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Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitproblem

Vorwort

[Erläuterung]

Das vorliegende Werk, das ich durch die hohe Vermittlung der königlich-serbischen Akademie der Öf­fent­lich­keit übergebe, fasst die wichtigsten Ergebnisse meiner dreißigjährigen Arbeit zusammen, ergänzt sie und formt zu einem abgerundeten Ganzen, zu einem besonderen Kapitel der kosmischen Physik. Eine solche systematische Zusammenfassung meiner auf eine ganze Reihe von Problemen sich erstreckenden Unter­suchun­gen war durch den ihnen zu Grunde liegenden Leit­gedanken angebahnt und durch deren Ergebnisse er­mög­licht, wie dies aus der nachstehenden Schilderung des Werdeganges des vorliegenden Werkes ersichtlich ist.

Es war dies, wie ich es in meinem in nachstehendem Ver­zeich­nis unter 27 angeführten auto­bio­gra­phi­schen Werke aus­führ­lich erzählte, im Jahre 1911 als mir meine Überlegungen folgendes kundtaten.

Das Newtonsche Gravitationsgesetz, dem die Lehre von der Bewegung der Himmelskörper, die Mechanik des Himmels, ihr festes Fundament verdankt, ist der erste Para­graph im Gesetz­buche des Weltalls und unseres Plane­ten­systems Diesem Para­gra­phen reiht sich ein zweiter Para­graph an, nicht minder wichtig und nicht weniger umfassend. Der erste Para­graph spricht von der Größe der gegen­seiti­gen Anziehung der Welt­körper, die ihren Lauf regelt und die Planeten zu ihrem Umlauf um die Sonne zwingt, der zweite Para­graph spricht von der Ausbreitung der Strahlung der Gestirne, also auch von der wärme­spen­den­den Kraft der Sonne. Auch diese nimmt, geradeso wie die anziehende Kraft der Sonne, mit dem Quadrat der Entfernung ab; In den Welt­raum sich mit Licht­ge­schwin­dig­keit ausbreitend, erreichen die Sonnenstrahlen die Oberflächen der Planeten. Die Wär­me­men­gen, die sie dabei den Planeten zuführen, hängen nicht nur von der Entfernung des betreffenden Planeten von der Sonne ab, sondern auch von dem Ein­falls­winkel, unter dem die Strahlen den in Betracht gezogenen Teil der Planetenoberfläche erreichen. Die Ver­tei­lung der Son­nen­wärme auf den Ober­flächen der Planeten lässt sich unter Berücksichtigung dieser Tat­sachen durch mathe­ma­tische Formeln erfassen.

Die Bestrahlung der Planeten durch die Sonne, also auch jene des uns am meisten interessierenden unter ihnen, der Erde, ist ununterbrochener Änderung unterworfen. Die Drehung der Erde um ihre Achse hat den Wechsel von Tag und Nacht zur Folge, ihre Umlaufsbewegung um die Sonne ruft den Ablauf der Jah­re­szei­ten hervor; die gegenseitige Anziehung der Planeten ändert langsam aber stetig die Form und die räumliche Lage der Erd­bahn; die Präzession der Erdachse bewirkt, dass sich die Äqui­nok­tial­lagen der Erde längs dieser veränderlichen Erdbahn verlagern, und dies alles hat den säkularen Gang der Erd­be­strah­lung zur un­aus­weich­lichen Folge.

Alle diese Änderungen lassen sich, dank der Sphärischen Astronomie und der Himmelsmechanik mathe­matisch exakt beschreiben und in ferne Zeiten Schritt für Schritt verfolgen Der Schlusseffekt der Son­nen­strah­lung, der uns ganz besonders interessiert, ist der Temperaturzustand der Planetenoberflächen und der Planetenatmosphären Beim Eintritt der Sonnenstrahlen in die Atmosphärenhülle der Planeten erfährt die Energie, die in diesen Strahlen enthalten ist, mannigfaltige Umwandlungen, um schließlich im jeweiligen Temperaturzustand des Planeten und seiner Atmosphäre ihren sinnfälligen Ausdruck zu finden, ist doch die Sonnenstrahlung die einzige aktive Post im Wär­me­haus­halt unserer Erde und der mit einer festen Kruste bedeckten Planeten.

Die in den Atmosphärenhüllen der Planeten sich abspielenden Erscheinungen gehorchen ebenfalls wohl begründeten durch mathematische Formeln erfassbaren Gesetzen der Physik. Wenn es also gelingen würde, den Zusammenhang zwischen dem Bestrahlungszustand und dem Temperaturzustand der Pla­ne­ten zu ermitteln, so wäre es möglich, aus der Stärke der Son­nen­strah­lung und aus dem Mecha­nis­mus unseres Plane­ten­systems den zeitlichen Ablauf der Tem­pera­tur­erschei­nungen auf den Oberflächen der Planeten mathematisch zu be­schrei­ben und numerisch zu veranschaulichen.

In dieser exakt formulierten Fassung stand dies große kos­mische Problem seit jener Zeit im Zielpunkt meiner For­schun­gen. Die erste Frage, die ich mir vorerst stellen musste, war, ob dieses Problem nicht von jemand anderem schon gelöst worden war. Ich überzeugte mich bald, dass dies nicht der Fall war. Alles, was mit diesem Problem im Zu­sam­men­hange stand und was ich aus der ganzen Weltliteratur darüber sammeln konnte, das waren nur einige Abhandlungen, von denen keine einzige dieses Problem in seinem oben angegebenen Umfang erfasste und von denen manche mit kardinalen Fehlern behaftet waren. Während also damals die Lehre von der Bewegung der Him­mels­körper, die Mechanik des Himmels, bereits seit hundert Jahren an der ersten Stelle unter den exakten Natur­wis­sen­schaften stand, war eine mathematische Lehre von den thermischen Erscheinungen auf den Oberflächen der Planeten nicht einmal ernstlich in Angriff ge­nom­men. Ich musste mich also zunächst fragen, was die Ursache dieses Sach­ver­haltes sei, und fand auf diese Frage die folgende Antwort.

Die Forscher, die sich mit den thermischen Erscheinungen auf der Erdoberfläche, d. h. mit dem Klima der Erde, befassten, die Meteorologen, kümmerten sich damals noch nicht um das Klima der übrigen Planeten. Das Klima der Erde erforschend, waren sie _reine Erfahrungswissenschaftler. Sie hatten keine Veranlassung, sich mit komplizierten mathematischen Theorien zu befassen; die meisten von ihnen wären auch nicht in der Lage, dies zu tun. Man könnte es von ihnen auch gar nicht verlangen, durch den Schorn­stein den Weg in ein Gebäude zu suchen, dessen Pforte weit geöffnet steht. Warum den Weg über die Sonne unternehmen, um zu erfahren, was auf der Erde geschieht? Hat man nicht auf der Erde Tausende von meteorologischen Stationen errichtet, die uns über alle Einzelheiten der Tem­pera­tur­er­schei­nungen zuverlässiger und genauer unterrichten als die vollkommenste Theorie.

