Verdunstung ohne Wiederkondensation des freigewordenen Wasserdampfes, und der Verdunstung der kleinen Tröpfchen mit Wiederkondensation ihres Wasserdampfes an den grösseren betrachtet. Es wird rechnerisch gezeigt, dass der letzte der erwähnten Prozesse ein Kriechen des Galvanometer-Zeigers von der richtigen Grössenordnung erzeugen kann. Ferner, dass dieses Kriechen nur bei Tröpfchen ganz bestimmter Grösse und bestimmten Grössenkombinationen auftreten kann. Ganz kleine Änderungen in den Tröpfchenradien verhindern das Auftreten des Kriechens und Kriechen kann nicht durch Verdunstung und Wiederkondensation der kleinen Tröpfchen hervorgerufen werden, wenn die Extinktion weniger als 50% des Standard-Kernzählers beträgt. Die Ergebnisse der Rechnung stimmen sehr gut mit der Statistik des tatsächlich beobachteten Kriechens überein. Für das Verschwinden des Kriechens in Nebelrohren mit Durchmessern von 2.5 cm oder weniger wird die raschere Verdunstung der kleinenund grösseren Tröpfchen infolge des beschleunigten Wärmeflusses von den Wänden des engeren Nebelrohres verantwortlich gemacht, wodurch die zwei Etappen der Zeigerbewegung des Galvanometers verschmelzen. Diese Hypothese wurde experimentell geprüft und es wurde gezeigt, dass durch geeignete Änderung des Querschnittes des Lichtbündels auch in engeren Nebelrohren Kriechen willkürlich erzeugt oder beseitigt werden kann. Das Beschlagen der Abschlussglasplatten, welches durch die auf sie fallenden oder durch Luftströmungen gegen sie geschleuderten Nebeltröpfchen verursacht wird, und das gleichfalls unter Umständen ein Kriechen erzeugt, kann durch entsprechende Heizung der Gläser verhindert werden. Die jetzige Auffassung des Kriechens beider Arten zwingt zur Annahme der Regel, dass die zweite Etappe der Zeigerbewegung, falls sie auftritt, ausseracht gelassen werden muss. Schliesslich sei erwähnt, dass im Mittel und bei gleicher Heizung des Bodenabschlussglases in den ersten 50 Sekunden nach der Expansion, der Nebel in einem weiteren Nebelrohr langsamer verschwindet als in einem engeren, eine Erscheinung, für die der Wärmefluss von den Wänden verantwortlich gemacht wird. Später kehren Konvektionsströme die Geschwindigkeit der Nebelauflösung um, falls das Bodenglas mit 235 mA geheizt wird, während bei einer Heizung mit nur 100 oder 150 mA der Nebel während der ganzen Beobachtungszeit von 3 Minuten im weiteren Nebelrohr sich langsamer auflöst.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Es wird gezeigt, dass der bemerkenswerte Einfluss der Luftstromgeschwindigkeit auf die Grösse des mit der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten völlig erklärt werden kann, wenn Heterogenität der Kondensationskerne im Aerosol angenommen wird. Eine Theorie der dynamischen Methode für heterogene Aerosole wird unter der Annahme, dass der Diffusionsverlust eines Gemisches von Kondensationskernen mit verschiedenen Diffusionskoeffizienten gleich der Summe der Diffusionsverluste ihrer Komponenten ist, gegeben. Verfahren der Zerlegung heterogener Aerosole in ihre Komponenten mittels der dynamischen Methode werden entwickelt. Die mit einem der Verfahren, welches keine Annahme über die Zahl der in dem zu untersuchenden Aerosol vorhandenen Komponenten benötigt, erreichbare Genauigkeit wird an einem numerischen Beispiel illustriert.