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9. t h e r eim tragbares ~ o r s ~ o n s m a g ~ e t o m e t e r ; vom F. XohZrausch urn& L. Eollborm.

(Mitteilung aus der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt.)

Fur Beobachtungen an magnetisch gestorten Orten haben wir die Konstruktion und den Gebrauch eines Magnetometers m i t einem astatkchen Pear von Magneten besehrieben, die in ge- wohnlicher Weise , nur in groBerem Abstande, ubereinander verbunden sind.l) Wir zeigten, daB ein solches Xagnetpaar sich zu genauen magnetometrischen Messungen aus erster Hauptlage fast ebensogut eignet, wie in einem ungestorten Felde das gewohnliche Magnetometer. Denn erstens werden innerhalb der gebriiuchlichen MeBabstiinde die von dem zweiten Magnet herrtthrenden, durch einen einfachen Ausdruck dar- gestellten Korrektionen fur eine genaue Messung und bequeme Rechnung bereits hinreichend klein, wenn der Vertikalabstand des Hilfsmagnetes eine maBige, mit der instrumentellen An- ordnung noch vertrilgliche GroBe bekommt. Zweitens fand sich in einem Platiniridiumdraht eine Aufhangung von sehr konstanter, so gut wie nachwirkungsfreier Torsionskraft.

Das Magnetometer, seit 1902 in Gebrauch, bewahrte sich dabei such bezuglich seiner Haltbarkeit. Die Schwankungen seiner Konstante waren geringer als bei dem Erdfeldmagneto- meter; sie verlangen wesentlich nur Temperaturkorrektionen. Die Storungen durch den StraBenbahnbetrieb, an der freien Magnetnadel bis 4' betragend, machten sich nicht mehr be- merklich.

Der bei den damaligen Versuchen gewahlte Magnetabstand betrug 193 cm. Das lange Gehange, welches oben und unten die Magnete triigt, wurde an der Zimmerdecke aufgehangt.

Man kann nun aber den Abstand vermindern, ohne die magnetometrische Ausgiebigkeit des Instrumentes zu stark einzuschraoken. Das hier zu beschreibende Magnetometer

1 ) F. Iiohlrauech u. L. Holborn, Ann. d. Phys. 10. p.287. 1903.

Tragbares Torsionsmagnetometer.

hat nur 126 cm, und bei dieser Hbhe ist es mijglich, die in mancher Hinsichtun- giinstige Deckenauf- hangung zu verlas- sen. Es ist nunmehr ein tragdares Instru- ment in der Werk- statt der Reichs- anstalt ausgefiihrt, welches sich bei lan- gerem Gebrauche be- wahrt und dem ersten Apparat gegeniiber keine Nachteile ge-

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- zeigt hat.

Die Magnete sind wie friiher Zylinder von60mmLange und 7 mm Durchmesser, deren Moment etwa je 400 C.G.S. be- tragt.3 Ihr Abstand von 126 cm erlaubt bei den Ablenkungen noch Entfernungen bis zu 1 m anzu- wenden, ohne daB die Korrektion wegen des Nebenmagnetes

1) Wie man leicht sieht , kannen schwli- chere Stlibe in mancher Hinsicht vorteilhaft sein. Fur die Verhlltnisse der Laboratorien der Reichs- anstalt kommen diese Gesichtspunkte nicht in Betracht. Fig. 1. nat. Gr66e.)

1056 F! Kohlrausch u. L. Holborn.

2 Proz. ubersteigt (1. c. p. 296). Der obere Magnet M I , der von dem teilbaren Dampfer K umgeben wird und jetzt Haupt- magnet ist, befindet sich in bequem zuganglicher Hohe, wahrend der untere Magnet M2 16 cm vom FuBboden entfernt bleibt.

Das Gehange ist dadurch vereinfacht ~ daB die Verbin- dungsstange S der Magnete sich nicht durch deren Lager hindurch fortsetzt. Die Mag- nete liegen vielmehr, damit man sie umlegen und ver- tauschen kann, mit passenden Anschlagen in offenen Schiff-

chen, die sich im Azimut gegeneinander verstellen lassen; die Drehung gibt der in 40 Teile geteilte Kreis C an.

Die Empfindlichkeit des Systems, das zurzeit an einem gegliihten Platiniridiumdraht von 520 mm Liinge und 0,15 mm

~ i ~ . 1 sa (yI4 nat. Gr@e.)

