Karl  Wienert:  Fehleruntersuchungen  an  erdmagnetischen  Feldwaagen

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Venske  und  auch  Orkisz  (16)  haben  festgestellt,  daß  der  Temperaturkoeffizient  sich  mit  der  Temperierungsmethode ­
  ändert  Sie  beobachteten  hauptsächlich  langperiodische  Temperaturgänge.  Daß  er  auch  bei  kurzperiodischen
Temperierungen  (bis  zu  1  Tag)  sich  offensichtlich  mit  der  Periode  ändert,  wird  besonders  am  Fall  der  Waage  D
klar  (Tab.  9).  Die  Waage  war  nach  Angabe  des  Herstellers  temperaturkompensiert.  An  Hand  des  Prüfzeugnisses
des  Werkes  konnte  ich  mich  davon  überzeugen,  daß  die  Waage  vollständig  kompensiert  war  und  zwar  für  eine
Periode  von  5  Stunden.  Bei  der  Temperierung  dieser  Waage  wandte  ich  als  kleinste  Temperierungsperiode
19  Stunden  an.  Tabelle  9  zeigt  deutlich  die  Ergebnisse.  Diese  Abhängigkeit  läßt  sich  für  alle  vier  untersuchten
Waagen  nachweisen.  Schon  Siemens  (12)  stellte  fest,  daß  eine  angeblich  temperaturkompensierte  Waage  von
Töpfer  einen  merklichen  Temperaturkoeffizienten  besaß,  ohne  freilich  die  Ursache  dieser  Erscheinung  zu  kennen.
Für  die  Trägheit  c r  läßt  sich  zwar  auch  eine  Änderung  mit  der  Temperierungsperiode  feststellen,  jedoch  sind
clie  Beobachtungsergebnisse  zu  spärlich,  als  daß  etwas  über  die  Gesetzmäßigkeiten  ausgesagt  werden  könnte.
Für  die  Benutzung  der  unkompensierten  Feldwaagen  mit  großer  scheinbarer  Trägheit  ergibt  sich  die  Tatsache, ­
  daß  die  Stände  unter  Laboratoriumsbedingungen  befriedigend  genau  auf  die  Bezugstemperatur  reduziert
werden  können.  Schon  Heiland  (1)  weist  darauf  hin,  daß  bei  der  Reduktion  von  Feldmessungen  alle  Reduktionsmethoden ­
  außer  der  linearen  versagen,  da  es  nicht  möglich  ist,  aus  den  an  den  Beobachtungspunkten  abgelesenen
Temperaturen  die  Temperaturgradienten  abzuleiten.  Es  bleibt  nur  die  Möglichkeit  übrig,  die  Thermometerträgheit
der  thermischen  Trägheit  des  Magnetsystems  soweit  anzupassen,  daß  die  scheinbare  Trägheit  annähernd  Null
wird.  Es  ist  anzunehmen,  daß  die  Fehler  bei  einer  solchen  Anordnung  in  den  seltensten  Fällen  ±  2  y  bei  linearer
Temperaturreduktion  überschreiten  werden  (Fig.  10).
Die  einzige  untersuchte  kompensierte  Waage  zeigte  für  die  Periode  von  1  Tag  einen  Temperaturkoeffizienten
von  etwa  1  y/°C.  Wie  das  Prüfzeugnis  des  Werkes  zeigt,  ist  das  Magnetsystem  in  einem  ziemlich  breiten  Bereich
um  die  Periode  von  5  Stunden  sehr  gut  kompensiert.  Ferner  zeigen  die  Untersuchungen  von  Heiland  und  Pugh  (17),
daß  solche  kurzperiodischen  Temperaturänderungen  keine  scheinbare  Trägheit  hervorrufen.  Bei  dieser  Waage  ist
es  möglich,  eine  restlose  Reduktion  nach  dem  Verfahren  von  Venske  durchzuführen,  wenn  man  aus  den  Temperaturablesungen ­
  an  den  Beobachtungsstationen  die  langperiodischen  Temperaturgänge  ableitet.  Die  kurzperiodischen
Temperaturgänge  können  vernachlässigt  werden,  da  sie  keinerlei  Standänderungen  hervorrufen.  Für  eine  solche
Reduktion  ist  es  notwendig,  daß  man  für  eine  Reihe  von  Perioden  j? r  und  äj r  genügend  genau  experimentell  ermittelt. ­

