Ueber den Einfluß der Abweichung der Sonne auf den Anfang der Aequatorial-Regen. Von A. von HUMBOLDT . Aus dem Annal. de Chim. et de Phys. Tom. VIII. Jun. 1818 p. 179. übers. vom Dr. Kapp. Auszug aus einer in dem Institut am 29. Jun. 1818 vorgelesenen Abhandlung. Von allen Wissenschaften, welche die Naturphilosophie (philosophie naturelle) und die Naturgeschichte der Erde umfassen, ist die Meteorologie am langsamsten fortgeschritten. Dieß rührt indessen nicht sowohl von der Unvollkommenheit der Instrumente und der geringen Anzahl genauer Beobachter her, als von der Unzulänglichkeit der bisherigen Beobachtungs-Methoden, und der großen Schwierigkeit, die veränderlichen und wechselnden Erscheinungen vom Einflusse störender Ursachen zu befreien. Man darf sich nicht schmeicheln, auf einmal eine Menge so verwickelter Probleme lösen zu können. Alle Veränderungen, welche das vonunter sich innigst verbundenen Umständen abhängige Luftmeer darbietet, können wir höchstens bis auf die sogenannten mittleren Bewegungen der Atmosphäre bestimmen, um durch die Vergleichung einer großen Anzahl einzelner Beobachtungen einen gewissen Typus in der Aufeinanderfolge der Erscheinungen zu erkennen, und besonders die Wirkungen der Sonnenthätigkeit als die Ursache kennen zu lernen, welche am stärksten auf alle Veränderungen der Dichtigkeit, Temperatur, Feuchtigkeit und electrischen Spannung einwirkt. Ich habe mich demnach sogleich damit beschäftigt, die Vertheilung der Wärme auf der Erdkugel zu studiren und den Einfluß störender localer Ursachen empirischen Gesetzen zu unterwerfen. Das Studium dieser Gesetze, welche ich in meiner Abhandlung über die isothermischen Linien der Akademie der Wissenschaften vorgelegt habe, läßt die Beziehungen erkennen, durch welche eine große Anzahl von Erscheinungen vereinigt werden. Unter den Erscheinungen, welche von dem Eintritt der Jahrszeit der Aequatorial-Regen an, die ich heute auseinandersetzen werde, beständig verbunden vorkommen, giebt es nun eine ähnliche Verwandtschaft. Vergl. dieses Journal XX. S. 318. Kp. Die Meteorologie der heißen Zone kann um so viel mehr Licht über die Meteorologie der gemäßigten Zone verbreiten, als die Abwesenheit einer großen Anzahl störender Ursachen zwischen den Wendekreisen die wahren Gesetze, welchen die Natur unterworfen ist, leichter erkennen läßt. In der That hat man die, von welchen die kleinen stündlichen Barometer-Veränderungen abhängen, sogleich unter der heißen Zone gefunden. Sie würden noch lange Zeit der Aufmerksamkeit der Physiker entgangen seyn, wenn die periodischen Schwingungen der Atmosphäre nur in der Zone der veränderlichen Climate studiert worden wären. Man bemerkt in diesen Climaten nur im Durchschnitt von einer großen Anzahl Beobachtungen, was sich unter dem Aequator, Stunde für Stunde, frei vom Einflusse störender Ursachen darstellt. Wenn man, wie ich glaube, nicht dahin kommt, die Wirkung des Mondes auf unsren Luftocean mit Genauigkeit auszumitteln, so wird man diese wichtige Entdeckung nur den in den Tropenländern gemachten mittleren Beobachtungen verdanken. Eben so, wie es über dem Polarkreise zwei Jahrszeiten des Tages und der Nacht giebt, theilt sich auch das Jahr in der Aequinoctial-Gegend in zwei große Jahrszeiten, die der Trockenheit und die der Feuchtigkeit, oder, wie die Indianer am Orenocco in ihrer Sprache sehr bedeutend sagen, die der Sonnen und die der Wolken. Dem Physiker ist es äußerst interessant, den Gang der meteorologischen Erscheinungen während des Uebergangs von einer Jahrszeit zur andern zu verfolgen. Da in dem Theile der gemäßigten Zone, wo beinahe kein Schnee fällt, und die mittlere Temperatur bis auf 19° oder 20° steigt, die Winter eine wahre Regenzeit sind, so könnte man glauben, daß die Regen der Tropenländer mit dem Winter der gleichnamig gemäßigten Zone zusammenfallen müßten. Man weiß indessen seit langer Zeit, daß es nicht so ist, sondern daß die in