Sandström, J, W.: Dynamische Versuche mit Meerwasser,
19
Das Gefäß wird jetzt geleert und. von neuem mit Wasser von 20%. Salz-
gehalt gefüllt. Wir senken die von warmem Wasser durchströmte Metallröhre
14 em und die kalte Eiswasserröhre 6 cm tief ins Wasser hinein. Das Wasser
im Gefäß kommt sofort in heftige Bewegung, die eine Zeitlang andauert,
Schließlich aber kommt das Wasser oberhalb der kalten Röhre und unterhalb
der warmen Röhre fast ganz zur Ruhe, während das Zwischenwasser eine regel-
mäßige Zirkulation ausführt, entsprechend der in Fig. 14 dargestellten. Wenn
man den Wärmegrad des Wassers im Gefäß mißt, findet man die in Fig. 18 ein-
yeschriebene Wärmeverteilung, Das wärmste Wasser liegt oberhalb des Niveaus
der kalten Röhre und das kälteste Wasser unterhalb des Niveaus der warmen
Röhre. Mitten drin in der Zwischenschicht liegt die schräge Fläche, die die
Bjerknesschen Kräfte erzeugt, die nötig sind, um die Zirkulation in. dieser
Schicht zu erhalten. Oberhalb dieser Fläche ist das Wasser etwas wärmer
als unterhalb derselben,
; De. 18.
Wärmstes Wasser |
nl — ——>z A |
1 Zn u — ' * N dm n
Kältestes Wasser
— _
\Värmequelle unterhalb der Kältequelle, Es entsteht. eine thermische Zirkulation zwischen zwei stil]-
stehenden Sehichten.
Das warme Öberflächenwasser und das kalte Bodenwasser sind beide ganz
ruhig. Die geringfügige Bewegung, die es hat, rührt offenbar von der Reibung
gzegen die Ströme der Zwischenschicht her, Wenn man Fuchsinlösung in das
Wasser der Zwischenschicht einspritzt, wird diese Schicht bald gänzlich rot ge-
färbt, während die Oberflächen- wie die Bodenschicht farblos bleiben. Das
zwischen der Wärme- und der Kältequelle zirkulierende Wasser steht demnach
in keinerlei Beziehung zu dem Wasser, das sich oberhalb des Niveaus der Kälte-
quelle und unterhalb des Niveaus der Wärmequelle befindet.
Dieses Verhältnis kommt offenbar auf folgende Weise zustande, Bei Be-
ginn des Versuchs wird das Wasser, das die warme Metallröhre umgibt, erwärmt,
und dadurch leichter geworden als seine Umgebung, steigt es deshalb an die
Oberfläche hinauf, wo es eine warme Oberflächenschicht bildet, Das Wasser
dagegen, das die kalte Metallröhre umgibt, wird abgekühlt und, dadurch schwerer
als seine Umgebung geworden, sinkt auf den Boden herab, wo es eine kalte
Bodenschicht bildet. Diese beiden Sehichten werden nach und nach immer dicker
infolge des beständigen Zuflusses yon warmem bzw. kaltem Wasser, Wenn die kalte
Bodenschicht so dick geworden ist, daß sie die warme Metallröhre erreicht, wird ihr
oberer Teil davon erwärmt, worauf das erwärmte Wasser aufwärts steigt. Aber dieses
ursprünglich kalte Wasser wird nicht bis auf die hohe Temperatur der Ober-
fächenschicht erwärmt, weil es eben anfänglich kälter war; es bildet deshalb eine
Schicht für sich unterhalb der Oberflächenschicht, In ganz entsprechender
Weise ist der Vorgang, wenn die warme Oberflächenschicht allmählich so diek
geworden ist, daß sie die kalte Metallröhre erreicht, Dann wird der untere
Teil der Schicht von der Metallröhre abgekühlt, worauf das abgekühlte Wasser
herabsinkt, Es ist aber zu warm, um bis zur niedrigen Temperatur der Boden-
schicht abgekühlt zu werden, weshalb es nicht im diese hinabsinkt, sondern
ebenfalls eine Schicht für sich oberhalb der Bodensechicht bildet, Sobald aber
dieses Wasser an das andere Ende des Gefäßes gelangt, trifft es auf die warme
Metallröhre, wird erwärmt und steigt bis zur unteren Grenzfläche der warmen
Öberflächenschicht hinauf, unterhalb welcher es sich ausbreitet, Am anderen
Ende des Gefäßes kommt es in Berührung mit der kalten Metallröhre, wird ab-
gekühlt und sinkt bis zur oberen Grenzfläche der kalten. Bodenschicht hinab,
As