Barometrie _Geschichte

Barometrie - Geschichte

Die Beobachtung florentinischer Brunnenmeister, dass eine Saugpumpe Wasser nicht aus mehr als 10m Tiefe emporheben kann, sorgte in den 30er-Jahren des 17.Jh. für einige Verwirrung. Galileo Galilei (1664-1642) erläuterte diesen Sachverhalt, aus seiner Sicht, in den "Discorsi.....", Leiden 1638.

Angeregt durch diesen Bericht, führte Gasparo Berti (1600-1643) im Kreise seiner Freunde, Raffaelo Maggiotti, Athanasius Kircher (1602-1680) und Nicolo Zucchi (1586-1670), in Rom ein Experiment mit einem Wasserbaroskop durch, mit dem Ziel ein künstliches Vakuum zu erzeugen.

Er befestigte dazu um 1640-41 an seiner Hauswand ein langes Bleirohr AB, das unten mit einen Hahn R verschlossen war und in einem Wasserbehälter EF endete. Am oberen Ende wurde ein großer Glaskolben mit zwei Öffnungen befestigt. Die obere Öffnung C konnte mit der Schraube D verschlossen werden. Nachdem der Bottich zur Hälfte mit Wasser gefüllt und dann der Hahn zugedreht worden war, füllte man das Rohr und die Flasche durch C vollständig mit Wasser auf und verschloss sie dann mit D. Schließlich wurde R geöffnet und das Wasser lief bis zu einer bestimmten Höhe in den Bottich EF aus. Der Wasserstand blieb bis zum nächsten Tag konstant, obwohl R die ganze Zeit geöffnet war. Jetzt wurde mit einer Sonde der Wasserstand bei L im Bleirohr zu rund 18 Braccie, das heißt 10m bestimmt. Um zu zeigen, dass im Glaskolben ein Vakuum erzeugt wurde, schloss Berti R und öffnete D am Glaskolben, so dass die Luft mit lautem Geräusch den vom Wasser entleerten Raum auffüllte (Abb. 1).

Die in den "Discorsi" durch Galilei beschriebenen Beobachtungen über die Saughöhe, wurden durch seinen Schüler Evangelista Torricelli (1608-1647) auf den Luftdruck als Ursache zurückgeführt.

Für seine Versuche zusammen mit Vincenzo Viviani (1622-1703 ), einem weiteren Schüler Galileis, benutzte Torricelli im Jahre 1643 statt Wasser Quecksilber, das infolge seiner hohen Dichte (13,55 g/cm3), an Stelle des ca. 11,0m hohen Rohres nur eine ca. 1m lange Glasröhre benötigt, um die Luftdruckwerte anzuzeigen. Dazu füllte er ein an einem Ende geschlossenes Glasrohr mit Quecksilber und tauchte das offene Ende, zunächst mit einem Finger verschlossen, in ein zur Hälfte mit Quecksilber gefülltes Gefäß. Als die Öffnung freigegeben wurde, sank das Quecksilber im Glasrohr auf eine Höhe von ca. 760mm, gerechnet von der Oberfläche des Quecksilbers im Gefäß. Im oberen Teil der Röhre, aus dem das Quecksilber abgesunken ist, herrscht Luftleere, bekannt als "Torricellisches Vakuum".

René Descartes (1596-1650), der vehement die Existenz eines Vakuums leugnete, hatte die Idee, dass der Luftdruck abnehmen müsse je höher man in der Atmosphäre steige. Dies wurde auf Anregung von Blaise Pascal (1623-1662), von dessen Schwager im Jahre 1648 am Puy de Dome überprüft. Es zeigte sich tatsächlich, dass die Luft auf dem 1432m hohen Berg, mit 627 mmHg deutlich messbar weniger Druck auf das Quecksilberbarometer ausübte, als in Clermont-Ferrand auf 396m ü.NN mit 711mmHg.