der heißen Zone so regelmäßigen Regen-Epochen an den Lauf der Sonne gebunden sind, und daß sie viel häufiger nördlich vom Aequator eintreten, wenn dieses Gestirn zum Wendekreise des Krebses kommt. Der Anfang der Regen fällt mit mehrern andern Erscheinungen zusammen, z. B. mit der Unterbrechung der periodischen Winde und mit einer ungleichen Vertheilung der electrischen Spannung in der Luft. In dem Maaße als die Sonne in der nördlichen Aequatorial-Zone sich dem Zenith nähert, treten Windstillen oder Süd-Ost-Winde an die Stelle der Nord-Ost-Winde. Die Durchsichtigkeit der Luft verringert sich schon, ohne daß ihre Temperatur merklich abnimmt; die Sterne fangen bei 20° Höhe über dem Horizont an zu funkeln, weil nach der, auf das Gesetz der Einschiebungen gegründeten, scharfsinnigen Erklärung von Arago die verschiedenen unter sich parallelen Schichten der Atmosphäre nicht mehr dieselbe Dichtigkeit und gleiche Brechung haben. Dann sammeln sich die Dünste in Wolken, und man findet nicht mehr zu jeder Stunde des Tags in den niedern Regionen der Atmosphäre Zeichen von positiver Electricität. Der Donner läßt sich hören; Güsse von Regen fallen bei Tage, und die Windstillen sind nur durch heftige Winde unterbrochen, welche vom entgegengesetzten Pole wehen, d. h. durch Süd-Ost-Winde in der nördlichen und Nord-Ost-Winde in der südlichen Aequatorial-Zone. Diese Veränderungen sind nicht bloß dem innern America eigenthümlich; man bemerkt sie auch im Innern von Africa, wo sie dem Scharfblicke Mungo-Park's nicht entgangen sind. Dieser verständige Reisende berichtet, daß es nördlich vom Aequator zu regnen aufhört, wenn der Süd-West- Wind in den Nord-West-Wind übergeht. Da nun die Passatwinde durch die Sonnenwärme in Verbindung mit der Bewegung der Rotation der Erde entstehen, so habe ich in der ungleichen Vertheilung der Wärme, welche nach der Veränderung der Abweichung der Sonne wechselt, die Lösung der Aufgabe gesucht, welche der Anfang der Regenzeit in jeder Hemisphäre darbietet. Bevor ich indessen diese Untersuchung beginne, will ich sogleich den Gang der atmosphärischen Erscheinungen, welche beständig mit ihnen verbunden sind, angeben. Nichts kommt nördlich vom Aequator der Reinheit der Atmosphäre gleich vom Monat December bis zum Monat Februar. Der Himmel ist dann ohne Wolken, und zeigt sich eine, so ist das eine Erscheinung, welche die ganze Aufmerksamkeit der Einwohner in Anspruch nimmt. Der Ost- und Ost-Nord-Ost-Wind wehet sehr stark. Da er immer Luft einer und derselben Temperatur herbeiführt, so ist nicht anzunehmen, daß die Dünste durch Erkältung sichtbar würden. Gegen das Ende des Februars und den Anfang des März ist das Blau des Himmels weniger stark, das Hygrometer zeigt nach und nach eine größere Feuchtigkeit, die Sterne sind zuweilen durch eine leichte Schicht von Dünsten verhüllt, ihr Licht ist nicht mehr ruhig und planetarisch: man sieht sie von Zeit zu Zeit 20° über dem Horizonte funkeln. In dieser Epoche wird der Wind weniger stark, weniger regelmäßig und er ist öfters durch Windstillen in den niedern Regionen der Atmosphäre (calmes plats) unterbrochen. Wolken häufen sich gegen Süd-Süd-Ost. Sie erscheinen wie ferne Gebirge in scharfen Umrissen. Von Zeit zu Zeit sieht man sie sich vom Horizont entfernen, und das Himmelsgewölbe mit einer Schnelligkeit durchlaufen, welche der Schwäche des Windes, der in den untern Schichten der Luft herrscht, keineswegs entspricht. Gegen das Ende des März wird die südliche Gegend der Atmosphäre durch kleine electrische Explosionen erhellt. Wie phosphorescirende Scheine sind sie bloß mit einer Gruppe von Dünsten umgeben. Von nun an streicht von Zeit zu Zeit der Passatwind, und in manchen Stunden nach West und Südwest. Das ist dort ein sicheres Zeichen von der Annäherung der Regenzeit, welche am Orenocco gegen das Ende Aprils beginnt. Der Himmel fängt an sich zu verhüllen, das Blau verschwindet, und eine graue Farbe