Geowissenschaften

Geowissenschaften - Verdunstung aus dem Meer

Verdunstung aus dem Meer

Die Frage bleibt, ob die Menge an Wasser aus dem Meer verdampft ist ausreichend , um Konto für den Niederschlag , der die Ströme speist. Der englische Astronom-MathematikerEdmond Halley maß die Verdunstungsrate von Wasserpfannen, die an heißen Sommertagen der Luft ausgesetzt waren . Unter der Annahme, dass diese Rate auch für das Mittelmeer gelten würde, berechnete Halley, dass an einem Sommertag etwa 5,28 Milliarden Tonnen Wasser aus diesem Meer verdampft werden. Unter der Annahme, dass jeder der neun großen Flüsse, die ins Mittelmeer fließen, täglich zehnmal so viel wie die Themse abfließt, rechnete er damit, dass ein täglicher Zufluss von Süßwasser zurück in dieses Meer 1,827 Milliarden Tonnen betragen würde, nur etwas mehr als ein Drittel davon die Menge, die durch Verdunstung verloren geht. Halley fuhr fort zu erklären, was mit dem Rest passiert. Ein Teil fällt als Regen ins Meer zurück, bevor er das Land erreicht. Ein anderer Teil wird von Pflanzen aufgenommen.

Im Verlauf des Wasserkreislaufs , so Halley, bringen die Flüsse ständig Salz in Lösung ins Meer, aber das Salz bleibt zurück, wenn das Meerwasser verdunstet, um die Bäche mit Regenwasser aufzufüllen. Daher muss das Meer stetig salziger werden.

Atmosphärische Wissenschaften

Wasserdampf in der Atmosphäre

Nach 1760 zeigten die analytischen Chemiker endlich, dass Wasser und Luft nicht in unterschiedlicher Form dieselbe Substanz sind. Lange vor dieser Entwicklung hatten die Forscher jedoch begonnen, zwischen Wasserdampf und Luft zu unterscheiden.Otto von Guericke , ein deutscher Physiker und Ingenieur, erzeugte künstliche Wolken, indem er Luft aus einem Kolben in einen anderen abgab, aus dem die Luft evakuiert worden war. In dem nicht evakuierten Kolben bildete sich dann ein Nebel . Guericke kam zu dem Schluss, dass Luft nicht in Wasser umgewandelt werden kann, obwohl Feuchtigkeit in die Luft gelangen und später zu Wasser kondensieren kann. Guerickes Experimente beantworteten jedoch nicht die Frage, wie Wasser als Dampf in die Atmosphäre gelangt . Im "Les Météores“(‚Meteorologie‘ , ein Aufsatz in dem Buch Discours de la methode 1637), Descartes vorgesehen Wasser als winzige Teilchen zusammengesetzt , die länglichen waren, glatt und von einer hoch rarified getrennt‚subtilen Materie.‘

Die gleiche Unsicherheit darüber, wie Wasser in die Luft gelangt, umgab die Frage, wie es als Wolken schwebt. Eine beliebte Ansicht im 18. Jahrhundert war, dass Wolken aus unzähligen winzigen Blasen bestehen, die in der Luft schweben. Guericke hatte vorgeschlagen, dass die feinen Partikel in seinen künstlichen Wolken Blasen waren. Andere Beobachter gaben an, blasenförmige Wasserdampfpartikel aus warmem Wasser oder heißem Kaffee aufsteigen zu sehen.

Druck, Temperatur und atmosphärische Zirkulation

Wenn Wolken im Wesentlichen Ballons mit mehreren Kompartimenten sind, könnten ihre Bewegungen durch die Bewegungen der Winde erklärt werden, die auf sie wehen. Descartes schlug vor, dass die Winde sowohl nach oben als auch seitlich wehen könnten, wodurch die Wolken aufsteigen oder zumindest einen Abstieg verhindern würden. Im Jahre 1749Benjamin Franklin erklärte Luftaufwinde als Folge der lokalen Erwärmung der Atmosphäre durch die Sonne. 16 Jahre später der schweizerdeutsche mathematische PhysikerJohann Heinrich Lambert beschrieb die Bedingungen für die Auslösung von Konvektionsströmen in der Atmosphäre. Er argumentierte, dass aufsteigende warme Luft in angrenzende Bereiche kühlerer Luft strömt, deren Druck nach unten erhöht und ihre unteren Schichten in aufsteigende Ströme strömen und so eine Zirkulation erzeugen.

Die Tatsache, dass Lambert Änderungen des Luftdrucks zur Erklärung der Zirkulation heranziehen könnte, spiegelt eine wichtige Änderung gegenüber der im späten 16. Jahrhundert noch aktuellen Ansicht wider, dass Luft schwerelos ist. Dieses Missverständnis wurde nach 1643 mit der Erfindung des Quecksilberbarometers korrigiert. Es stellte sich bald heraus, dass die Höhe des Barometers mit dem Wetter variierte , normalerweise bei klarem Wetter am höchsten stand und an Regentagen auf den niedrigsten Wert fiel.

Gegen Ende des 18. Jahrhunderts begann man zu verstehen, dass Variationen im Barometer mit der allgemeinen Bewegung und Zirkulation der Atmosphäre zusammenhängen müssen. Dass diese Schwankungen nicht nur auf Änderungen der Luftfeuchtigkeit zurückzuführen sein konnten, war die Schlussfolgerung des Schweizer WissenschaftlersHorace Bénédict de Saussure in seinemEssais sur l'hygrométrie (1783; „Aufsatz über Hygrometrie“). Aus Experimenten mit Änderungen von Wasserdampf und Druck in Luft, die in einer Glaskugel eingeschlossen sind, gelangte Saussure zu dem Schluss, dass Temperaturänderungen unmittelbar für Änderungen des Barometers verantwortlich sein müssen und dass diese wiederum mit der Bewegung von Luft von einem Ort zum anderen zusammenhängen müssen .

Das 19. Jahrhundert

Geologische Wissenschaften

Kristallographie und die Klassifizierung von Mineralien und Gesteinen

Der französische Wissenschaftler René-Just Häuy, whose treatises on mineralogy and crystallography appeared in 1801 and 1822, respectively, has been credited with advancing mineralogy to the status of a science and with establishing the science of crystallography. From his studies of the geometric relationships between planes of cleavage, he concluded that the ultimate particles forming a given species of mineral have the same shape and that variations in crystal habit reflect differences in the ways identical molecules are put together. In 1814 Jöns Jacob Berzelius of Sweden published a system of mineralogy offering a comprehensive classification of minerals based on their chemistry. Berzelius recognized silica as an acid and introduced into mineralogy the group known as silicates. At mid-century the American geologist James Dwight Dana’s System of Mineralogy, in its third edition, was reorganized around a chemical classification, which thereafter became standard for handbooks.

The development of the polarizing microscope and the technique for grinding sections of rocks so thin as to be virtually transparent came in 1827 from studies of fossilized wood by William Nicol. In 1849 Clifton Sorby showed that minerals viewed in thin section could be identified by their optical properties, and soon afterward improved classifications of rocks were made on the basis of their mineralogic composition. The German geologist Ferdinand Zirkel’s Mikroscopische Beschaffenheit der Mineralien und Gesteine (1873; “The Microscopic Nature of Minerals and Rocks”) contains one of the first mineralogic classifications of rocks and marks the emergence of microscopic petrography as an established branch of science.