Die feste Verbindung der Torricellischen Röhre mit einem Gefäß und einer Skala ergab dann unmittelbar die älteste Form eines Barometers. Zwischen 1650 und 1660 wurde allmählich der Zusammenhang zwischen Schwankungen des Luftdrucks und der Änderung des Wetters bekannt, wobei sich besonders Otto von Guericke (1602-1684), Robert Boyle (1627-1691) und Robert Hooke (1635-1703) verdient gemacht haben.

Wer war eigentlich Otto von Guericke?

Das Leben und Werk Otto von Guerickes ist aus historischer Sicht im Internet schon mit den verschiedensten Beiträgen gewürdigt worden, sodass ich mich hier, im Abb. 2 Otto von Guericke (1602-1686) Schnelldurchgang nur auf das zum Thema Wesentliche beschränken kann.

In der ersten Hälfte des 17.Jh. lebte Otto Gericke (1602-1686) in einer sehr bewegten Zeit. Reformation und Gegenreformation hatten im Jahrhundert davor ihre Spuren hinterlassen. Als Sohn einer "ratsfähigen" Familie in Magdeburg wurde er 1602 geboren. Studierte zuerst Jura an den Universitäten in Leipzig, Helmstedt und Jena, und ging später (1623) nach Leiden um dort Mathematik zu studieren. Dazu gehörte in der damaligen Zeit auch die Festungsbaukunst.

1626 kehrte er zurück nach Magdeburg, heiratete in eine der ältesten Familien der Stadt ein und wurde noch im gleichen Jahr in den Rat der Stadt gewählt. Er übernahm den Ressort des Bau- und Verteidigungswesens. Es folgte die Zeit des Dreißigjährigen Krieges (1628-1648), in der sich Magdeburg zwiegespalten, in seiner Mehrzahl auf die Seite der Schweden und somit dem Kaiser entgegen schlug.

So dauerte es nicht lange bis die kaiserlichen Truppen, 40.000 Mann unter General Tilly, im April 1631 die Stadt belagerten und nach heftigem Widerstand, am 10.05.1631 auch einnahmen. Es waren die schwärzesten Stunden Magdeburgs. Es wurde geplündert und brandgeschatzt und am Ende überlebten von den ehemals 25.000 Einwohnern gerade mal 10.000 Menschen. Magdeburg lag in Schutt und Asche.

Gericke begab sich in die Dienste der Schweden, die zwischenzeitlich Magdeburg wieder übernommen hatten. Er bemühte sich als Baumeister um den Wiederaufbau. Aber der Krieg war noch lange nicht zu Ende. 1635 kündigte der protestantische Kurfürst von Sachsen das Bündnis mit den Schweden auf und schloß sich wieder dem Kaiser an, was zur Folge hatte, dass 1636 die Kaiserlichen abermals die Stadt belagerten und eine Übergabe erzwangen. Die nachfolgenden 10 Jahre unter Oberst Trandorff und seinen Soldaten waren für die Einwohner Magdeburgs Jahre der Drangsalierung und Demütigung. Gericke versuchte durch mehrere Gesuche und Besuche in Dresden die Situation zu entschärfen. Er war überhaupt unermüdlich zwischen den verschiedenen Fronten für seine Stadt tätig und erhielt auf diese Weise einen hohen Bekanntheitsgrad und erwarb gleichzeitig persönlich ein beachtliches diplomatisches Geschick. 1646 wurde Gericke zum Bürgermeister von Magdeburg gewählt.

So war es nicht verwunderlich, dass Gericke bei den Friedensverhandlungen in Osnabrück und Münster (1646), die sich über ein Jahr hinzogen, mit am Verhandlungstisch saß. Ihm schwebte dabei der Status einer freien Reichsstadt vor. Hier bezog er sich auf ein angebliches Privileg Otto I. aus dem Jahre 940, das es in Wahrheit aber nie gab. Seiner diplomatischen Erfahrung war es jedoch zu Verdanken, dass sich ein extra Absatz des Friedensschlusses mit Magdeburg befasste und den Wünschen Gerickes weitgehend entsprach. Die Umsetzung allerdings gelang nicht, denn die Stadt selbst war zu sehr geschwächt und niemand fand sich bereit zu helfen. Von den ehemals 25.000 Einwohnern, gab es im Jahre 1781 eben gerade noch 7.700 Personen. Sie waren den Machtspielen der umliegenden Kurfürstentümer schonungslos ausgeliefert. Letztlich blieb Magdeburg nichts anderes übrig als sich einem größeren staatlichen Verband anzuschließen, was dann im Jahre 1666 zu Kloster Berge auch geschah. Magdeburg wurde in einem Vergleich dem Kurfürstentum Brandenburg angeschlossen. Gericke war gescheitert.