Der zweite Grund, warum es niemand vor mir ernstlich unternommen hatte, eine mathematische Theorie des Klimas auf zu bauen, war wohl der, dass man bei einem derartigen Versuch sofort auf eine ganze Reihe komplizierter Probleme stoßen musste, die verschiedenen Gebieten der exakten Wissenschaften angehören, die damals voneinander scharf abgegrenzt waren.

Der dritte, vielleicht der ausschlaggebende Grund, warum sich jene Theorie nicht früher entwickeln konnte, war der Umstand, dass bis zum Jahre 1913 die Stärke der Sonnenstrahlung nicht zuverlässig ermittelt war. Wohl hatten es seit langem viele unternommen, die Intensität der Sonnenstrahlung aus­zu­mes­sen, aber die dabei gewonnenen Messungsergebnisse waren derart verschieden, dass man nicht genau angeben konnte, wieviel Wärme diese Strahlen in der Zeiteinheit der ihnen senkrecht ex­po­nier­ten Flächeneinheit zuführen , d. h. wie groß die Solarkonstante ist. So blieb in der Formel, durch die der zweite Para­graph des Gesetzbuches des Weltalls zum Ausdruck gelangt, eine wichtige Zahl, die Solarkonstante, lange unbekannt. Aus diesem Grunde war damals jede Rechnung, die darauf ausging, aus der Intensität der Sonnenstrahlen die Haupt­merk­male des Erdklimas zu ermitteln, aussichtslos gewesen.

Dies waren die Gründe, warum jenes Problem lange Zeit ungelöst, ja unbemerkt blieb, abseits gelegen an der Dreiländergrenze der Sphärischen Astronomie, der Himmelsmechanik und der Mathematischen Physik. Die Lehrkanzel der Universität in Belgrad, die ich im Jahre 1909 bestiegen hatte, umfasste alle diese wissenschaftlichen Disziplinen, die sonst an den anderen Universitäten voneinander getrennt sind. Diese Koinzidenz, die mir die Inangriffnahme der Behandlung des gestellten Problems ermöglichte, war, so zufällig sie erscheint, doch kein Zufall. Gerade deshalb, weil ich mich mit diesen Disziplinen befasste, war es mir möglich, jenes Problem zu erspähen, zu formulieren und seine Behandlung in Angriff zu nehmen.

Bald war mir folgendes klar geworden. Wenn es tatsächlich gelingen sollte, das gestellte Problem in seinem vollen Umfang zu lösen und dadurch eine mathematische Theorie zu schaffen, mittels der man die Wirkungen der Son­nen­strah­lung in Raum und Zeit verfolgen könnte, so wäre man vor allem in der Lage, die wichtigsten Grundzüge des Erdklimas rechnerisch zu ermitteln. Dies allein würde, so möchte es scheinen, nicht Gott weiß was bedeuten, denn man würde bestenfalls nur das gefunden haben, was schon längst bekannt war. Aber ein derartiges Urteil wäre voreilig, denn eine mathematische Theorie des Erd­klimas würde uns den ganzen Mechanismus der thermischen Erscheinungen aufdecken , von dem wir bisher nur die Schlusseffekte kannten. Sie würde uns außerdem Auskunft über die Temperaturen der hohen Luftschichten geben, bis zu denen wir noch nicht emporgestiegen sind. Sie würde noch viel weiter vordringen. Dieselbe Wärmequelle, die Sonne, die unsere Erde mit Wärme versorgt, erwärmt auch jene Planeten, die mit festen Krusten bedeckt sind. Die Ergebnisse der neuen Theorie würden auch für diese Planeten und auch für den Erdmond ihre Gültigkeit bewahren. Sie würden uns die ersten zuverlässigen Angaben über das Klima dieser fernen Welten liefern können, von dem wir vorher nichts Bestimmtes wussten. Doch selbst damit wären die Leistungen einer derartigen Theorie nicht erschöpft. Hat sie einmal die Grundzüge des gegenwärtigen Klimas der Erde erfasst, so wäre sie in der Lage, das Klima der Vorzeit zu erforschen und zu beschreiben, wo die Bahnelemente der Erde und die Neigung ihrer Drehachse, wie uns dies die Himmelsmechanik lehrt, andere gewesen sind. Mit einem Worte, die neue Theorie würde uns ermöglichen, die Grenzen unserer direkten Wahrnehmungen weit zu überschreiten.

Diese Betrachtungen bildeten den Leitgedanken meiner daran sich anschließenden langjährigen Arbeit, deren Ergebnisse nach und nach in einer Reihe von Abhandlungen und Werken ihre Veröffentlichung fanden. Ein Ver­zeich­nis dieser Schriften befind et sich am Schlusse des vorliegen Vorwortes. Die in dieses Ver­zeich­nis eingetragenen Schriften sind nach dem Datum ihrer Fertigstellung und nicht nach dem Zeit­punkt ihrer Veröffentlichung geordnet; die durch Sperrschrift gekennzeichneten Werke bilden zu­sam­men­fas­sende Darstellungen der bis zu dem Jahre 1920 bzw. 1930 und 1938 sichergestellten Ergebnisse meiner Arbeit; sie veranschaulichen die wichtigsten Etappen der Erforschung des in der oben an­ge­ge­benen Richtung beschrittenen neuen Wissensgebietes. Aus diesem stufenförmigen Aufbau ist schließlich das hier zum Abschluss gebrachte Lehrgebäude entstanden.

Zum besseren Verständnis des vorliegenden Werkes erscheint es notwendig, die wichtigsten Phasen seiner Entstehung hier zu überblicken.

In meinem während des Weltkrieges in der Gefangenschaft geschriebenen Werke "Théorie mathé­mati­que des phénomènes thermiques produits par La radiation solaire", das auch die Ergebnisse der im Ver­zeichnis unter 1 bis 6 angeführten Abhandlungen beinhaltet, wurden die wichtigsten Teile des gestellten Problems gelöst, wodurch das begonnene Lehrgebäude seine festen Grundmauern erhielt, auf denen man weiter bauen konnte. Jenes Werk gliedert sich i n zwei Teile, der erste umfasst die Theorie, der zweite deren Anwendungen, die sich auf drei verschiedene Gebiete erstreckten. Das erste derselben umfasste die mathematische Erforschung und Beschreibung des gegenwärtigen Bestrahlungszustandes und des daraus sich ergebenden solaren Klimas der Erde, das zweite die säkularen Variationen der Erdbestrahlung und deren Effekte, das dritte die Erforschung der thermischen Erscheinungen auf den Oberflächen der Planeten.

