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Für diese zweite Fahrt hatte Viktor Hess sich vorgenommen, über lange Zeit in gleicher Höhe verweilend zu messen, um einerseits eine große Anzahl von Messwerten für eine bessere Statistik der Ergebnisse zu erhalten, und um andererseits eventuellen Schwankungen der Strahlung auf die Spur zu kommen. Wegen der einfacheren meteorologischen Bedingungen bei Nacht, die das stabile Manövrieren des Ballons erleichtern, entschieden sich Hess und sein Ballonführer Hauptmann W. Hoffory, diesen Flug bei Nacht zu unternehmen. Der Start erfolgte dann um 10:59 Uhr abends im Wiener Prater, und durch geschicktes Manövrieren gelang es, den Ballon tatsächlich über 6 Stunden in fast gleichbleibender Höhe zwischen 300 und 350 Meter zu halten.
| Beob. Nr. |
Zeit |
Mittlere Höhe [m] |
Beobachtete Strahlung [J] |
Anmerkung |
| absolut |
relativ |
Apparat I
qI [ J ] |
Apparat II
qII [ J ] |
Apparat III |
| qIII [ J ] |
qIIIred [ J ] |
| 1 |
16:40 - 17:40 |
156 |
0 |
15.6 |
11.5 |
- |
- |
Vor dem Aufstieg am Klubplatz |
| 2 |
17:40 - 18:40 |
18.7 |
11.8 |
21.0 |
21.0 |
| 3 |
18:40 - 21:30 |
17.8 |
11.6 |
19.5 |
19.5 |
| 4 |
21:30 - 22:30 |
17.8 |
11.3 |
20.0 |
20.0 |
| 5 |
23:26 - 00:26 |
300 |
140 |
14.4 |
9.6 |
19.4 |
19.8 |
|
| 6 |
00:26 - 01:26 |
350 |
190 |
16.2 |
9.9 |
17.4 |
17.9 |
| 7 |
01:26 - 02:26 |
300 |
140 |
14.4 |
10.1 |
17.7 |
18.1 |
| 8 |
02:26 - 03:32 |
330 |
160 |
15.0 |
9.6 |
18.2 |
18.7 |
| 9 |
03:32 - 04:32 |
320 |
150 |
14.4 |
9.8 |
18.5 |
19.0 |
| 10 |
04:32 - 05:35 |
300 |
70 |
17.2 |
13.3 |
20.6 |
21.0 |
| 11 |
05:35 - 06:35 |
540 |
240 |
17.8 |
11.8 |
19.6 |
20.8 |
| 12 |
06:35 - 07:35 |
1050 |
800 |
17.6 |
10.0 |
18.1 |
20.3 |
| 13 |
07:35 - 08:35 |
1400 |
1200 |
12.2 |
8.8 |
17.3 |
20.3 |
| 14 |
08:35 - 09:35 |
1800 |
1600 |
17.5 |
10.9 |
17.3 |
21.3 |
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Abbildung 4-5 Ballonfahrt Viktor Hess, 20. und 21. Mai, 1912
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Das wesentliche Ergebnis dieser Ausfahrt war, dass in geringen Höhen über dem Boden die Intensität der ionisierenden Strahlung tatsächlich abnimmt. Der durchschnittliche Ionisationswert lag in den sechs Stunden vor dem Aufstieg beim Apparat I bei qI=17.5 J und beim Apparat II bei qII=11.6 J, beim Apparat III bei qIII=20.2 J. Bei den Messungen 5 bis 9, die in sämtlich in Höhen zwischen 140 und 190 Metern gemacht wurden, ergeben sich gemittelt folgende Werte: qI=12.6 J, qII=9.8 J, qIII=18.24 J. Im Mittel beträgt die Differenz 2.8±1.7 J. Diese Abnahme der Ionisation der Luft ist dadurch erklärbar, dass der Anteil der γ-Strahlung, der von den radioaktiven Elementen der Erdoberfläche stammt, beim Weg durch die Atmosphäre absorbiert wird. Bei einem Weg von 160 Metern durch die Atmosphäre wird γ-Strahlung, wie Eve berechnet und Hess verifiziert hatte, auf 24 % des ursprünglichen Wertes abgeschwächt. Bei den 2 J Differenz handelt es sich anscheinend um die entsprechenden 76 %, die von der ionisierenden Strahlung der Erdoberfläche am Weg durch die Atmosphäre absorbiert werden! Die gesamte γ-Strahlung der Erde dürfte daher in den Zinkgefäßen eine Ionisation von etwa 3 J verursachen!
Hess konstatierte für Ungenauigkeiten, die durch Ablesefehler verursacht waren, Werte von maximal 14 % bei Apparat I, 9 % bei Apparat II und 5.4 % bei Apparat III.
Bei den Messungen wurden jetzt Schwankungen festgestellt, die auf jeden Fall außerhalb dieser Prozentbeträge lagen. Bei Beobachtung Nr. 13 blieb Apparat I um 40 % hinter seinem Durchschnitt, und auch Apparat II zeigte gleichzeitig eine Abnahme von 2 J. Es wies alles darauf hin, dass es sich dabei um eine Schwankung der Intensität der Strahlung selbst handelte. Dass der Apparat III gleichzeitig keine größere Änderung der Strahlungsintensität anzeigte, lag wohl zum Teil am etwas veränderten Verhalten der weicheren Strahlungskomponenten.
Eine zweite zweifellos reelle Schwankung der Strahlung wurde bei der Beobachtung Nr. 10 gefunden, wo alle Messwerte um einige J zunehmen. Diese Zunahme hängt jedenfalls nicht mit der größeren Nähe zur Erde zusammen, die sich hier auf 70 Meter beläuft, da dies allen anderen bisher gemachten Beobachtungen widersprechen würde.
Nachdem Pacini am Erdboden und auch über dem Meer ebenfalls solche Schwankungen festgestellt hatte, wollte Hess nicht länger an ihnen und ihrer Ursache in der Strahlung zweifeln. Um so mehr nicht, als diese Schwankungen von keinerlei meteorologischen Veränderungen begleitet waren, die diese hätten bedingen können.
Mit dem weiteren Gewinnen an Höhe stiegen auch die Ionisationswerte wieder an, bis sie bei 800 bis 1600 Meter ähnliche Werte wie an der Erdoberfläche erreichten.
Eine wesentliche Erkenntnis aus jener Nacht war, dass die radioaktive γ-Strahlung der Erdrinde keineswegs den überwiegenden Teil der Gesamtstrahlung ausmacht. Außerdem zeigten sich Schwankungen der Strahlung, die darauf hinweisen, dass außer den radioaktiven Substanzen der Erde und der Atmosphäre noch eine andere Strahlungsquelle vorhanden sein muss. Letztlich zeigt sich in Höhen von 800 bis 1000 Metern wieder eine kleine Zunahme der Strahlung, weshalb die Möglichkeit der Existenz einer von oben kommenden Strahlung nicht auszuschließen ist.
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Abbildung 4-6 Die zweite Ballonfahrt von Viktor Hess
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Diese Fahrt führte von der Praterwiese zunächst nach Süden. Von dort ging es wieder in nördliche Richtung über Klosterneuburg nach Stockerau und dann mit zunehmender Geschwindigkeit über Russbach und Guntersdorf hinweg über die mährische Grenze bis nach Pausram südlich von Brünn.
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