Wissenschaft kompakt

Geschichte der Meteorologie - Teil 10: Meteorologie Ende des 18.
Jahrhunderts (a)



Der Fokus in diesem Teil der Serie zur Geschichte der Meteorologie
liegt auf Entwicklungen der Meteorologie Ende des 18. Jahrhunderts,
welcher in zwei Teilbereichen vorgestellt wird. Erstmals wurde ein
internationales Netzwerk von Wetterbeobachtern realisiert und die
Zusammensetzung der Luft untersucht.



Im letzten Thema des Tages zur Geschichte der Meteorologie wurde die
Entwicklung der Meteorologie um das Jahr 1750 beschrieben. In diesem
Teil der Serie kommen wir in der Geschichte nur langsam vorwärts. Der
Fokus liegt nun in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts. Neben
Beiträgen zur allgemeinen Meteorologie richtet sich der Blick auf das
erste größere meteorologische Messnetz sowie auf die Entdeckung der
Stoffe in bzw. der stofflichen Zusammensetzung der Luft.

Der kroatische Mathematiker, Naturphilosoph und jesuitische Priester
Rugjer Josip Boskovic (1711-1787) aus der Republik Ragusa (heute
Dubrovnik) verfasste rund 70 Abhandlungen zu zahlreichen Themen,
darunter Optik, Astronomie, Gravitation, Meteorologie, Trigonometrie,
Geodäsie und Baustatik. Er zählt zu den letzten Universalgelehrten.
Boskovic führte Beobachtungen der Aurora borealis durch und schätzte
die Höhe der Aurora auf etwa 1000 km. Darüber hinaus stellte er
einige Hypothesen über die Ursachen der Aurora auf.

Der französische Philosoph und Schriftsteller Denis Diderot
(1713-1784) lieferte in der "Encyclopedie, ou Dictionnaire raisonné
des Sciences, des Arts et des Metiers" eine der frühesten
Definitionen der modernen Meteorologie. Er schrieb: "Aus der mit den
Sinnen durchgeführten Untersuchung von Wind, Regen, Hagel, Donner
usw. ging die Betrachtung zur Ermittlung ihrer Ursprünge, Ursachen,
Auswirkungen usw. über und brachte die Wissenschaft hervor, die als
Meteorologie bezeichnet wird." Diderot erörterte auch "Meteore"
(Meteores, comme vents, pluies, tempetes, tonnerres, aurores boreales
usw. - "Meteore", wie Winde, Regen, Stürme, Donner, Nordlichter
usw.). In der Sprache jener Zeit bezeichnete der Begriff "Meteor"
allgemein "einen Körper oder das Erscheinen eines Körpers in der
Atmosphäre, der aus dort schwebenden Stoffen gebildet wird". Das
heutige Wort "Meteorologie" hat seinen Ursprung in diesem Sinne des
Wortes "Meteor".

Der französischer Mathematiker Jean-Baptiste le Rond d'Alembert
(1717-1783) leistete Pionierarbeit bei der Anwendung partieller
Differentialgleichungen in der Erforschung von Strömungsbewegungen.
Seine Arbeiten zu diesem Thema erschienen erstmals in einer Studie
über Winde mit dem Titel "Réflexions sur la cause générale des vents"
(Überlegungen zur allgemeinen Ursache der Winde), die er 1747 der
Berliner Akademie vorlegte. Darin ging d'Alembert davon aus, dass die
Winde durch Gezeiteneinflüsse auf die Atmosphäre entstehen und dass
die Erwärmung nur eine untergeordnete Rolle spielt. Heute weiß man,
dass die Erwärmung durch die Sonne der entscheidende Antrieb für die
atmosphärische Zirkulation und die Winde ist. Dennoch war d'Alemberts
Arbeit mathematisch fundiert und stellte erstmals die
Bewegungsgleichungen einer inkompressiblen Flüssigkeit auf der
zweidimensionalen Erdoberfläche dar, dargestellt in sphärischen
Koordinaten.