Die in meinem Erstlingswerke auf dem dritten der drei auf gezählten Anwendungsgebiete durchgeführten Unter­suchun­gen zeichneten sich durch ihre damalige Aktualität aus und schienen eine Zeit lang das wichtigste Ergebnis meines Buches zu sein, weil im Augenblicke seiner Veröffentlichung die Frage nach der Bewohnbarkeit der Planeten und namentlich jener des Planeten Mars im Blickpunkte der astro­no­mischen Forschung stand. Die in meinem Werke geschaffene Theorie ermöglichte mir tatsächlich, nicht nur jene Wärmemengen zuverlässig zu berechnen, die im Laufe eines Marsjahres den verschiedenen Breiten seiner Oberfläche zu gestrahlt werden, sondern auch die zugehörigen jährlichen Temperaturen dieser Breiten zu ermitteln. Aus diesem Resultate ergab sich eine mittlere Temperatur der untersten Luft­schlicht des Planeten von -17 °Celsius. Durch dieses Ergebnis, das bald die Aufmerksamkeit der Astronomen auf sich lenkte, wurde die damals weitverbreitete Ansicht von der Bewohnbarkeit dieses Planeten durch höher organisierte Lebewesen endgültig zerstört. Auch die von den amerikanischen Astronomen fünf Jahre nach der Veröffentlichung meines Werkes durchgeführten Messungen der von der Marsoberfläche zu uns gelangenden Strahlung bestätigten die Ergebnisse meiner Berechnungen vollauf.

In meiner "Théorie mathématique" wurden auch die Temperaturverhältnisse auf der Oberfläche des Merkurs und jener des Erdmondes einer mathematischen Untersuchung unterworfen, die durch den Umstand begünstigt, dass diese beiden Him­mels­körper keine atmosphärische Hülle besitzen, zu numerischen Ergebnissen führte. Was den Planeten Venus anbelangt, konnte in Unkenntnis seiner Rotationsdauer und der Lage seiner Drehachse nur die obere Grenze der Mitteltemperatur seiner untersten Atmosphärenschicht festgelegt werden, die ein organisches Leben auf diesem Planeten nicht ausschließt.

Diese Ergebnisse meiner "Théorie mathématique", die in dem ausführlichen Bericht Schoenberg's "Über die Temperaturen der Planeten. Physikalische Zeitschrift>. 26. Jahrgang, 1925" ihre Würdigung fanden und jene der beiden im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 12 und 16 an geführten Abhandlungen, die sich mit dem thermischen Aufbau der Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun und jenem der Uratmosphäre der Erde befassen, habe ich, wie dies in seinem Titel angedeutet, nicht in den Rahmen des vorliegenden Werkes einbeziehen können, weil dadurch dessen Umfang ein viel zu großer geworden wäre, denn bald nach der Veröffentlichung meines Erstlingswerkes erweiterte sich das Anwendungsgebiet der darin niedergelegten Theorie ganz gewaltig, was einen·weiteren Ausbau derselben nach sich zog. Dazu kam es auf folgende Weise.

Die Ergebnisse meiner "Théorie mathématique" lenkten auf sich die Aufmerksamkeit des großen deutschen Klimatologen Wladimir Köppen, der die Tragweite dieser Theorie richtig erkannte. Er arbeitete damals mit seinem Schwiegersohne Alfred Wegener an dem Werke "Die Klimate der geologischen Vorzeit" und gedachte darin meine Theorie zu verwerten. Nach kurzem Briefwechsel luden mich beide Forscher zur Mitarbeit an ihrem Werke ein. Diese Einladung freudig annehmend, überdachte ich, bevor ich an die Ausarbeitung des für ihr Werk bestimmten Beitrages schritt, ob es nicht möglich wäre, die in der "Théorie mathématique" mitgeteilte Methode der Darstellung des säkularen Ganges der Erdbestrahlung zu vervollkommnen. Die gelang mir durch die in meiner im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 8 angeführten Abhandlung mitgeteilten Überlegungen, aus denen durch die Einführung der kalorischen Jah­re­szei­ten eine einwandfreie Methode zur Darstellung des säkularen Be­strah­lungs­gan­ges hervorging, die ich mit jeder weiteren Veröffentlichung über diesen Gegenstand verfeinerte, um ihr schließlich ihre im Kapitel XV dieses Werkes bis in alle Einzelheiten ausgearbeitete endgültige Form zu geben.

Diese Methode wandte ich an, um auf Wunsch von Köppen die säkularen Änderungen zu berechnen, die die sommerliche Bestrahlung der geographischen Breiten von 55° bzw. 60° und 65° nördlich während der letztverflossenen 650 Jahrtausende erfahren hat. Dabei beschränkte ich mich darauf, nur die Am­pli­tuden dieser Veränderungen zu berechnen, stellte das Ergebnis der Rechnung durch Zackenlinien dar und schickte dieses Graphikon mit den erforderlichen Erläuterungen anfangs des Jahres 1923 an Köppen, der diesen Beitrag seinem und Wegeners Werke einverleibte. Ich aber musste mich unverzüglich an deren wissenschaftlichen Problem zuwenden. Im Mai 1923 tagte in Konstantinopel der Kongress der orthodoxen orientalischen Kirchen, der sich mit der Reform des julianischen Kalenders, der damals bei diesen Kirchen im Gebrauch stand, befassen sollte. Ich hatte die Ehre als bevollmächtigter Delegierte der serbischen orthodoxen Kirche und der königlichen Regierung an diesem Kongress teil zu nehmen und die Genug­tuung, mein auf die Kalenderreform sich beziehenden Vorschläge von diesem Kongress an­ge­nom­men zu sehen, wodurch der neue Kalender der orientalischen Kirchen geschaffen wurde, worüber ich in den im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 9 und 10 eingetragenen Schriften berichtete und worüber im Kapitel VIII dieses Werkes ebenfalls die Rede sein wird. Im Jahre 1924 wurde das Köppen-Wegenersche Werk "Die Klimate der geologischen Vorzeit" veröffentlicht. Eines der wichtigsten Ergebnisse desselben war, dass in meinem Strahlungsdiagramm den Ablauf des Eiszeitalters erkannte, wodurch die auf zuverlässiger astronomischer Grundlage beruhende Chronologie dieses Zeitalters geschaffen wurde, wie ich dies in meiner im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 11 angeführten aka­demi­schen An­tritts­rede wie folgt berichten konnte.

Unser bürgerliche und kirchliche Kalender ist seinem Wesen nach nichts anderes als eine Abzählung der Him­mels­erschei­nungen. In seinen Elementen, dem Tag, dem Monat und dem Jahr, spieg eln sich die kos­mi­schen Er­schei­nungen, die Drehung der Erde, der Umlauf des Mondes und die Umkreisung der Sonne durch die Erde, wider. Geradeso verhält es sich mit dem durch die Strahlungskurven geschaffenen Kalender des Eiszeitalters. In ihm spiegeln sich die kosmischen Erscheinungen höherer Kategorie wider, die oszillierenden Schwankungen der Ekliptik-Schiefe und der Exzentrizität der Erdbahn und der Umlauf des Perihels. Die Ungleichheit und die Unregelmäßigkeit dieser Erscheinungen ist es, die die äußerst komp­li­zier­ten, aber rechnerisch zuverlässig Schritt für Schritt verfolgbaren Schwankungen der Erd­be­strah­lung verursachen, die ihrerseits derartig tiefe Spuren im Antlitz der Erde hinterlassen hatten, dass man in der Lage ist, diese Spuren astronomisch zu datieren.