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Es werden photo-elektrische Kernzähler hoher Präzision zur Messung kleiner und sehr kleiner Konzentrationen beschrieben, wie sie bei Flugzeug-aufstiegen, im maritimen, arktischen und antarktischen Aerosol und bei gewissen Untersuchungen im Laboratorium (z.B. bei der Zerlegung eines polydispersen Aerosols in seine Komponenten mit der dynamischen Methode) vorkommen. Die erste Ausführungsform für kleine Konzentrationen verwendet die Verlängerung des Lichtweges im Nebel. Es werden zwei identische photo-elektrische Kernzähler hoher Präzision (Modell 1957) parallel geschaltet und optisch zu einem Zwillings-Kernzähler verbunden. Das Modell 1957 benützt statt des geraden Lichtstrahles der früheren Konstruktionen einen durch ein Prisma im rechten Winkel umgelenkten Lichtstrahl, wodurch es möglich wird, die Photozelle an der Stirnfläche der Basis des Kernzählers anzubringen und leicht zugänglich zu machen. Das neue Modell ist ferner mit Kniegelenkverschlüssen zur raschen Öffnung und luftdichten Verschliessung des Nebelrohres ausgerüstet und besitzt ein weites Nebelrohr, so dass der Durchmesser der Luftsäule durch leicht auswechselbare poröse Porzellanfutter mit geeigneter zentraler Bohrung nach Wunsch verkleinert werden kann. Die zweite Ausführungsform benützt nur einen photo-elektrischen Kernzähler mit dem Standard-Lichtweg von 58.7 cm, verwendet aber zur Messung der Extinktion eine elektrische Kompensationsmethode mit zwei Galvanometern verschiedener Empfindlichkeit, welche die Skala des ersten Galvanometers um einen Faktor vergrössert, der durch das Verhältnis der Empfindlichkeiten der zwei Galvanometer bestimmt ist. Es werden Resultate von Konzentrationsmessungen von weniger als 220 Kernen per cm3 mitgeteilt, welche mit dieser Anordnung während des Schwundes von Kernen in einem grossen Ballongasometer gemacht wurden. Sie demonstrieren die Genauigkeit und Vorteile dieses photo-elektrischen Kernzählers zur Messung sehr kleiner Konzentrationen.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Bei der Untersuchung des Einflusses des Druckes auf die Zählung der Kondensations-Kerne haben wir zwei Fälle zu unterscheiden: den Einfluss des Expansionsverhältnisses im Kernzähler und ein Phänomen,Schlarb-Effekt, demzufolge die Zahl der Kerne, welche bei reduziertem Druck gefunden wird, beträchtlich kleiner ist, als man entsprechend dem Verhältnis der Drucke erwarten würde. Unsere Untersuchung des Einflusses des Überdruckes (der Übersättigung) auf die Zählung der Kerne mittels eines absoluten Kernzählers (vom Aitken Typus) mit mikrophotographischer Registrierung zeigte, dass die perzentuelle Zahl der Tröpfchen im ersten Schauer abnimmt und in den darauffolgenden Schauern zunimmt, wenn der Überdruck von 160 auf 80 mm Hg abnimmt. Eine Verminderung des Überdruckes von 160 auf 80 mm, welche einer Reduktion des Expansions-Druckverhältnisses von 1.21 auf 1.11 (oder der Übersättigung von 345 auf 195%) entspricht, setzt die Zahl der gemessenen Kerne im Mittel um 24% herab. Dies ist in guter Übereinstimmung mit den Befunden vonFoitzik im Jahre 1950, der für seine Experimente einen grossen Scholz Kernzähler verwendete. Bezüglich desSchlarb-Effekts fanden wir, dass die Abweichungen der gemessenen Konzentrationen von Kondensationskernen beträchtlich sind, wenn die Bedingungen, unter denen die Messungen angestellt werden, sehr verschieden sind von denen, unter welchen die Eichung des photo-elektrischen Kernzählers ausgeführt wurde. Die perzentuelle Herabsetzung der erwarteten Konzentration wächst mit abnehmendem Druck; sie wächst im Mittel aller Fälle von 30 auf 58%, wenn der Druck von 600 auf 200 mm Hg abnimmt. Bei allen Drucken ist die Verminderung etwas grösser bei kleinen Kernen als bei grossen, und mit abnehmendem Druck wächst die Differenz des Effekts für kleine und grosse Kerne. Wir haben ferner Experimente mit einem grossen Gefäss von 283 Litern Inhalt ausgeführt, in welchem die durch Diffusion und Sedimentation verursachten Gesamtverluste während unserer Experimente niemals 1% überstiegen haben und keine Verluste durch Nebelbildung