Der preußische Philosoph Immanuel Kant (1724-1804) aus Königsberg
gilt als der größte Philosoph der Neuzeit. Er interessierte sich auch
für Naturwissenschaften. Er veröffentlichte Werke zur Ästhetik und
Ethik sowie zu einer Vielzahl wissenschaftlicher Gebiete, darunter
Physik, Astronomie, Geologie, Meteorologie, Anthropologie und
Psychologie. In seinem Werk "Logik, Physische Geographie, Pädagogik"
beschreibt er Prinzipien ozeanischer und atmosphärischer Strömungen.

Der kurpfälzische Kurfürst Karl Theodor (1724-1799) gründete 1780 das
erste internationale Netzwerk von Wetterbeobachtern, bekannt als
"Societas Meteorologica Palatina" oder "Mannheimer Meteorologische
Gesellschaft" als dritte Klasse der Kurpfälzischen Akademie der
Wissenschaften in Mannheim. In der Gründungsurkunde heißt es: "Die
Wissenschaften, die einen unmittelbaren Einfluss auf des Menschen
Leben und seine tägliche Beschäftigung haben, verdienen eine
besondere Beachtung, Aufmerksamkeit und Fürsorge. Aus diesen Gründen
haben Seine Kurfürstliche Durchlaucht die Witterungslehre ihres
höchsten Schutzes gewürdigt und Anstalten treffen lassen, dass an
mehreren wichtigen Orten der kurfürstlichen Erblanden, auch in
anderen Gegenden Europas und der übrigen Weltteile künftig mit
gleichartigen Instrumenten tägliche Beobachtungen gemacht und
eingesammelt werden." Erster Sekretär wurde der kurpfälzische
Meteorologe, Physiker und Sprachwissenschaftler Johann Jakob Hemmer
(1733-1790).

Sämtliche Beobachter wurden auswärtige Mitglieder der Kurpfälzischen
Akademie der Wissenschaften. Jeder Beobachter erhielt auf
kurfürstliche Kosten einheitliche Messinstrumente,
Beobachtungsanleitungen und Formulare zur Erfassung der Daten, um
eine Vergleichbarkeit der Messergebnisse zu gewährleisten. Die von
Mannheim aus unentgeltlich zur Verfügung gestellten Messinstrumente
waren zwei Thermometer, ein Barometer, ein Hygrometer und eine von
Hemmer in Mannheim geeichte Deklinationsnadel. Weitere
Messinstrumente wie Elektrometer zur Messung der Luftelektrizität,
Windmesser, Regenmesser und Verdunstungsmesser sollten vor Ort an den
Messstationen selbst hergestellt werden. Sämtliche Messungen sollten
zu bestimmten Uhrzeiten erfolgen, täglich um 7, 14 und 21 Uhr, die
als sogenannte Mannheimer Stunden bekannt wurden. Darüber hinaus
waren phänologische und nosologische Beobachtungen vorgesehen
(Austrieb, Blüte und Fruchtzeiten von Pflanzen, Ankunft und Abflug
von Zugvögeln, Veränderungen und Krankheiten bei der Bevölkerung).
Den Transport der Pakete und Briefe übernahm die kurpfälzische
Diplomatenpost. Insgesamt wurden 39 Stationen eingerichtet, die
meisten in Mitteleuropa. Die westlichsten Station waren in Bradford
und Cambridge (beide Massachusetts) in den Vereinigten Staaten sowie
in Godthaab (Nuuk) auf Grönland. Die östlichste Station war in
Pyschminsk (in der heutigen Region Swerdlowsk) im Uralgebirge im
Russischen Reich. Das Projekt scheiterte 1795.

Der Mathematiker, Physiker, Astronom und Philosoph Johann Heinrich
Lambert (1728-1777) aus dem damals zur Alten Eidgenossenschaft
gehörenden Mülhausen im Elsass vertrat die Auffassung, dass man in
der Meteorologie wie auch schon in der Astronomie zunächst
periodische Phänomene beobachten und dann versuchen sollte, ihre
Gesetzmäßigkeiten abzuleiten. Nachfolgend sollte schließlich
schrittweise die Theorie erweitert werden. Um mehr und bessere
meteorologische Daten zu erhalten, schlug Lambert 1771 vor, ein
weltweites Netz von Wetterstationen aufzubauen, in denen die
verschiedenen Wetterbedingungen (Regen, Bewölkung, Trockenheit, etc.)
erfasst werden sollten. Diese Methoden finden bis heute Anwendung. Er
widmete sich zudem der Verbesserung der Messinstrumente und der
Entwicklung präziser Konzepte für den Fortschritt der Meteorologie.
Dies führte zu seinen 1769 und 1771 veröffentlichten Werken über
Hygrometrie und Hygrometer.