Durch das Köppen-Wegenersche Werk haben meine Strahlungskurven eine große Publizität erlangt und sind, wie dies im Kapitel XXI berichtet werden wird, zum Ausgangspunkt an derer grundlegender Arbeiten der Klimatologen und Geologen ge­wor­den. Als bald darnach W. Köppen in Verein mit R. Geiger an die Ausgabe seines groß angelegten fünfbändigen Hand­buches der Klimatologie schritt, übertrug er mir die Ausarbeitung des Einleitungsartikels (Band 1, Teil A) dieses Hand­buches, der den Titel "Mathe­matische Klima­lehre und Astronomische Theorie der Klimaschwankungen" erhielt und 1930 veröffentlicht wurde. Dieses Buch, in dem auch die Ergebnisse meiner inzwischen erschienenen, im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 13 und 14 angeführten Ab­hand­lungen berücksichtigt wurden, bildet die zweite zusammenfassende Dar­stellung meiner bis zu jenem Zeitpunkt auf diesem Gebiete vollführten For­schun­gen. In demselben bildet nur der Planet Erde mit seinem gegen­wär­tigen und vorzeitlichen Klima den Gegenstand der Be­hand­lung, wodurch die Richtung angedeutet erscheint, in der sich das neue Wissensgebiet weiter entwickeln sollte. In dieser Richtung weist das Buch einen wesentlichen Fortschritt gegenüber der "Théorie mathé­ma­tique" auf, weil darin die mathematische Theorie des gegenwärtigen Erd­klimas, die mathematische Klima­lehre, durch die vollständige Lösung ihrer Grundprobleme zu einem ab­ge­schlos­senen Lehr­gebiet der exakten Wissenschaften ge­wor­den ist. Auch die astro­nomische Theorie der Klimaschwankungen erhielt in diesem Buche ihre festen Umrisse und führte zur numerischen Be­rech­nung dieser Schwankungen. Die in diesem Buche enthaltene vielzahlige Tabelle stellt eine ausführliche, in mathematischer Sprache verfasste Geschichte der Erdbestrahlung der letztverflossenen 600 Jahrtausende dar.

Noch während der Niederschrift der "Mathematischen Klimalehre" erweiterte sich mein Arbeitsgebiet durch neue Probleme, die mit den in jenem Buche behandelten in enger Beziehung standen. Ende des Jahres 1927 erhielt ich von B. Gutenberg die Einladung zur Mitarbeit an seinem auf zehn Bände vor­ge­sehenem "Handbuch der Geophysik". Ich war selbstverständlich gern bereit, dieser ehrenden Aufforderung zu entsprechen, war jedoch wegen der bereits übernommenen Verpflichtungen nicht in der Lage, auf die von Gutenberg vorgesehenen Termine für die Ablieferung der mir zugedachten Beiträge einzugehen. Gutenberg kam mir aber weitgehend entgegen. Er erklärte sich bereit, die Einordnung des Materiales in die einzelnen Bände des Hand­buches und die Termine ihrer Veröffentlichung derart umzuändern, dass meine Mitarbeit ermöglicht werde und nahm alle meine diesbezüglichen Vorschläge verständnisvoll an. Einer dieser Vorschläge ging dahin, dem ersten Band den Titel zu geben "Die Erde als Planet" und darin jene Fragen zu behandeln, die diesen höheren Standpunkt der Geophysik zum Ausdruck bringen. Ich über­nahm es für diesen Band drei von einander getrennte Abschnitte zu liefern: "Stellung und Bewegung der Erde im Weltall", "Drehbewegungen der Erde" und "Säkulare Pol­ver­lage­rungen". Die Fertigstellung der zwei ersten Abschnitte bereitete mir keine Schwierigkeiten, betreffen sie doch klassische Probleme der Himmelsmechanik, die ich mit dem modernen Werkzeug der Vektoranalysis bearbeitend bald nach der Veröffentlichung meiner "Mathematischen Klimalehre" fertigstellte und dem Her­aus­geber des Hand­buches einlieferte, der sie unverzüglich dem Drucke übergab. Anders war es mit den "Säkularen Pol­ver­lage­rungen". In dieser geophysisch sehr wichtigen Fragestanden damals die Lehren der beschreibenden Natur­wis­sen­schaften und jene der exakten Wissenschaften in schroffem Gegensatze, Während die be­schrei­benden Wissenschaften untrügliche Belege dafür besaßen, dass während der Vorzeit die Lage der Pole auf der Erdoberfläche eine andere gewesen war als heute, stand die exakte Wissenschaft dieser Erscheinung ratlos gegenüber. Der Begriff der Pole ist ein solcher der Mechanik, die Pole ver­an­schau­lichen die Durch­stoß­punkte der Drehachse der Erde mit deren Oberfläche. Die Drehbewegung der Erde muss den Gesetzen der Mechanik gehorchen. Diese Wissenschaft war, wie es aus meinem vorangehen den Artikel folgte, tatsächlich in der Lage, alle bisher astronomisch festgestellten Eigentümlichkeiten dieser Drehbewegung, die Präzession, die astronomische und die freie Nutation der Erdachse auf das be­friedi­gendste zu erklären und zu beschreiben, aber ihre Lehren waren nicht imstande, eine Ursache für größere Verlagerungen der Drehpole der Erde anzugeben und deren Mechanismus zu erklären. Ich unternahm also mit meinem Artikel, diese ganze Frage noch einmal zu überprüfen und zu klären. Es ergab sich dabei, dass die Ursache, warum alle früheren Versuche fruchtlos geblieben sind, darin zu erblicken ist, dass man bei jenen theoretischen Unter­suchun­gen der Drehbewegungen der Erde nicht alle Eigen­tüm­lich­keiten des Erdkörpers in Rechnung gestellt hatte. Der Bau der Erde ist viel komplizierter als es früher die Theoretiker bei ihren Unter­suchun­gen vorausgesetzt halten. Es hat sich auch hier abermals gezeigt, dass die gegen­wärtige Trennung der Wissenschaften in ihre Spezialgebiete für manches neue Problem nachteilig ist und man bei Stellung eines solchen Problems gezwungen ist, vorerst einen Brückenschlag zwischen zwei solchen Gebieten zu bewerkstelligen. Ich musste also, bevor ich mich an die Lösung des gestellten Problems wagen konnte, als Himmelsmechaniker in die Schule der Geophysiker mich begeben Hier war mein Lehrer A1fred Wegener. Das Studium seiner wissenschaftlichen Arbeiten und die mehrfachen Unterredungen, die ich mit ihm gepflogen hatte, haben mich mit geophysikalischen Tatsachen vertraut gemacht, die sonst einem Mathematiker und Himmelsmechaniker wenig geläufig sind. Diese Gespräche haben mir nicht nur die grundlegende Bedeutung des Polverlagerungsproblems offenbart, sondern mich zu neuen Anschauungen über die Beschaffenheit des Erdkörpers geführt, die sich in der Folge als frucht­bringend erweisen sollten. Erst als ich mich mit dem Aufbau der Erdkruste und namentlich mit der iso­sta­tischen Lagerung der Kontinentalschollen auf ihrer gegen langandauernde Kräfte nachgiebigen Unterlage vertraut machte, konnte ich das Problem fest anpacken und beweisen, dass die durch die im Tauch­gleich­gewicht gebetteten und aus ihrer Unterlage hervor ragenden Kontinentaltafeln verursachte dynamische Asymmetrie des Erdkörpers eine langsam vor sich gehende, aber unaufhaltsame Ver­schie­bung der Sialdecke der Erde auf ihrer nachgiebigen Unterlage, also eine säkulare Verlagerung der Erdpole zur Folge haben muss. Die weitere Untersuchung ergab, dass diese Verlagerung der Pole längs der orthogonalen Trajektorie des Trägheitsfeldes dieser Sial­decke vor sich gehen muss. Dadurch wurde das grundlegende Theorem hinsichtlich der Polverlagerung gewonnen , das man in der Literatur mit meinem Namen bezeichnete und aus dem sich alle weiteren Einzelheiten dieser Erscheinung ableiten und mathematisch darstellen ließen.