während des Auspumpens vorgekommen sind. Die Resultate dieser Experimente zeigen, dass die durch denSchlarb-Effekt erzeugte Reduktion mit zunehmender Konzentration zunimmt, wenn der Druck auf die Hälfte gesenkt wird. Die mittlere perzentuelle Reduktion der erwarteten Konzentration betrug bei 380 mm Hg 20% für Konzentrationen zwischen 70 und 410 Kernen pro cm3, und 52% für solche von 18900 bis 44000 Kernen. Unsere Experimente haben bewiesen, dass bei niedrigerem Druck die nicht gezählten Kerne vorhanden sind, aber aus irgendwelchen Gründen nicht als Zentren der Kondensation wirken. Der gefundene Verlust von 7% kann wohl dem unvermeidlichen Schwund während der Auspumpens des grossen Gefässes und der nachträglichen Füllung mit filtrierter Luft zugeschrieben werden. Es gibt zwei Wege, den Druckeffekt nachSchlarb zu beseitigen: Der erste, der allein empfohlen werden kann, bringt den Druck einer grossen, rasch in ein Gefäss von beträchtlicher Grösse gesaugten Probe mittels filtrierter Luft auf Normaldruck. Der zweite, bei dem der Druck im Nebelrohr eines photo-elektrischen Kernzählers, welcher die bei niedrigerem Druck gesammelte Probe enthält, auf Normaldruck gebracht wird, muss abgelehnt werden, da die Zahl der Kerne, welche nach Wiederherstellung des Ausgangsdruckes gefunden werde, sehr von der Geschwindigkeit abhängt, mit der der niedrigere Druck auf den ursprünglichen gebracht wird. Die sehr verschiedenen Konzentrationen, welche erhalten werden, sind durch die verschiedene Verteilung der Kernkonzentration und daher der Nebeldichte entlang des Lichtstrahles nach der Expansion bedingt; diese komplizierte Verteilung der Nebeldichte ist durch die verschiedene Geschwindigkeit, mit der die filtrierte Luft ins Nebelrohr strömt, verursacht, welche sich schwer steuern oder standardisieren lässt.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Es wird die Änderung der anfänglichen Einstellung des Galvanometerzeigers beschrieben, wenn filtrierte Luft oder Luft, welche nur wenige Kerne enthält, im Nebelrohr des photo-elektrischen Kernzählers einer adiabatischen Expansion unterzogen wird. Die Erscheinung wird durch Änderungen der optischen Dichte der Luftsäule während der Expansion erklärt. Dieser Szintillationseffekt, der störend auf die Messung der Extinktion bei sehr niedrigen Konzentrationen einwirkt, kann völlig beseitigt werden, und zwar, entweder durch Verwendung eines sehr engen Bündels parallelen Lichtes oder durch Wahl eines Lichtstrahldurchmessers der etwas kleiner ist als der Durchmesser der empfindlichen Oberfläche der Photozelle bzw. ihrer Blende, wenn eine solche benützt wird, so dass die durch die Szintillation während der Expansion erzeugten Schwankungen des Lichtstrahles innerhalb der Begrenzung der empfindlichen Schichte der Photozelle verbleiben.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Die Theorie einer elektrischen Methode zur Zerlegung eines heterogenen Aerosols in seine Komponenten, welche vonT. A. Rich vorgeschlagen wurde, wird entwickelt. Die Kerne des Aerosols werden in Ladungsgleichgewicht gebracht undBoltzmann's Gesetz der Ladungsverteilung benützt. Über eine experimentelle Prüfung dieser Methode und die Vergleichung ihrer Resultate mit jenen der Exhaustions-Methode nachL. W. Pollak & A. L. Metnieks, die eine Diffusionsbatterie benützt, wird berichtet. Die Anwendung der neuartigen Diffusionsbatterie ohne Endstücke oder Verbindungsröhren zur Bestimmung des Diffusionskoeffizienten von Kondensationskernen, welche in einem Gasometer gespeichert waren, zeigt — wie im Falle von Kernen in Laboratoriumsluft —, dass der virtuelle Diffusionskoeffizient mit zunehmender Luftstromgeschwindigkeit wächst und dass der Zuwachs mit abnehmender Grösse der Kerne