verbreitet sich einförmig. Zu gleicher Zeit nimmt die Wärme der Atmosphäre gradweise zu, und bald sind es nicht mehr Wolken, sondern verdichtete Dünste, welche das Himmelsgewölbe bedecken. Die heulenden Affen fangen an, ihr Klaggeschrei lange vor Sonnenaufgang hören zu lassen. Die atmosphärische Electricität, welche während der Zeit der großen Trockenheit (vom December bis zum März) bei Tage ohne Ausnahme eine Abweichung von 1,7 bis 2 Linien in dem Voltaischen Electrometer hervorbrachte, wurde vom Monat März an außerordentlich veränderlich. Während der ganzen Tageszeiten habe ich keine bemerkt; während in manchen Stunden die Hollunderkugeln des Electrometers auf 3 -- 4 Linien divergirten. Die Atmosphäre, welche im Allgemeinen, in der heißen Zone wie in der gemäßigten, in dem positiv electrischen Zustande sich befindet, geht abwechselnd während acht bis zehn Minuten in dem negativ electrischen über. Die Regenzeit ist die Zeit der Gewitter; und doch haben mir eine große Anzahl 3 Jahre hindurch angestellter Versuche gezeigt, daß man gerade in dieser Gewitterzeit eine geringere electrische Spannung in den niedern Gegenden der Atmosphäre findet. Sind die Gewitter die Wirkung dieser ungleichen Last von verschiedenen übereinander liegenden Luftschichten? Was verhindert die Electricität, in eine seit dem Monat März feuchter gewordene Luft gegen die Erde zu herabzusteigen? In diesem Zeitpuncte scheint die Electricität, statt in der ganzen Atmosphäre verbreitet zu seyn, über der äußern Hülle (enveloppe) auf der Oberfläche der Wolken angehäuft zu seyn. Nach Gay-Lussac führt die Bildung des Gewölks selber die Flüssigkeit gegen die Oberfläche. Das Gewitter bildet sich in den Ebenen nach dem Durchgang der Sonne durch den Meridian, also kurz nach dem Augenblick des Maximums der täglichen Wärme unter den Wendekreisen. Außerst selten hört man im Innern des Landes während der Nacht den Donner rollen, oder am Morgen vor Mittag. Die nächtlichen Gewitter sind nur gewissen Flußthälern eigen, welche ein besonderes Clima haben. Oder, welches sind die Ursachen von dieser Aufhebung des Gleichgewichts in der electrischen Spannung der Luft, von dieser ununterbrochenen Verdichtung der Dünste in Wasser, von dieser Unterbrechung der Winde, diesem Anfang und dieser Dauer der Regenzeit? Ich zweifle, daß die Electricität auf die Bildung der bläschenartigen Dünste Einfluß habe. Es ist vielmehr die Bildung dieser Dünste, welche die electrische Spannung vermehrt und modificirt. Nördlich und südlich vom Aequator treten die Gewitter oder die großen Entladungen zu gleicher Zeit in der gemäßigten und gleichnamigen äquinoctialen Zone ein. Giebt es eine Wirkung, die sich queer durch's Luftmeer von der ersten dieser Zonen gegen die Tropen fortpflanzt? Wie ist es einzusehen, daß unter dieser Zone, wo sich die Sonne beständig zu einer so großen Höhe über den Horizont erhebt, der Durchgang dieses Himmelskörpers durch den Zenith einen bedeutenden Einfluß auf die meteorologischen Veränderungen haben kann? Ich glaube, daß die Ursache, welche den Anfang des Regens unter den Tropen bedingt, keine locale ist, und daß eine genauere Kenntniß der höhern Luftströme die so verwickelt scheinenden Probleme aufhellen würde. Nur, was in den untern Schichten der Atmosphäre vorgeht, können wir beobachten. Die Anden sind beinahe in einer Höhe von 2000 Toisen noch bewohnt, und in dieser Höhe wirken die Nähe der Sonne und die Massen der Gebirge, welche die Untiefen des Luft- Oceans sind, merklich auf die umgebende Luft ein. Was man auf der Hochebene des Antisana beobachtet, würde man auch bei gleicher Höhe in einem Luftballon finden, wenn man über Llanos oder der Oberfläche des Meeres schwebte. Wir haben bereits gesehen, daß die Regen- und Gewitterzeit in der nördlichen Aequinoctial- Zone mit den Durchgängen der Sonne durch den Zenith des Ortes, mit dem Aufhören der Nord- Ost-Winde (brises) und mit den häufigen