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s Fig. 2. nat. Gr65e.)

Durchmesser hangt, eitsprichthierbei der Empfindlichkeit einer einfachen im Erdfelde aufgehangten Nadel.

Der obere Teil des Instrumentes (Fig. 1) mit dem auf die Glasrohre R, gekitteten Torsionskopfe T und dem unten sich arischlieBenden Spiegel- gehause H , das durch drei Saulen mit der auf Stellschrauben ruhen- den Bodenplatte B verbunden ist, gleicht vollstandig der Konstruktion des gewohnlichen Magnetometers und konnte als solches gebraucbt werden

Dieser obere Teil steht auf der Platte P eines festen, auf drei Stell- schrauben ruhenden Stativs aus Eichenholz. An der unteren Seite der Stativplatte ist die Messingfassung

des Glasrohres R, angeschraubt, welches von der Verbindungs- stange der beiden Magnete durchsetzt wird. Das Glasrohr endigt oberhalb des unteren Magnetes, der ebenso wie der obere durch einen zweiteiligen Holzkasten gegen Luftstromungen

l'raybares Torsionsmagnetometer. 1057

geschiitzt wird. Der Holzkasten um den unteren Magnet ist in Fig. 1 durch punktierte Linien angedeutet.

Die obere Stativplatte P (in Fig. l a im GrundriB dar- gestellt) tragt gleichzeitig die in Zentimeter geteilte holzerne Ablenkungsschiene M von 2,2 m Lange. Durch aufgeleimte Klotze, auf denen der obere Magnetometeraufsatz steht , sind auf der Platte P ewei zueinander senkrechte Lagen fur den MaBstab 31 abgegrenzt, in denen er durch leicht anzuziehende Schrauben derart festgehalten wird, daB die Kante mit den Teilstrichen jedesmal durch die Achse der Aufhangung geht.

Die Richtung der Holzschiene M ist durch ihre Lagerung auf der Platte P des Stativs bestimmt. 1st die Schiene daher fiir eine Richtung des astatischen Systems, z. B. die Nord- Sudlage orientiert l), so braucht man die Schiene nur aus dieser Lage herauszuziehen und in die zweite dazu senkrechte hinein- zuschieben, wenn man das.System durch Drehung des Torsions- kreises T in die Ost-Westrichtung bringt. Es ist hierfur also keine Drehung des Stativs notig.

Damit auch das Beobachtungsfernrohr an seinem Platze stehen bleiben kann, sitzt der Spiegel A an der axialen Stange mit zwei konzentrischen kleinen Hulsen auf. Von diesen la5t sich die innere mit einem Schraubchen feststellen, wiihrend die auBere mit Reibung zwischen Anschlagen uni 90° drehbar bleibt. 2,

Auf dem MaBstabe M ist der holzerne Schlitten B ver- schiebbar. Die Stellung wird durch zwei Indices angegeben. Die ablenkende Spule (oder Magnet) liegt in einem Messing- schiffchen, das urn eine mittlere Achse gedreht werden kann. Das richtige Azimut wird durch Anschlage gegeben. Urn uber diese hinuberzukommen, ist das Schiffchen bei der Drehung etwas zu heben. Der Schlitten B hat nur an einer Seite der Schiene Fuhrung. Die Mitte des Schiffchens fallt mit der- jenigen Schienenkante zusammen, die durch die Achse des

1) Da die Ablenkungen, wie fruher ausgefuhrt wurde, aus erster Hauptlage erfolgen sollen, so mu6 die Ablenkungsschiene auf der Rich- turig der Magnete senkrecht stehen.

2) Man pruft den Winkel zwischen den Anschllgen, indem man den Spiegeltrlger vor der Montierung des Instrumentes auf einen Theodo- liton setzt und auf den Spiegel ein Fernrohr mit Skale einstellt.

1058 I? Kohlrausch u. A. Holborn.

Instrumentes geht (rgl. die Fig. 1). Die Schiene wird gegen Durchbiegen neben dem Stativ leicht unterstutzt.

Das Gehange ist seiner ganzen Lange nach gegen Luft- striimungen dicht abgeschlossen. Hierfur dienen einmal die Glasrohre B1 und Ra, sodann die Schutzknsten fur die Mag- nete und den Spiegel, endlich noch ein kurzes Messingrohr, das aus der Bohrung der oberen Stativplatte l i s unter die Bodenplatte B heraufgezogen werden kann.