grösser wird; die Abhängigkeit des virtuellen Diffusionskoeffizienten vom Luftstrom ist daher nicht durch das Aufprallen und die Ablagerung der Kerne in den Endstücken oder durch Verluste in den Verbindungsröhren verursacht. Es wurden natürlich keine reibungs-elektrischen Ladungen an der Diffusionsbatterie festgestellt, wenn die ganz aus Metall konstruierte Diffusionsbatterie geerdet war, und es wurde ferner kein Einfluss auf den mittels der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten gefunden, wenn die isolierte Diffusionsbatterie auf 52 Volt geladen wurde. Die Bestimmung des Beweglichkeitsspektrums der geladenen Komponenten eines polydispersen Aerosols, welches mittels eines Alphastralers in Ladungsgleichgewicht gebracht wurde, zeigte, dass die elektrische Methode zur Zerlegung von Aerosolen mit hohem Prozentsatz geladenerr Kerne (ziemlich grossen Kernen) wohl geeignet und dass sie hinreichend empfindlich ist, die Alterung eines in einem Gasometer gespeicherten Aerosols während weniger Stunden erkennen zu lassen. Der aequivalente Radius, wie er aus der Konzentration der geladenen und ungeladenen Kerne eines im Ladungsgleichgewicht befindlichen Aerosols berechnet werden kann, stimmt sehr gut mit dem mittleren Radius überein, wie er sich aus dem elektrisch bestimmten Grössenspektrum ergibt. Der aequivalente Radius stellt die bis jetzt beste durch eine einzige Zahl ausgedrückte Grössencharakteristik eines polydispersen Aerosols dar. Die bisher mit der elektrischen und dynamischen Methode erhaltenen Resultate stimmen gut überein, sowohl rücksichtlich der spektralen Verteilung der Komponenten als auch bezüglich der aus ihnen abgeleiteten mittleren Kerngrösse.

Description / Table of Contents: Summary A report is given about the further development of the Viennese method of mean-term weather forecasting. The original procedure used has been modified and extended to a great deal. A series of four mean forecast maps is regulary constructed as a basis of the extended weather forecast four days in advance. The result has been published since 6. 11. 1956 in the „Wetterbericht der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien”. The relatively simple and objective procedure, by which the computation for a sufficient number of points of the pressure field was carried out, is illustrated by some examples. The test series reported in this paper for 48-and 72-hours forecast maps yielded for the skill a correlation coefficient of 0,850 resp. 0,841. The method is easily applicable in daily routine forecast work also in weather offices with not too much effort.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Ein Kondensationskernzähler mit automatischer Registrierung nachF. Verzár wurde im Laboratorium unter konstanten und gesteuerten Bedingungen geprüft und mit einem photo-elektrischen Kernzähler hoher Präzision, dem Standard der School of Cosmic Physics, verglichen. Die photographischen Aufzeichnungen der Nebelbildung in der zylindrischen Nebelkammer desVerzárschen Automaten, welche mit Galvanometern von 0.019 sec und 1.0 sec gemacht wurden, zeigen, dass ein Galvanometer mit einer Periode von 1 sec der raschen Bildung und Auflösung des Nebels nicht folgen kann, offenkundig durch die horizontale Anordnung des Nebelrohres und das Fehlen jeglicher Auskeidung mit feuchtem Isolationsmaterial bedingt. DerVerzársche Automat ist ein ausgezeichnetes Gerät für die fortlaufende Registrierung der Kernzahl. Seine Eichkurve bedarf jedoch einer Abänderung, falls der photo-elektrische Kernzähler der School of Cosmic Physics in Dublin als Standard angenommen wird. Eine neue Eichkurve, welche sich auf die bisher in Dublin gemachten Vergleichungen stützt, wird reproduziert.