Gericke hatte zeitlebens einen Hang zu den Naturwissenschaften. Hieran hatte sein Studium der Mathematik an der Universtät in Leiden sicher massgeblichen Anteil. Jedenfalls hatte er neben seinen Dienstgeschäften immer eine Ohr für die wissenschaftlichen Diskussionen und Erkenntnisse seiner Zeit. So galt es die Behauptung von Aristoteles zu widerlegen, dass "die Natur eine Abscheu vor der Leere (= horror vacui)" habe. Eine noch weit verbreitete Meinung jener Zeit.

Gericke versuchte daher mittels einer von ihm entwickelten Luftpumpe experimentell ein Vakuum zu erzeugen und hatte seine Gerätschaften im Jahre 1654 auf dem Reichstag in Regensburg (02.1653-07.1654) mit dabei. Dies sprach sich im Kreise der Beteiligten herum und gegen Ende der Veranstaltung bat man Gericke seine Experimente vorzuführen. Alle Anwesenden, voran der Kaiser, die Kurfürsten und Fürsten waren begeistert. Kurfürst Johann Philipp, Erzbischof von Mainz und Bischof von Würzburg, kaufte ihm die Geräte sofort ab und ließ sie nach Würzburg schaffen.

Dort wurde diese "Versuche um das Vakuum" an der Universität gleich nachgestellt und die Ergebnisse nach Rom und andernorts in Europa übermittelt. Der Jesuit und Professor der mathematischen Wissenschaften, Pater Kaspar Schott, war derart begeistert, dass er die Ergebnisse gleich in sein gerade in Vorbereitung befindliches Buch, "Mechanica hydraulico-pneumatica", das im Jahre 1657 erscheinen sollte, mit übernahm.

Das war die andere Facette dieses vielseitigen Mannes.

Gerickes selbstloser Einsatz für das Gemeinwesen blieb jedoch nicht ohne Beachtung. Er verkehrte als Gesandter der Stadt, mit dem Kaiser, Fürsten, Generälen und allen Mächtigen und war überall angesehen und ein geschätzter Diplomat. Sein Geschick, seine zu jeder Zeit integren Absichten und seine Verdienste um die Wissenschaft fanden Respekt und Anerkennung und wurden von Kaiser Leopold im Jahre 1666 durch die Erhebung in den erblichen Adelstand belohnt. Fortan durfte er sich Otto von Guericke nennen.

Die nachfolgenden 30 Jahre verliefen ruhiger und ließen von Guericke mehr Zeit für seine wissenschaftlichen Arbeiten. So war das Manuskript für sein Werk "Experimenta Nova Magdeburgica de Vacuo Spacio", Amsterdam 1672, zwar bereits im Jahre 1663 druckreif, wurde jedoch erst neun Jahre später veröffentlicht. Darin befasst sich das "dritte Buch (Teil) - Eigene Versuche" mit den erstmals auf dem Reichstag zu Regensburg einer illustren Gesellschaft präsentierten "Neuen Magdeburger Versuche". Schauen wir mal hinein.

Gericke berichtet in den ersten Kapiteln, wie er mit einer umgebauten "Löschspritze", zuerst ein wassergefülltes Fass und als das nicht richtig gelingen wollte, eine Kupferkugel, luftleer zu pumpen versuchte. Letzteres gelang schließlich, jedoch war G. mit der Qualität des Vakuums noch nicht zufrieden, sodass er in der Folge sein Augenmerk auf die Verbesserung der "Luftpumpe = Vakuumpumpe" richtete. Sein Ziel war es, damit eine "hochgradige Leere" zu erreichen.