Durch die Ableitung dieses Theorems, das in meiner im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 19 an­ge­führ­ten Abhandlung seine erste Veröffentlichung fand, wurde das mir vom Her­aus­geber des "Hand­buches der Geophysik" zur Behandlung zugewiesene Problem im Prinzip gelöst. Zur weiteren Behandlung dieses Problems blieb aber keine Zeit mehr übrig, weil der Herausgeber die sofortige Drucklegung meines bis zu diesem Stadium gediehenen Beitrages wünschte. Wir vereinbarten also, dass die weitere Behandlung der Polverlagerungsfrage in meinem für den neunten Band des Hand­buches vorgesehenem Beitrage "Astro­nomi­sche Mittel zur Erforschung der erdgeschichtlichen Klimate" durchgeführt werden möge und so geschah es. Die Drucklegung dieses letzten Beitrages verzögerte sich durch den inzwischen heran gebrochenen wirtschaftlichen Niedergang beträchtlich und erfolgte erst im Juli 1938. Ich hatte aber keine Ursache, mich über diese Verzögerung zu beklagen, denn dadurch habe ich Zeit gewonnen, mehrere wichtige Fragen meines Forschungsgebietes zu kläre n und zu lösen. Die geschah in einer Reihe von Abhandlungen, die in den Jahren 1932 bis 1937 veröffentlicht wurden und die im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 21, 22, 23, 24, 25 und 28 angeführt sind.

Die fünf ersten dieser Abhandlungen betrafen das Pol­ver­lage­rungs­problem. In denselben wurde die Differentialgleichung der Polverlagerung integriert, d. h. die analytische Gleichung der Polbahnkurve abgeleitet. Mit Hilfe dieser Gleichung konnte dann an die numerische Berechnung der aus der Kon­figu­ration der Kontinente sich ergebenden säkularen Bahnen der beiden Erdpole geschritten und das Ergebnis der Rechnung mit den Dokumenten der Erdgeschichte verglichen und beglaubigt werden. Auch eine neue von den Polfluchtkräften ausgehende Ableitung der Grundgleichung der säkularen Pol­ver­lage­rungen konnte als ein weiterer Beleg für die Richtigkeit dieser Gleichung geliefert werden.

Nicht minder wichtig waren die Ergebnisse meiner For­schun­gen über die Auswirkungen des säkularen Ganges der Erdbestrahlung, die ich in meiner im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 28 angeführten Ab­hand­lung veröffentlichte. Das wichtigste derselben betraf die Frage, ob der durch die Veränderlichkeit der astronomischen Elemente hervorgerufene Bestrahlungsgang der Erde, an dessen durch die Rechnung sich ergebenden Rhythmus nicht mehr zu zweifeln war, ausreichend sei, um auch die größten klimatischen Schwankungen des Quartärs in ihrem vollem Umfang zu erklären. Manche Gelehrte bezweifelten dies, und es war deshalb wünschenswert, meine Berechnungen des säkularen Ganges der Erdbestrahlung durch die Ermittlung der klimatischen Ef­fekte dieses Ganges zu vervollständigen, um zu sehen, wie groß diese Effekte gewesen sind. Einen Schritt in dieser Richtung habe ich bereits in meiner "Mathematischen Klima­lehre" gemacht, aber den entscheidenden erst in den "Neuen Ergebnissen der astronomischen Theorie der Klimaschwankungen" vollführt. Da bei ging ich von der mathematischen Analyse des Zusammenhanges zwischen der Höhenlage der Schneegrenze und der zugehörigen dem kalorischen Sommer­halb­jahr ent­sprechenden Strahlungsmenge aus, und fand, dass jeder Veränderung dieser Menge von einer kanonischen Einheit eine Verschiebung der Schneegrenze von einem Meter entspricht. Ich fand nach­träglich, dass dasselbe Resultat auch aus dem in der "Mathematischen Klimalehre" abgeleiteten Zu­sam­men­hang zwischen Bestrahlung und Temperatur zwangläufig folgt.

Auf Grund dieses Ergebnisses konnte der wichtigste klimatische Effekt des vorzeitlichen Ablaufes der Erdbestrahlung, die dadurch hervorgerufenen Verschiebungen der Schneegrenze, erfasst werden: man hatte die in meinen Tabellen mitgeteilten Zahlen, die die Änderungen der sommerlichen Bestrahlung der einzelnen geographischen Breiten in kanonischen Einheiten wiedergeben, einfach als Meter zu deuten, um die zugehörigen Verschiebungen der Schneegrenze zu erhalten. Da bei bedeutet das Vorzeichen + die Verschiebung der Schneegrenze nach oben, das Zeichen - die Verschiebung nach unten. Dadurch haben jene Tabellen einen mit der Hand erfassbaren klimatologischen Inhalt erhalten.

Die derart gedeuteten Tabellen der Erdbestrahlung zeigen, dass die durch die Änderungen dieser Bestrahlung an Ort und Stelle hervorgerufenen Verschiebungen der Schneegrenze genügend mächtig gewesen sind, um deutliche Spuren zu hinter­lassen, also den säkularen Bestrahlungsgang der Erde auf ihrem Antlitz zu markieren, aber nicht ausreichend waren, um die großen Vereisungen der Vorzeit in ihrem vollem Umfang hervorzurufen. Zu diesem vollem Ausmaß der Vereisungen war ein weiterer klimatischer Faktor erforderlich. Um diesen Faktor zu entdecken und mathematisch zu erfassen, musste noch ein letzter, dem Ziele führende Schritt gemacht werden, zu dem mich folgende Überlegungen führten.

Sind wir imstande, rechnerisch zu verfolgen, wie sich die Schneegrenze im Laufe der Vorzeit nach oben bzw. nach unten verschoben hatte, so sind wir dadurch in die Lage versetzt, auch jene Änderungen rechnerisch zu verfolgen, die die polaren Eiskalotten während der Vorzeit Erfahren hatten. Diese schneeweißen Polarkappen besitzen ein sehr hohes Re­fle­xions­ver­mögen, weshalb sie einen namhaften Teil der ihnen zu gestrahlten Wärmemengen in den Weltraum zu rückweisen, der dadurch für den Wärme­haus­halt der Erde verloren geht. Vergrößert sich also durch die säkulare Verschiebung der Schnee­grenze nach unten die mit Eis und Schnee bedeckte Kalotte der in Betracht gezogenen Hemisphäre der Erde, so wird durch das vergrößerte Reflexionsvermögen dieser Hemisphäre ihre nutzbare Bestrahlung vermindert, und daraus resultiert eine weitere, sekundäre Verschiebung der Schneegrenze nach unten.

Es handelte sich also darum, auch dies durch das veränderte Reflexionsvermögen hervorgerufene Verschiebung der Schnee­grenze mit ihrer primären Ursache, dem Gang der Erdbestrahlung, in Beziehung zu bringen und mathematisch zu erfassen. Ich bemühte mich bereits in meiner "Mathematischen Klimalehre" diesbezügliche Berechnungen durchzuführen, stieß aber dabei auf Schwierigkeiten, die davon herrührten, dass ich keine verlässliche numerische Angabe darüber besaß, welcher Bruchteil der Wärmestrahlung der Sonne von der mit Schnee bzw. mit Eis bedeckten Flächeneinheit in den Weltraum zu­rück­reflek­tiert wird. Eine erfolgversprechende Berechnung wäre ohne eine diesbezügliche Angabe nicht möglich gewesen, und eine solche konnte nur durch systematische For­schun­gen in schneebedeckten Gebieten der Erde gewonnen werden, was aber damals noch nicht geschehen ist. Ich musste also mein im Sinne gehabtes Vorhaben aufgeben bis derartige Messungen durchgeführt wären.

Ich habe, und hier hatte ich, so wie es auch mit der Ermittlung der Solarkonstante der Fall gewesen ist, wieder Glück - nicht lange warten müssen lm Sommer des Jahres 1933 erhielt ich aus Paris eine wissenschaftliche Arbeit des Herrn Joseph Devaux, in der dieser junge Gelehrte, der bald nach her bei einer Forschungsreise in die polaren Gegenden seinen Tod fand, die Ergebnisse seiner auf den Gletschern der Pyrenäen und den Alpen und in Grönland durchgeführten Unter­suchun­gen über das Reflexionsvermögen dieser Schneebedeckungen bekannt gab. In dieser Abhandlung fand ich die für die Durchführung meiner Berechnungen erforderliche zuverlässig ermittelte numerische Angabe. Ich konnte also meine Berechnungen auf einer gesicherten Basis durchführen.

Die Berechnungen, die ich nach Veröffentlichung meines im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 26 angeführten Lehrbuches der Mechanik des Himmels durchführte und in meinen "Neuen Ergebnissen" veröffentlichte, ergaben, dass der mit Berücksichtigung des veränderlichen Reflexionsvermögens der Erde berechnete vorzeitliche Gang der Erdbestrahlung vollkommen ausreicht, um auch die größten klimatischen Änderungen des Quartärs in ihrem volle m Umfang zu erklären. Die abkühlende Wirkung der zeitweilig verbreiterten Eiskalotten der Erde gesellte sich als sekundärer Effekt dem säkularen Gange der Erdbestrahlung hinzu, denn sie war durch diesen Gang hervorgerufen. Deshalb weisen die neuen, mit Berücksichtigung dieses Effektes ermittelten Strahlungskurven den selben Rhythmus wie die früher berechneten auf, und zeichnen sich nur durch ihre größeren Ausschläge aus. Aus diesem Grunde hat mein Kalender des Eiszeitalters auch weiterhin seine Gültigkeit behalten, nur sind darin die großen Ereignisse der Vorzeit, ähnlich den Feiertagen des bürgerlichen Kalenders, mit fetten Buchstaben eingetragen.

Als ich die endgültige Niederschrift meines letzten Beitrages für das "Handbuch der Geophysik" der "Astronomischen Mitteln zur Erforschung der erdgeschichtlichen Klimate", in Angriff nahm, waren alle noch offengebliebenen Fragen vollständig gelöst. So konnte ich diese Veröffentlichung als den Schlussstein meiner For­schun­gen auf dem Gebiete der Erdgeschichte betrachten und in meinen zwei Vorträgen, die ich Ende des Jahres 1937 an den Universitäten in Prag und Brünn hielt und die im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 30 angeführt sind, erklären, dass ich damit meine Arbeit auf diesem Gebiete· als abgeschlossen betrachte. Bald nachher sah ich aber ein, dass mein Lebenswerk damit nicht vollendet war und ich ihm noch weitere Arbeitsjahre widmen müsse.

Die Mechanik des Himmels war eine der beiden Grundmauern, auf denen das vor mir vor vielen Jahren begonnene Lehr­ge­bäude errichtet stand. Ihre Lehren für den Aufbau dieses Gebäudes benützend, habe ich gesehen, dass nur ein be­son­derer Teil derselben für Probleme, mit denen ich mich befasste, in Betracht kommt, wie sich dies aus verschiedenen Zielen der Astronomie und jenen der Geophysik naturgemäß ergibt. Für den Astronomen ist unsere Erde der Standort, von dem aus er die Him­mels­er­schei­nungen erforscht, und das Bezugssystem, auf das er die mathematische Beschreibung dieser Erscheinungen bezieht; für den Geophysiker bildet die Erde das einzige Objekt seiner Unter­suchun­gen. Für den Astronomen sind alle Him­mels­erschei­nungen von Interesse, für den Geophysiker nur jene, die den Lebenslauf der Erde und ihrer Welt beeinflussen. Bei meinen Unter­suchun­gen ward mir die Aufgabe zu teil, die die Geschicke der Erde betreffenden Lehren der Himmelsmechanik aus dem umfangreichen System dieser Wissenschaft herauszuschälen, um sie bei meinen For­schun­gen zu benützen. Bei dieser Auslese habe ich die Beobachtung gemacht, dass manche von diesen Lehren in den Werken über Himmelsmechanik stief­müt­terlich behandelt erscheint und dem ausübenden Astronomen nicht genügend geläufig ist. Den auf dem Gebiete der beschreibenden Wissenschaften tätigen Forschern blieben diese Lehren größtenteils unzugänglich. Darüber belehrten mich die Einwände, die man seitens einiger dieser Forscher gegen meine Theorie erhoben hat. Alle ihre Einwände rührten, wie man im sechsten Abschnitt deutlich sehen wird und wie es sich aus meinem im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 32 angeführten und im § 113 wiedergebenden Referat ebenfalls ergeben hat, davor her, dass keiner der erwähnten Forscher genügende Kenntnisse der exakten Wissenschaft besaß, um eine astronomische Theorie begutachten zu können· Dies alles überzeugte mich, dass meine Theorie erst dann ein in sich abgeschlossenes und auch den beschreibenden Wissenschaften zugängliches Lehrgebiet bilden wird, wenn ich sie durch die für die Geophysik in Betracht kommenden Lehren der Himmelsmechanik ergänze. Einen ersten Schritt in dieser Richtung habe ich bereits in meinen drei im nachstehend en Ver­zeich­nis unter 17, 18 und 20 angeführten Artikeln des "Hand­buches der Geophysik" getan, um die damit begonnene Arbeit erst durch das vorliegende Werk zu vollenden. Darüber möchte ich folgendes vorausschicken.