In  allen  übrigen  Punkten  wurde  weitgehende  Übereinstimmung  mit  den  theoretischen  Ergebnissen  von
Heiland  (17)  festgestellt.  So  waren  die  Temperaturkoeffizienten  der  unkompensierten  Waagen  stets  negativ.  Der
Temperaturkoeffizient  des  ältesten  temperaturkompensierten  Magnetsystems  war  positiv  (Waage  C).  Der  Temperaturkoeffizient ­
  des  Skalenwertes  der  Waage  B  (Fig.  11)  wurde  in  Übereinstimmung  mit  Heilands  theoretischer
Ableitung  gefunden.

V.  Feldmäßige  Leistungen.
Um  die  endgültigen  Leistungen  von  Feldwaagen  zu  ermitteln,  wurden  Beobachtungsreihen  an  einem  Punkt
vorgenommen.  Zwischen  den  einzelnen  Beobachtungen  wurden  die  Instrumente  auf  dem  Fahrrad  etwa  2  km  auf
Landwegen  transportiert.  Der  Untergrund  war  fester  Wiesenboden,  ließ  also  bequem  die  Aufstellung  des  Stativs
vornehmen.  Das  Stativ  wurde  grundsätzlich  für  jede  Messung  neu  aufgestellt.
Die  Feldwaagen  wurden  aus  einem  möglichst  warmen  Innenraum  ins  Freie  gebracht.  Darauf  wurde  sofort
mit  den  Messungen  begonnen.  Tabelle  10  zeigt  das  Ergebnis  für  die  kompensierte  Waage  D.  Zunächst  scheint  es,
als  ob  ein  systematischer  Gang  mit  der  Temperatur  vorliegt,  wenn  man  nur  die  Messungen  vom  3.  12.  1937  ansieht.
Wenn  man  jedoch  das  Ergebnis  vom  4.  12.  1937  hinzunimmt,  erkennt  man,  daß  es  sich  lediglich  um  Streuungen
handelt.  Diese  Tatsache  zeigt,  daß  die  Waage  wirklich  gegen  kurzperiodische  Temperaturgänge  kompensiert  ist.
Man  kann  also  ohne  erst  lange  auf  Temperaturausgleich  zwischen  Waage  und  Außenluft  warten  zu  müssen,  mit
den  Messungen  beginnen.  Der  mittlere  Fehler  einer  Einzelmessung  von  ±  6,6  y  bzw.  3,5  y  ist  überraschend
niedrig.  Leider  hatten  die  beiden  Meßtage  keinen  langperiodischen  Temperaturgang,  so  daß  das  Ergebnis  der
Temperierungen,  die  ja  für  die  Periode  von  1  Tag  einen  Temperaturkoeffizienten  von  1  y/°C  ergaben,  nicht  bei
Feldmessungen  bestätigt  werden  konnte.  Fehler,  die  durch  Auf-  und  Abbau  des  Instrumentes  entstehen,  wurden
dadurch  untersucht,  daß  die  Waage  bei  einigen  Messungen  zweimal  hintereinander  aufgebaut  wurde.  Tabelle  12
gibt  die  Werte  der  Doppelmessungen  und  die  Differenzen.  Im  Mittel  beträgt  die  Differenz  0,92  y.  Der  Fehler  einer
Aufstellung  ergibt  sieh  zu  etwa  ±  0,65  y.  Dieser  geringe  Aufstellfehler  macht  die  Waage  für  die  Messung
kleinster  Differenzen  brauchbar.