Der Mathematiker, Astronom und Abolitionist Benjamin Banneker
(1731-1806) aus der Provinz Maryland gilt als erster
afroamerikanischer Wissenschaftler. Er eignete sich seine
naturwissenschaftlichen Fähigkeiten weitestgehend selbst an. Seinem
astronomischen Interesse folgend, nutzte er seine mathematischen
Fähigkeiten, um alle für einen Almanach notwendigen Berechnungen
anzustellen. In seinem ersten Almanach 1792 fanden sich Informationen
über Sonnenfinsternisse sowie Sonnenauf- und -untergangszeiten, dazu
Wettervorhersagen, erwartete jahreszeitliche Wetterveränderungen und
Vorschläge zu wetterbezogenen Themen wie dem Anbau von Nutzpflanzen.
Sein Almanach wurde in Nordamerika sehr beliebt und war sogar in
England und Frankreich bekannt. Banneker veröffentlichte ihn über
einen Zeitraum von zehn Jahren jährlich.

Der britische Wissenschaftler James Six (1731-1791) ist bekannt für
seine Erfindung des Six-Thermometers im Jahr 1780, das allgemein als
Maximal-Minimal-Thermometer bekannt ist. Er führte gemeinsam mit dem
britischen Geistlichen Sir John Cullum (1733-1785) eine Reihe von
thermometrischen Messungen an der Kathedrale von Canterbury durch.
Diese Experimente zeigten, dass die Temperatur in Bodennähe nachts,
insbesondere in klaren Nächten, kälter wurde als die Luft darüber -
ein Phänomen, das heute als Strahlungskühlung des Bodens bekannt ist
und das Six als "außergewöhnlich" bezeichnete.

Der Name des Mathematikers Joseph-Louis Lagrange oder Giuseppe Luigi
Lagrangia (1736-1813) aus dem Piemont steht in Verbindung mit einem
gängigen Bezugssystem, das in der Strömungsmechanik und der
Atmosphärenforschung verwendet wird und als Lagrange-Bezugssystem
bekannt ist. In diesem System werden Messungen entlang der
Strömungsbewegung vorgenommen, und die Bewegungsgleichungen werden in
Bezug auf einen Punkt geschrieben, der sich mit der Strömung bewegt.
In der modernen Meteorologie hat sich der Lagrange-Ansatz in Modellen
der Atmosphäre im Bereich der numerische Wettervorhersage als sehr
nützlich erwiesen.

Die folgenden beschriebenen Wissenschaftler leisteten einen
erheblichen Beitrag zum allgemeinen Verständnis des Aufbaus der Luft,
wenn auch die erste breit aufgestellte Theorie des Phlogistons sich
im Nachgang als Irrtum erwies.

Der britische Physiker und Chemiker Joseph Black (1728-1799) fand
1761 heraus, dass Eis beim Schmelzen Wärme aufnimmt, ohne dabei seine
Temperatur zu verändern. Einige Jahre zuvor entdeckte er beim
Erhitzen von Kalkstein Kohlendioxid ("fixe Luft") und erkannte, dass
es schwerer als Luft war, die Verbrennungsflamme löschte, bei der
Atmung entstand und Tiere tötete.