Die für meine Theorie wichtigen Lehren der Himmelsmechanik betreffen die säkularen Störungen der Planeten und die Drehbewegungen der Erde. Bei der Neubearbeitung der Theorie der säkularen Störungen, die ich in meiner im nachstehenden Ver­zeich­nis unter 31 angeführten Abhandlung einleitete und hier zu Ende führte, bin ich durch Einführung vektorieller Elemente eigene Wege gegangen und habe derselben eine für ihre Anwendungen zweckmäßigere Form gegeben, ohne dadurch die Endergebnisse der klassischen Theorie zu ändern. Die Theorie der Drehbewegungen der Erde, die ich hier in der ihr von mir in dem gleichbetitelten Handbuchartikel gegebenen Form wiedergebe, habe ich durch die Ergebnisse meiner Unter­suchun­gen über die säkularen Wanderungen der Pole wesentlich erweitern können.

Mit dem allgemeinen Problem der Drehbewegung der Him­mels­körper haben sich auch meine beiden Kollegen, Professoren der Belgrader Universität A. Bilimovitch und W. Jardetzky, erfolgreich befasst. W. Jardetzky hat sich dabei mit dem zonalen Drehbewegungszustand der Him­mels­körper, den auch unsere Erde einst durchgemacht hat und der möglicherweise noch nicht ganz ausgeklungen ist, sehr eingehend beschäftigt. Seine diesbezüglichen Unter­suchun­gen hat er in seinem Werke "Recherches mathematiques sur l'evolution de la Terre", das ebenfalls als Veröffentlichung der königlich serbischen Akademie erschienen ist, zusammengefasst und dadurch die auf ein Jahrzehnt auf diesem Gebiet der Himmelsmechanik sich erstreckende Arbeit unserer Belgrader Schule zu eine m schönen Abschluss gebracht. Als ich die für das Verständnis meiner Theorie erforderlichen Lehren der Himmelsmechanik vervollständigte und in der hierzu entsprechenden Form zu einem Ganzen zusammenfügte, führte mich eine Um schau über das bis dahin geleistete zu neuen Entschlüssen, die durch folgende Überlegungen veranlasst wurden.

Im Frühjahr 1938 war meine Abhandlung "Neue Ergebnisse der astronomischen Theorie der Klimaschwankungen" erschienen und ich hatte noch nicht Zeit gefunden, Sonderabdrücke dieser Abhandlung an meine engere Fachgenossen zu versenden, setzte, wohl durch eine in der Meteorologischen Zeitschrift erschienene und von W. Wundt herrührende Besprechung derselben ausgelöst, eine rege Nachfrage nach dieser Arbeit ein. In rascher Folge erhielt ich Briefe auch aus außereuropäischen Ländern, aus Nord- und Südamerika, aus Südafrika und aus Asien, in denen ich um die Übersendung dieser Abhandlung ersucht wurde. Mit 50 Exemplaren, die ich hatte, konnte ich nicht alle diese Wünsche befriedigen. Dies überzeugte mich, dass das Interesse an meiner Theorie rege geblieben ist. Dies bewies mir auch der Umstand, dass im Laufe desselben Jahres meine "Mathematische Klimalehre" ins russische übersetzt und 1939 in 4000 Exemplaren gedruckt worden ist. Ich dachte also darüber nach, wie ich den durch die vorstehenden Begebenheiten mir zur Kenntnis gebrachten Wünschen am besten nachkommen könnte. Meine beiden die Theorie der erdgeschichtlichen Klimate ausführlich behandelnden Schriften ergänzen sich gegenseitig. Der räumliche Umfang meiner "Astronomischer Mittel" wurde schon im Jahre 1927, lange Zeit vor Inangriffnahme dieser Arbeit, festgelegt. Damals ahnte ich nicht, dass sich dieser Rahmen durch die inzwischen erfolgte Lösung neuer Probleme als zu eng erweisen sollte. Aus diesem Grunde und obwohl mir der Her­aus­geber in entgegen kommender Art ausnahmsweise erlaubt hat, den vorgesehenen Umfang meines Beitrages zu überschreiten, bildet diese Veröffentlichung keine zusammenfassende Darstellung meiner For­schungs­er­gebnisse, sondern nur eine Ergänzung meiner "Mathematischen Klimalehre". Es ist aber zu berücksichtigen, dass diese beiden Veröffentlichungen, von denen die erste einen Bestandteil des fünfbändigen "Handbuches der Klimatologie", und die zweite einen solchen des zehnbändigen "Handbuches der Geophysik" bildet, einzelnen Forschern schwer zugänglich sind, weil selbst nur wenige der wissenschaftlichen Anstalten diese beiden viel bändigen Sammelwerke besitzen. Alle diese Erwägungen führten mich zum Entschluss, an eine vollständige zusammenfassende Darstellung meines Lebenswerkes zu schreiten.

Dies ist der Werdegang meines neuen Werkes, in dem alle wichtigsten Ergebnisse meiner For­schun­gen über das Klima der Gegenwart und der Vorzeit mit ihren himmelsmechanischen Grundlagen vereinigt, erweitert und vervollständigt erscheinen und ein zusammenhängendes Ganze bilden, zu dessen vollem Verständnis nur die Kenntnisse der höheren Mathematik und der Vektoranalysis erforderlich sind. Die ersten drei Abschnitte des Werkes sind jenen Grundlagen, also den aus dem Newtonschen Gravitationsgesetz sich ergebenden Konsequenzen und den für meine Theorie ebenfalls wichtigen Lehren der Sphärischen Astronomie gewidmet, die übrigen drei Abschnitte betreffen die aus dem Bestrahlungsgesetz sich ergeben den Schluss­folge­rungen. In dieser Zweiteilung gelangt der Leitgedanke aller meiner For­schun­gen zum sinnfälligen Ausdruck.

Aus diesem Werdegang meines Werkes und aus seinem soeben gekennzeichneten Inhalt ergibt sich auch die Sonderstellung, die das Werk im System der Wissenschaften einnimmt. Die Hauptergebnisse des Werkes sind, wie es seine programmatische Grundidee forderte, ohne Zuhilfenahme irgend welcher Hypothesen aus dem Newtonschen Gravitationsgesetz und aus dem Bestrahlungsgesetz gewonnen worden. Wo es notwendig war, sich auch anderer Doktrinen der Naturwissenschaft zu bedienen, so waren es nur wohl begründete Gesetze der Physik oder anerkannte Lehren der Geophysik. Deshalb gehört das Werk ganz und gar dem Gebiet der exakten Wissenschaften an.