Die Priifung des Entfernungsgesetzes geschah in der friiheren Weise mit einer ablenkenden Spule, deren Strom- starke auf etwa 0,l Proz. gemessen wurde. Beispielsweise seien die Werte fur die Konstante C aus zwei an verschie- denen Tagen angestellten Beobachtungsreihen, nach den Ent- fernungen a der Spule geordnet, angegeben:

a C C (em) 20,7 16,O

45 2. Okt. 0,18991 3. Okt. 0,18986 50 0,18993 0,19010 60 0,19017 0,19000 7 0 0,19049 0,19010 80 0,19025 0,19010 90 0,1902 1 0,18993

100 0,19032 0,18985 Mittel: 0,19018 0,18999

Die Ruhelage ist ebenso befriedigend wie bei dem ersten Instrument. Schwankungen von 'Ilo Skt. bei 2 m Skalen- abstand, die zeitweise auftraten, scheinen nur von mechanischen Erschiitterungen herzuriihren, da sie ihren Charakter nicht iinderten, als die Magnete des astatischen Systems durch Messingzylinder ersetzt wurden.

Wie schon friiher bemerkt worden ist, wird die Ruhelage durch Lnderungen in der Gleichheit der Magnete am wenigsten gestijrt, wenn diese nordsiidlich gerichtet sind. Die Empfind- lichkeit tindert sich dagegen am wenigsten in der Ost-Westlage, wahrend sich hier die Ruhelage starker verschiebt, wenn die Magnete ihr Moment in ungleicher Weise andern. Es wird dies im geheizten Zimmer eintreten, wo die Temperatur in ungIeichen Hiihen verschieden wechselt. In dieser Beziehuiig ist der neue Apparat giinstiger als der friihere, wo der eine Magnet hoch oben im Zimmer hing.

n-agbares TorsionsmagnetomeleT. 1059

Das Torsionsmagnetometer verlangt , da6 die Storungen an den Orten beider Nadeln merklich gleich sind. Uber die Bedingungen, unter denen diese Forderung erfiillt sein wird, laWt sich nur schatzungsweise etwae sagen. Dahin gehort z. B., daB ein groBer Gesamtbetrag der Storung meistens auf einen geringen Abstand der Storungsquelle deutet und deswegen von vornherein eine starke Inhomogenitat des Storungsfeldes erwarten laBt.

Handelt es sich um den EinfluB magnetisierter Eisen- massen, so wird fur unseren Hohenunterschied der beiden Nadeln von 126cm haufig ein nicht sehr groBer Abstand ge- niigen, weil die Differenz der Fernwirkung eines Magnetes auf zwei feste Punkte cet. par. etwa mit der vierten Potenz der Entfernung abnimmt. Uber Stromvierecke und besonders iiber vagabundierende Strome der StraBenbahnen wird man generell kaum etwas sagen konnen; ob das Torsionsmagnetometer hier brauchbar ist, wird jeweilig experimentell festgestellt werden mussen.I) Man darf daher das Instrument nicht etwa als Universalheilmittel gegen StraBenbahnstorungen ausgeben und annehmen wollen, daB mit dem Torsionsmagnetometer nun alle berechtigten Anspriiche der Physik den Storungen gegeii- uber befriedigt waren.

AuBerdem darf nicht vergessen werden, da6 das Torsions- magnetometer, sei es an der Decke aufgehangen oder, wie das hier beschriebene, aufgestellt, vie1 stabilere lokale Verhaltnisse verlangt, als das andere. Ferner besitzt das gewohnliche Erd- magnetometer in seiner kunstloseren und wohlfeileren Her- stellung sowie in der einfacheren Aufstellung und Einregu- lierung, endlich auch in der Anwendbarkeit kleiner und schwacher Magnetnadeln unersetzte Vorziige.

Auf der anderen Seite mag doch noch hervorgehoben werden, dab in hoheren Breitengraden, wo die starke Ver- anderlichkeit des erdrnagnetischen Azimuts oder die Schwliche des Erdfeldes den Gehrauch des gewohnlichen Magnetometers beeintrachtigen, in dem Torsionsmagnetometer fur physikalische Zwecke ein bisher nicht vorliegender Ersatz geboten wird.

C h a r l o t t en burg , Januar 1904.

1) Vgl. eine demntichst erscheinende Arbeit von F. Henning.

(Eingegangen 29. Januar 1904.) ___ ___