Der britische Physiker und Chemiker Henry Cavendish (1731-1810) aus
Nizza Henry Cavendish war ein englischer Physiker und Chemiker. Er
führte zahlreiche Experimente mit Gasen durch und war der Erste, der
eine grobe Zusammensetzung der Atmosphäre ermittelte: etwa 4/5
"phlogistische Luft" (nach heutigem Verständnis hauptsächlich
Stickstoff) und 1/5 "dephlogistische Luft" (Sauerstoff). Cavendish
zeigte außerdem, dass Wasser aus "entzündbarer Luft" (Wasserstoff)
und dephlogistisierter Luft besteht (Hinweis: zur Phlogiston-Theorie
siehe Teil 8 der Serie Geschichte der Meteorologie). Cavendish
interessierte sich für angewandte Wissenschaften, darunter
verschiedene Aspekte der Meteorologie. Mitte der 1770er Jahre führte
er Untersuchungen zur Wärme durch. Unter Verwendung der
meteorologischen Instrumente der Royal Society entwickelte er
Korrekturen für Thermometeranzeigen, um diese genauer zu machen. 1783
veröffentlichte er eine Methode zur Bestimmung des Gefrierpunkts von
Quecksilber (das unter sehr kalten Bedingungen gefrieren kann,
wodurch Quecksilberthermometer bei diesen Temperaturen unbrauchbar
werden). Bei einem Ballonaufstieg am 30. November 1784 in London
wurden mehrere atmosphärische Messungen durchgeführt und zudem
Luftproben in verschiedenen Höhen entnommen. Cavendish führte eine
chemische Analyse der Proben durch, um die Zusammensetzung der Luft
in diesen verschiedenen Höhen zu bestimmen. Cavendish entwickelte
eine Theorie der Partialdrücke, veröffentlichte diese jedoch nie. In
einer 1790 veröffentlichten Arbeit schätzte er die Höhe der Aurora
mithilfe der Triangulation auf 80-112 km. Ihm gelang es 1797 als
erstem, in einem Experiment mittels einer Gravitationswaage mit zwei
Körpern bekannter Masse ihre gegenseitige Anziehung zu beobachten,
aus dem später die Gravitationskonstante bestimmt werden konnte.
Indirekt konnte so auch auf die Masse der Erde geschlossen werden.

Der britische Theologe, Philosoph, Chemiker und Physiker Joseph
Priestley (1733-1804) untersuchte die Eigenschaften von Gasen und
entdeckte mehrere neue Gase, darunter 1774 eines, das er
"dephlogistisierte Luft" nannte. Er war der Ansicht, dass es sich
dabei in gewisser Weise um eine besonders reine Form von Luft
handelte, untersuchte dessen Eigenschaften jedoch nicht weiter. Heute
ist es als Sauerstoff bekannt und damit gilt Priestley als der
Entdecker von Sauerstoff.

Der Apotheker und Chemiker Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) aus
Schwedisch-Pommern führte in einer Apotheke in Uppsala ab 1770
chemische Experimente durch. Ein Jahr nach und unabhängig von
Priestley entdeckte er dabei den Sauerstoff und als erster
Wissenschaftler Stickstoff als Bestandteile der Luft. Seine
Entdeckung veröffentlichte er 1777 in seinem einzigen Buch "Chemische
Abhandlung von der Luft und dem Feuer".