Als diese Vorgabe schließlich auch erreicht war, experimentierte er mit dem Vakuum und schildert in Kapitel 19 sehr anschaulich, wie es ihm mittels eines Kupferrohres gelang, Wasser aus einem Eimer der im Hof stand, zuerst in das 1. Stockwerk und nach Verlängerung des Rohres, sogar in den 2. Stock zu heben. Erst bei etwa 19 Magdeburger Ellen folgte das Wasser nicht mehr dem Vakuum.

Gericke fand, nachdem er einen Fehler in seiner Versuchseinrichtung ausschließen konnte, schließlich den Grund dafür im "äußeren Luftdruck".

Kapitel 20 baut nun auf dem vorigen Kapitel auf und beschreibt die Installation eines Wasserbarometers an Gerickes Wohnhaus (Tafel X, Fig. 1,2), wie es vor ihm bereits Berti (1640-41) in Rom gemacht hatte. Aus dem Text geht hervor, dass es sich wohl im Jahre 1659-60 abgespielt hat. Fünf Teilrohre wurden luftdicht miteinander verbunden, wobei das letzte, geschlossene Teilstück aus Glas gefertigt war, damit man darin den Wasserspiegel gut beobachten konnte (Abb. 3).
Es befand sich jedoch, wie so oft fälschlicherweise behauptet, keine Holzfigur als Schwimmer darin!

Der Grund für dieses Missverständnis liegt bei Gericke selbst, denn er zitiert in seinem Werk, "Neue Magdeburger Versuche", Kapitel 20, "Zweites Verfahren", unter dem Untertitel "Wettermännchen", im fortlaufenden Text einen Brief an Kaspar Schott, der sich mit vagen Andeutungen zu diesem kuriosen Instrument befasst, also gar nichts mehr mit dem zuvor besprochenen Wasserbarometer zu tun hat. Dies fällt allerdings nur dem aufmerksamen Leser auf. Hinzu kommt, dass die Fig. 4, sich auf der gleichen Kupferstichtafel wie das Wasserbarometer befindet und bei flüchtiger Betrachtung auch dessen Kopfteil sein könnte (Abb. 4).

Auf diesen Umstand hat mich hat Herr Dr. J. Zeitler von der Guericke Gesellschaft Magdeburg hingewiesen, was dann wiederum prompt der Auslöser für diese Arbeit wurde. Näheres zu dem mir bisher völlig unbekannten "Guericke'schen Wettermännchen" finden Sie in einem Artikel von Erich Moewes aus dem Jahre 1999.

Soweit nun zu den frühen "Wasserbarometern", die in ähnlicher Form auch an der kurfürstlichen Bibliothek zu Berlin und am Haus von Guerickes Sohn in Hamburg angebracht waren. Aber auch dies waren nicht die einzigen Wasserbarometer jener Zeit. So berichtet Middleton [Ref.72, p.363ff] davon, dass auch die Briten im Jahre 1661 ein solches Barometer in Townley Hall errichteten. Bald darauf wollte die "Royal Society" ebenfalls ein "Waterbarometer" haben, es wurde 1663 am Gresham College errichtet. Auch Robert Boyle ließ sich 1669 an seinem Haus eines anbringen und auch das Observatorium zu Paris wollte 1683 schließlich hiermit nicht nachstehen.

So wurden wohl in den vergangenen Jahrhunderten eine Vielzahl solcher urtümlicher Barometer an Schulen, Universitäten und sonstigen Bildungseinrichtungen angebracht, zeigen sie doch anschaulich und für jedermann verständlich, den Ursprung und die Zusammenhänge der Luftdruckmessung.

Dies war sicherlich auch ein Grund warum in neuerer Zeit, Bert Bolle sich ebenfalls ein solches Instrument in seinem Museums einrichten ließ. Das Museum existiert leider heute nicht mehr, wir berichteten darüber. Sie können es aber noch im Internet betrachten.

An Quellen wurden benutzt: Ref. 42, 72, 77, 238, 266

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