Windstillen und stürmischen, von einem trüben Himmel begleiteten, Süd-Ost- und Süd-West- Winden (Bendavales) zugleich eintritt . Reflectirt man nun auf die allgemeinen Gesetze des Gleichgewichts der gasförmigen Massen, welche unsere Atmosphäre ausmachen, so findet man in der Unterbrechung des Stromes, welcher von einem gleichnamigen Pol herweht, in der Erneuerung der Luft unter der Aequatorial-Zone und in der stätigen Wirkung eines feuchten aufsteigenden Stromes eine sehr einfache Ursache des Zusammentreffens dieser Erscheinungen. Diese Durchgänge finden Statt durch den 5° und 10° nördlicher Breite, zwischen dem 3ten und 16ten April und zwischen dem 27ten August und 8ten September. Vergl. meinen politischen Versuch über Neu-Spanien Th. 2. S. 382, 712 und 767. Während im Norden des Aequators der Nord- Ost mit aller Stärke bläst, verhindert er die Atmosphäre, welche die äquinoctialen Länder und Meere bedeckt, sich mit Dünsten zu sättigen. Die warme und feuchte Luft der heißen Zone erhebt und kehrt sich gegen die Pole, während untere Polar-Strömungen, die trocknere und kältere Schichten mit sich führen, in jedem Augenblick die in die Höhe steigenden Luftsäulen ersetzen. Durch dieß beständige Spiel zweier entgegengesetzter Strömungen wird die Feuchtigkeit, weit entfernt, sich zwischen den Tropen anzuhäufen, gegen die kalten und gemäßigten Gegenden weggeführt. Während der Zeit der Nord-Ost-Winde, wo die Sonne in den mittäglichen Zeichen steht, bleibt der Himmel in der nördlichen äquinoctialen Zone beständig heiter. Die bläschenartigen Dünste verdichten sich nicht, weil die Luft, unaufhörlich erneuert, sich nicht sättigen kann. In dem Maaße sich die Sonne beim Eintritt in die nördlichen Zeichen gegen den Zenith erhebt, mäßigt sich der Nord-Ost und hört nach und nach ganz auf. Der Unterschied der Temperatur zwischen den Tropen und der gemäßigten nördlichen Zone ist dann möglichst unbedeutend: es ist dieß der Sommer des nördlichen Pols: und wenn die mittlere Temperatur des Winters unter 42° und 52° nördlicher Breite 20° bis 26° des hunderttheiligen Thermometers geringer ist, als die Wärme unterm Aequator, so beträgt dieser Unterschied im Sommer kaum 4° bis 6°. Befindet sich die Sonne im Zenith und hat der Nord-Ost aufgehört, -- Ursachen, welche die Feuchtigkeit erzeugen und sie in der nördlichen äquinoctionalen Zone anhäufen, so werden sie auf einmal thätiger. Die Luftsäule, die sich über diese Zone stellt, sättigt sich mit Dünsten, weil sie nicht mehr durch den Polarstrom erneuert wird. Die Wolken bilden sich in dieser gesättigten und erkalteten Luft durch die vereinten Wirkungen des Strahlens und der Ausbreitung der aufsteigenden Luft. Diese Luft vermehrt die Wärmecapacität in dem Maaße, als sie sich verdünnt. Mit der Bildung und Anhäufung der bläschenartigen Dünste sammelt sich auch die Electricität in den hohen Gegenden der Atmosphäre. Das Niederschlagen der Dünste dauert bei Tage fort; hört aber gewöhnlich bei Nacht auf, und oft schon sogar beim Untergang der Sonne. Die Regengüsse sind dann sehr stark und von electrischen Entladungen begleitet, kurz nach dem Maximum der täglichen Wärme. Dieser Stand der Dinge bleibt derselbe bis die Sonne in die mittäglichen Zeichen tritt, und somit in der nördlichen gemäßigten Zone die Kälte beginnt. Von nun an stellt sich die Strömung des Nordpols wieder ein, weil der Unterschied zwischen der Wärme der äquinoctialen und gemäßigten Gegenden von Tag zu Tag größer wird. Der Nord-Ost bläst stark, die Luft der Tropen erneuert sich und kann den Grad der Sättigung nicht mehr erwarten. Der Regen hört folglich auf, der bläschenartige Dunst zerfließt, und der Himmel nimmt seine ganze Reinheit und Azurfarbe wieder an. Die electrischen Entladungen lassen sich nicht mehr hören, weil die Electricität in den hohen Luftregionen ohne Zweifel keine solche Gruppen von bläschenartigen Dünsten, ich möchte beinahe sagen, keine solche Einhüllungen der Wolken mehr findet, über welchen sich die Flüssigkeit anhäufen könnte. Das Verschwinden der Nord-Ost-Winde haben wir eben als die Hauptursache der Aequatorial-Regen betrachtet. Diese Regen dauern im Norden und Süden der Linie ebenfalls nur so lange, als die Sonne mit der Halbkugel eine gleichnamige Abweichung hat. Dabei muß ich bemerken, daß, wenn der Nord-Ost nicht weht, nicht immer eine niedrige (plat) Windstille erfolgt, daß aber die Windstille, besonders nach der Länge auf der Westseite von Amerika durch die Bendavales oder Süd-West- und Süd-Ost-Winde, oft unterbrochen wird. Diese Erscheinung scheint anzudeuten, daß die feuchten Luft-Säulen, die sich in der Aequatorial-Zone erheben, zuweilen gegen den Südpol abweichen. In der That zeigen die nördlich und südlich vom Aequator in der heißen Zone gelegenen Länder, während ihres Sommers, so lange die Sonne durch ihren Zenith geht, das Maximum des Temperatur-Unterschieds mit der Luft des entgegengesetzten Pols. Die gemäßigte südliche Zone hat ihren Winter, während es im Norden des Aequators regnet, und dort eine mittlere Wärme Statt findet, die um 5° -- 6° größer ist, als in der Zeit der Trockenheit, wo die Sonne am niedrigsten steht . Die Fortdauer des Regens, während die Süd-West- und Süd-Ost-Winde wehen, beweist, daß die Strömungen des entferntesten Pols in der nördlichen Aequinoctial-Zone, wegen der so großen Feuchtigkeit des südpolaren Stromes, nicht so wirken, wie die Strömungen des nächsten Pols. Die Luft, welche diese Strömung mit sich führt, kommt von einer beinahe ganz wasservollen Hemisphäre. Sie durchströmt, um mit dem 8° der nördlichen Breite parallel zu werden, die ganze südliche Aequatorial-Zone; sie ist folglich weniger trocken, weniger kalt und weniger geeignet, wie ein Gegenstrom zu wirken, die Aequinoctial-Luft zu erneuern und ihre Sättigung zu verhindern, als der südliche Polar-Strom oder der Nord-Ost- Wind . Man kann annehmen, daß die Bendavales stürmische Winde auf einigen Küsten sind, z. B. auf denen von Guatimala, weil sie nicht die Wirkung eines regelmäßigen und fortschreitenden Abweichens der Tropenluft gegen den Südpol sind, sondern weil sie mit Windstillen abwechseln, von electrischen Explosionen begleitet sind, und in eigentlichen Windstößen ein wiederholtes Stoßen, eine ungestümme und augenblickliche Aufhebung des Gleichgewichts im Luftocean anzeigen. Ich habe in dieser Untersuchung die gewagten Hypothesen über die Verbindungen des Sauerstoffs mit dem Wasserstoff und über die der Electricität beigelegte Eigenschaft, bläschenartige Dünste zu bilden und niederzuschlagen, absichtlich übergangen. Vom Aequator bis zu 10° nördlicher Breite weichen die mittleren Temperaturen der Sommer- und Wintermonate kaum um 2° -- 3° ab; aber auf der Gränze der heißen Zone gegen den Wendekreis des Krebses steigen die Unterschiede bis auf 8° -- 9°. In den zwei gemäßigten Zonen verliert die Luft ihre Durchsichtigkeit jedesmal, wenn der Wind von dem entgegengesetzten Pole weht, d. h. von dem Pole, der nicht dieselbe Benennung hat, wie die Halbkugel, in der er sich wahrnehmen läßt. Ich habe somit eine der wichtigsten Erscheinungen der Meteorologie der Tropenländer untersucht, indem ich sie in ihrer größten Allgemeinheit auffaßte. So wie die Gränzen der Passatwinde mit dem Aequator keine Parallelkreise bilden , so läßt sich auch die Wirkung der polaren Strömungen unter verschiedenen Meridianen verschieden wahrnehmen. In derselben Halbkugel sind oft in den Gebirgsketten und am Ufer entgegengesetzte Jahrszeiten. Ich könnte mehrere Beispiele dieser Anomalien anführen; allein, um die Gesetze der Natur zu entdecken, muß man, bevor man die Ursachen localer Strömungen prüft, den mittlern Stand der Atmosphäre und den beständigen Typus ihrer Veränderungen kennen. S. die histor. Beschreibung meiner Reise Th. I. S. 199 und 237 und meine Abhandlung über die isothermischen Linien S. 114.