Der französische Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794)
wird oft als "Vater der modernen Chemie" bezeichnet. Vorangegangene
Experimente mit Luft durch Priestley und Cavendish führten zu der
Feststellung, dass Luft zu etwa 80 % aus "phlogistischer Luft" und zu
20 % aus "dephlogistischer Luft" besteht (siehe Teil 10 der Serie
Geschichte der Meteorologie). Lavoisier wiederum untersuchte einige
Eigenschaften dieser beiden Gase: Das eine unterstützt Verbrennung
und Oxidation (dephlogistische Luft, die er "Oxygene", Sauerstoff,
nannte), während das andere inert (träge) ist (phlogistische Luft,
welche er mit "Azote", Stickstoff, bezeichnete). Lavoisier führte
auch Experimente mit Wasser durch und kam 1782 zu dem Schluss, dass
es aus Wasserstoff (Cavendishs "entzündbare Luft") und Sauerstoff
besteht. Er entwickelte zwischen 1777 und 1789 seine Theorie der
Sauerstoffverbrennung, nach der bei einer Verbrennung nicht
Phlogiston entweicht, sondern Sauerstoff gebunden wird und widerlegte
damit die Phlogistontheorie. Lavoisiers zweite wissenschaftliche
Leidenschaft galt der Meteorologie. Im Alter von 20 Jahren begann er,
in seinem Haus barometrische Beobachtungen durchzuführen, und
erweiterte diese Arbeit später um Messungen von Luftdruck,
Temperatur, Luftfeuchtigkeit sowie Windgeschwindigkeit und -richtung.
Mit einer Idee, die ihrer Zeit weit voraus war, setzte er sich für
die Schaffung eines weltweiten Netzwerks von Wetterstationen ein und
war an der Gründung eines informellen Netzwerks von
Wetterkorrespondenten in Frankreich und anderen Teilen Europas
beteiligt. Dieses Netzwerk versorgte das "Journal de Paris" mit
Wetterbeobachtungen, die es ab 1777 zu veröffentlichen begann. "Mit
all diesen Informationen", schrieb Lavoisier, "ist es fast immer
möglich, ein oder zwei Tage im Voraus mit einer recht hohen
Wahrscheinlichkeit vorherzusagen, wie das Wetter werden wird. Man
geht sogar davon aus, dass es nicht unmöglich sein wird, tägliche
Vorhersagen zu veröffentlichen, was für die Gesellschaft sehr
nützlich wäre" (Oeuvres, 3, 771, veröffentlicht 1865). 1776 stellte
Lavoisier fest, dass einige Temperaturwerte, die das 1732 entwickelte
Reaumur-Thermometer anzeigte, nicht mit denen übereinstimmten, die
mit neueren Instrumenten ermittelt wurden. Er legte daher genaue
Regeln für die Herstellung und Skalierung von Thermometern fest und
übergab der Akademie der Wissenschaften zwölf Standardmodelle.
Lavoisier beschäftigte sich auch mit der atmosphärischen Elektrizität
und der Entstehung von Gewittern und wies 1781 mit Kollegen, unter
anderem Volta, nach, dass Wasserstoff, Stickstoffmonoxid,
Kohlendioxid und Wasserdampf beim Übergang vom flüssigen in den
gasförmigen Zustand elektrische Ladungen abgeben, die mit einem
Elektrometer gemessen werden können.

Der Physiker Alessandro Volta (1745-1827) aus der Lombardei leistete
wichtige Beiträge zur Meteorologie und zur Erforschung von Gasen,
insbesondere durch seine Entdeckung des Methans. Im Jahr 1783 zeigte
Volta, dass sich Luft bei steigender Temperatur mit konstanter
Geschwindigkeit ausdehnt. Er veröffentlichte dieses Ergebnis, doch
seine Arbeit wurde ignoriert und geriet in Vergessenheit. Volta ist
vor allem bekannt für die Erfindung der Voltaschen Säule, der ersten
funktionierenden Batterie. Im Rahmen seiner Forschungen zu Batterien
entwickelte Volta mehrere neue Geräte, unter anderem ein Elektrometer
zur Messung der atmosphärischen Elektrizität.

Der britische Chemiker und Botaniker Daniel Rutherford (1749-1819)
bestätigte 1772 Scheeles Entdeckung von Stickstoff. Mehrere Versuche
mit abgeschlossener Luft zeigten, dass diese nach einer erfolgten
Verbrennung keine weitere mehr zuließ. Nach seiner Darstellung wurde
Phlogiston in die Luft abgegeben, wobei Kohlendioxid gebildet wurde.
Sobald das Kohlendioxid später absorbiert war, war die Luft immer
noch erfüllt von Phlogiston. Tatsächlich war die Luft nach ihrer
Auffassung gesättigt, so dass Objekte nicht mehr brennen konnten.
Aufgrund dieser Theorie nannte Rutherford das neu isolierte Gas
"phlogistische Luft". Heute ist es als Stickstoff bekannt.

Das nächste Thema des Tages wird den zweiten Abschnitt zur
Meteorologie Ende des 18. Jahrhunderts behandeln.


Dipl.-Met. Markus Eifried

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 12.07.2026

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst