340 Annalen der Hydrographie und Maritimen Meteorologie, Juni 1914.
lichen Arbeit unterstützt, so werden wohl, was besonders wichtig ist, verschiedene
chemische Untersuchungen des Tiefenwassers der betreffenden Gegenden gleich
an Bord erledigt werden können, Jedenfalls wird man gespannt sein dürfen,
ob und inwieweit die ad hoc nun auszuführenden Messungen die vorstehende
Abhandlung bestätigen, ergänzen oder abändern.
Der adiabatische Temperaturgradient im Meere.
Von Y. Walfrid Ekman-Lund,.
Wenn in dem Cylinder einer Dampfmaschine der Dampf expandiert und
den Kolben herausdrückt, so leistet er Arbeit, aber — infolge des Energieprinzipes
— nur auf Kosten seiner eigenen Wärmeenergie. Der Dampf wird
abgekühlt. Umgekehrt, wenn man Luft zusammenpreßt wie in dem alten »pneumatischen
Feuerzeug«, so wird sie unter Aufwand von Arbeit erwärmt. Infolge
des Energieprinzipes müssen :alle Körper sich in derselben Weise verhalten; so
auch das Meerwasser. Wird ein Quantum Meerwasser in die Höhe gehoben, z. B.
von 6000 m Tiefe in 5000 m, so nimmt der Druck ab; das Wasser expandiert,
Jeistet Arbeit (diese Arbeit wird in letzter Hand benutzt, um ein entsprechendes
Quantum heruntersinkendes Wasser zusammenzupressen) und wird daher abgekühlt,
falls es nicht Gelegenheit hat, von den umgebenden Wasserschichten
Wärme aufzunehmen, AÄhnlicherweise wird ein Quantum Meerwasser, das in die
Tiefe sinkt und dabei Wärme weder aufnimmt noch abgibt, durch das Zusammenpressen
erwärmt. Solche Temperaturänderungen — bei denen Wärmeleitung
keine Rolle spielt — nennt man bekanntlich adiabatische.
Denken wir uns, daß die Temperatur im Meere von unten nach oben
abnimmt (katotherme Verteilung) und zwar um so viel, daß eine vom Boden
aufwärtsströmende Wassermenge — wegen der adiabatischen Abkühlung — in
jeder Schicht mit eben der Temperatur eintrifft, die im voraus in der nämlichen
Schicht herrscht. Eine solche Temperaturverteilung wollen wir eine adiabatische
nennen. Sie muß immer (nicht notwendigerweise nur) dann eintreten, wenn das
Wasser von keinen äußeren Wärme- oder Kältequellen (Meeresboden, verdampfende
oder ausstrahlende Oberflächenschicht, Atmosphäre, Sonnenstrahlung,
angrenzende Meeresteile usw.) merklich beeinflußt wird. Dabei wird vorausgesetzt
— was näherungsweise wahr ist —, daß das Wasser sehr schlecht wärmeleitend
und daß der Wärmetransport nur von Strömungen bedingt ist. Wenn
dagegen das Meerwasser ein guter Wärmeleiter, jede Strömung aber verhindert
wäre, so würde der thermische Gleichgewichtszustand durch eine gleichmäßige
Temperatur charakterisiert sein.
Die 1000fache vertikale Temperaturdifferenz pro Meter bei adiabatischer
Temperaturverteilung wollen wir adiabatischen Temperaturgradient nennen,
Bei einer anderen Gelegenheit habe ich eine kleine graphische Tabelle
publiziert!) über die adiabatische Abkühlung von Meerwasser, das aus einer
gegebenen Tiefe (200 bis 3000 m) bis zur Meeresoberfläche heraufgeholt wird.
Der Zweck der Tabelle war, eine Verbesserung der mittels isolierender Wasserschöpfer
gemachten Temperaturbeobachtungen zu ermöglichen. Als experimentelle
Grundlage bei ihrer Berechnung dienten M. Knudsens Hydrographische Tabellen
und Taits Kompressibilitätsmessungen,
Vor einiger Zeit hat mir nun Dr. G. Schott im Anschluß an Beobachtungen
des deutschen Vermessungsschiffes »Planet« geschrieben betreffs der Zuverlässigkeit
und Anwendbarkeit der genannten Tabelle für einen ganz anderen Zweck,
nämlich um zu entscheiden, inwieweit die Temperaturverteilung in
den großen Meerestiefen eine adiabatische ist. Da die Taitschen Messungen
nicht sehr genau sind und nur bis zu Drucken von ungefähr 300 Atm.
5 VY. W. Ekman, Publications de eirconstance Nr. 23, S. 7. Kopenhagen 1905.