Bei der Berechnung des säkularen Ganges der Erdbestrahlung, der im vorliegenden Werke durch die umfangreiche Tabelle XXV zur vollständigen numerischen Darstellung gebracht wurde, habe ich nur von dem Newtonschen Gravitationsgesetz und von dem Bestrahlungsgesetz Gebrauch machen müssen. Diese beiden Gesetze gehören zu den exaktesten Gesetzen unserer heutigen Naturwissenschaft, weshalb der Berechnung jener Tabelle der Charakter ein es astronomischen Kalküls zukommt. Mit denselben Hilfsmitteln, mit denen man die Zeitpunkte der während der Vorzeit stattgefundenen Sonnen- und Mondfinsternisse zu berechnen pflegt, erscheinen hier die Epochen der einzelnen Phasen des säkularen Ganges der Erdbestrahlung ermittelt. Weil man das Ergebnis der Berechnung der stattgefundenen Finsternisse als Kanon der Finsternisse zu bezeichnen gewöhnt ist, kann man das Ergebnis meiner Berechnungen als Kanon der Erdbestrahlung bezeichnen. Dies rechtfertigt den Haupttitel, den ich meinem Werke gegeben habe. Die ersten zwanzig Kapitel dieses Werkes geben diesen Kanon mit allen seinen theoretischen Grundlagen wieder.

Die letzten drei Kapitel des Werkes sind den Anwendungen dieses Kanons auf das Eiszeitenproblem gewidmet, wie dies im Untertitel des Werkes angegeben ist. Die Anwendungen, die meine Strahlungskurven seitens der Klimatologen und der Geologen erfahren haben, sind zahlreich: ich habe in meinem Buche über hundert diesbezügliche Abhandlungen und Werke anführen und benützen können, in denen man sich über 600 Mal auf mich und noch ausgiebiger auf meine Strahlungskurven beruft. Durch diese Anwendungen greift das auf dem Boden der exakten Wissenschaft fußende Werk auf das Gebiet der beschreibenden Natur­wis­sen­schaften hinüber und bildet dadurch eine Brücke zwischen den exakten und den beschreibenden Natur­wis­sen­schaften, das bisher fehlende Verbindungsglied zwischen der Himmelsmechanik und der Geologie.

Belgrad, März 1941.
M. Milankovitch

Quelle: Milutin Milanković, Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitproblem. Éditions Speciales Tome CXXXIII. Acadédemie Royale Sebe. Belgrade 1942.


Nutation

Herr Milankovitch nähert sich dem Problem der wiederkehrenden Eiszeiten mit klassischer Mecha­nik. Mit dem Gravitationsgesetz analysiert er die Zwei-Körper-Probleme Sonne-Erde und Erde-Mond und erstellt Vektorgleichungen für die Drehbewegungen. Damit erhält er Ausdrücke für die Präzession und die Nutation der Erdachse. Diese Betrachtungen gelten streng nur für punkt­för­mige Massen.

Inzwischen hatte Alfred Wegener die Kontinentaldrifttheorie entwickelt, nach der die Erdoberfläche aus Schollen besteht, die auf einem flüssigen Erdkern schwim­men. Und da die Erde eine Kugel ist und kein Punkt, muss die Verteilung der Massen auf ihrer Oberfläche einen Einfluss auf ihren Drehimpuls haben. Und da eine Änderung des Drehimpulses ein Dreh­moment senkrecht zur Richtung des Dreh­impul­ses bewirkt, wird die Erdachse gekippt: die Schiefe der Ekliptik verändert sich. Damit hatte die Erklärung der Eiszeiten von James Croll in ihrem wesentlichen Punkt ergänzt und dessen Schlußfolgerung widerlegt.

Milankovic Zyklen

Milankovitć schätzt nun anhand der geologisch nach­weis­baren Vereisungen die Zeitparameter der unter­schied­lichen Drehbewegungen ab und erhält die Zyklen der Vereisungen durch die Einstrahlung der Sonnen­energie auf den Polregionen der Erde: die Milankovitć-Zyklen, die den Wechsel zwischen Eis­zeit und Warm­zeit qualitativ beschreiben. Die Neigung der Erdachse zur Ekliptik ändert sich innerhalb von ca. 41.000 Jahren zwischen 22,2° und 24,5°.

In den Natur­wis­sen­schaften muss eine gültige Theorie alle Beobachtungen berücksichtigen und ex­peri­mentell über­prüf­bare Vorhersagen machen. Wie eine Untersuchung eines Eisbohrkerns in der östlichen Antarktis zeigte, sind die Milankovitć-Zyklen tatsächlich nachweisbar. Eine inter­nationale Forscher­gruppe um den Paläoklimatologen Jean-Robert Petit konnte über einen Zeitraum vom 420.000 Jahren nachweisen, dass die Klimaschwankungen mit vorhergesagten Perioden vorkommen. Darüber hinaus stellten sie fest, dass Klima­er­wär­mungen im Beobachtungszeitraum mit Anstiegen der Kon­zen­tra­tion von CO2 und CH4 einhergingen.

Temperatuverlauf

Quelle: J. R. Petit et al.: Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica. Nature, Vol 399, 3 June 1999, S. 429 ff.


J. R. Petit et al.: Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica. Nature, Vol 399, 3 June 1999, S. 429 ff.


Die andere Theorie zur Klimaerwärmung beruht auf der Freisetzung von Kohlendioxid (CO2) durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Der Anstieg der Treibhausgase (CO2 und CH4) soll Wärme in der Atmosphäre binden und so die Temperatur der Erdatmosphäre erhöhen (Treib­haus­effekt). Nun gehört die Wärmekapazität nicht zu den kolligativen Eigenschaften von Gasen. Mir ist aber nicht ver­ständ­lich, warum die Diskussion auf das Kohlendioxid fokus­siert ist: die Wärmekapazität des CO2 ist mit 0,846 kJ·kg-1·K-1 geringer als die der trockenen Luft mit 1,016 kJ·kg-1·K-1. Wasserdampf dagegen hat eine spezifische Wärme von 2,086 kJ·kg-1·K-1. Eine so rigorose wissenschaftliche Theorie wie die von Milankovitć habe ich nicht gefunden.

Allerdings publizierte Svante Arrhenius im Philosophical Magazine and Journal of Science einen Beitrag mit dem Titel "On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground ". Darin untersucht er, ob die Eiszeiten des Tertiär durch Abnahme des Kohlendioxids in der Atmosphäre hervorgerufen worden sind, z. B. durch die Bildung der mächtigen Kalksteinschichten oder durch Bindung in Pflanzen, die dann zu Kohlelagerstätten wurden (Theorie von Arvid Gustaf Högbom). Er analysiert Messungen verschiedener Autoren und interpoliert die Werte der Sonnenenstrahlung bzw. Abstrahlung (Albedo) für verschiedene geographische Breiten und Jahreszeiten. Mir erscheint, er beschreibt (1896!) die Modelle der heutigen Meteorologen und Arrhenius kommt - wen wundert es - zu einem ähnlichen Ergebnis.

Wir haben nun zwei Hypothesen zur Entstehung von Eis­zei­ten: die astronomische und die Kohlen­di­oxid­theorie. Es gibt nur mehr oder weniger polemische Diskussionsbeiträge wie den von Michael Schmitt oder Behauptungen wie die des Umwelt­bundes­amtes. Hilfreich für eine Erkenntnis sind beide nicht. Immerhin wird die astro­nomische Ursache des Klimawandels mindestens von der Helmholtz Klima Initiative in das Kalkül ein­bezo­gen.


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