Die Entdeckung der Kosmischen Strahlung

4.2.7   Die siebente Fahrt - Die Entdeckung der Kosmischen Strahlung

Der Aufstieg vom 7. August, 1912 war als reine Hochfahrt geplant. Hess interessierte sich nicht mehr für ein längeres Verweilen in einer niedrigen Höhe, um eine große Menge an statistisch gesicherteren Daten zu erhalten, sondern seine Begeisterung galt jetzt allein dem Verlauf der Intensität der ionisierenden Strahlen in der Atmosphäre. Um wirklich große Höhen erreichen zu können war Wien aus zwei Gründen kein optimaler Startplatz. Zum ersten wurde vom k. u. k. Aeroklub ein nicht sehr tragkräftiges Leuchtgas zum Befüllen der Ballone verwendet, zum zweiten waren die meteorologischen Bedingungen aus verschiedenen Gründen für ein Aufsteigen in große Höhen eher ungünstig.

Daher entschloss Hess, dieses Mal von Aussig an der Elbe aus zu starten, einem an der Elbe gelegenen Ort im nördlichen Böhmen. Er bekam den mit 1680 m³ Wasserstoff gefüllten Ballon Böhmen zur Verfügung gestellt, mit dem um 06:12 Uhr morgens gestartet wurde. Der Ballonführer war der altbewährte Hauptmann W. Hoffory, E. Wolf übernahm wieder die meteorologische Beobachtung, und als luftelektrischer Beobachter war Hess dabei. Sie trieben in nördliche Richtung davon und erreichten im Laufe des Vormittags in der Gegend des Schwielochsees eine maximale Höhe von 5350 Metern. Hess litt trotz zusätzlicher Sauerstoffinhalation derartig schwer unter der Höhenkrankheit, dass er bereits um 12:15 Uhr wieder landen musste - einen weiteren Versuch einer Hochfahrt hat er dann anderen überlassen.

Am Aufstiegsort konnte Hess dieses Mal keine vorbereitenden Messungen durchführen, doch konnte er direkt nach der Landung unter dem noch nicht aufgerissenen Ballon einige Messungen durchführen, die zeigten, dass Ballon und Ballast durchaus nicht kontaminiert waren.

Diese Fahrt erfolgte ausnahmsweise nicht bei ausgesprochenem Schönwetter. Die Sonne hielt sich während des gesamten Fluges hinter einer sehr hohen Altocumulusdecke verborgen. Diese ungewöhnlich hoch liegende Wolkendecke dürfte ihre untere Grenze in einer Höhe von mindesten 6000 Metern gehabt haben. Auf jeden Fall befand sich der Ballon während der ganzen Fahrt niemals selbst in einer Wolke, was Hess mit Entschiedenheit festhielt, da er aus Berichten wusste, dass in Wolken auf Grund noch ungeklärter Phänomene die ionisierende Strahlung stark zunehmen konnte.

Abbildung 4-15 Die siebente Ballonfahrt von Viktor Hess

Bei seiner siebenten Fahrt stieg Hess von Karbitz westlich von Aussig an der Elbe auf. Die Fahrt führte ihn nach Norden über die sächsische Grenze bei Peterswalda, dann ging es weiter über Struppen bei Pirna, Hohnstein-Ehrenberg, Bischofswerda, Hoyerswerda, Kottbus und den Schwielochsee. Dann landete er bei Piskow am Scharmützelsee, 50 km östlich von Berlin.

Nach dieser Fahrt hatte Hess endlich die Gelegenheit, in knapper Folge über große Höhenunterschiede erworbene Messwerte zu vergleichen.

Die Betrachtung der Ergebnisse der Apparate I und II ergibt zunächst, dass die Strahlung in einer Höhe von 1400 bis 2500 Metern in etwa ebenso groß wie die an der Erdoberfläche vorgefundene ist. Dann aber beginnt mit einem weiteren Aufstieg eine dramatische Zunahme der Strahlungsleistung! In 3600 Metern relativer Höhe war die von Hess gemessene Strahlung bereits um 4 bis 5 J höher als am Boden. Auch der dünnwandige Apparat, bei dem die aus Elektronen bestehende β-Strahlung teilweise wirksam werden konnte, zeigte eine deutliche Erhöhung der beobachteten Werte. In einer relativen Höhe von 1400 bis 2500 Metern war aus dem Messwerten bereits eine Zunahme von 3 bis 4 J ersichtlich, wo die beiden anderen Apparate, druckdicht und dickwandig wie sie waren, nur eine geringfügige Zunahme anzeigten. Der Anstieg der Messwerte im dünnwandigen Apparat ist freilich noch um einiges augenscheinlicher, wenn man die Werte auf normale Dichte der Luft im Ionisationsvolumen reduziert. Dann ist der Wert in einer Höhe von 3600 Metern bereits fast doppelt so groß wie am Boden. Die Messung mit dem Apparat III fand um 10:45 Uhr ein abruptes Ende, als der höhenkranke Hess in einer ungeschickten Bewegung kurz vor dem Ablesen in Maximalhöhe das Messgerät entlud.

Bei den Gamma-Strahlenapparaten I und II wurden während der 1½ Stunden, da der Ballon sich in einer Höhe von 4400 bis 5350 Metern aufhielt, die ungemein hohen Strahlungswerte von 40.7 und 31.8 J abgelesen, die also bereits mehr als doppelt so groß wie an der Erdoberfläche waren. Auch beim dann rasch erfolgenden Abstieg wurden in der Höhe von 4400 Metern die recht hohen Werte von q^I=28.1 J und q^II=22.7 J gefunden. Beim weiteren, ziemlich raschen Fall von etwa 2 m·s^-¹ wurde im Apparat I der sehr niedrige Wert von 9.7 J gemessen, während Apparat II einen durchaus normalen Wert anzeigte. Hess folgerte daraus, dass es sich keineswegs um eine der schon oft beobachteten zufälligen Schwankungen der untersuchten Strahlung handeln dürfte, sondern er nahm einige ähnliche Beobachtungen zusammen, wo Apparat I einen weitaus geringeren Wert anzeigte als Apparat II (Fahrt 1, Beobachtung Nr. 3; Fahrt 2, Beobachtung Nr. 13; Fahrt 7, Beobachtung Nr. 9,10), zählte eins und eins zusammen und folgerte, dass wohl die etwas dickeren Fäden des Elektrometers des Strahlenapparates I eine gewisse Steifigkeit und damit größere Trägheit als die des Apparates II aufweisen dürften.

Kurz vor der Landung wurden in der Höhe von etwa 150 Metern wieder leicht erniedrigte Werte von q^I=11.9 J und q^II=10.7 J gemessen, was die bereits öfter strapazierte Theorie unterstützt, dass die durch die Erdrinde verursachte radioaktive Strahlung auf ihrem Wege durch die Atmosphäre absorbiert und verringert wird. Die unmittelbar nach der Landung direkt unter dem noch gefüllten Ballon am Landungsorte erhaltenen Messwerte sind wiederum ganz normal.

Das wichtigste Resultat, das für Hess aus den Ergebnissen dieser Fahrt zu ziehen war, lautete, dass in Höhen jenseits der 3000 Meter von allen drei Apparaten übereinstimmend eine deutliche Zunahme der durchdringenden Strahlung angezeigt wurde. Da Hess nicht erwarten konnte oder wollte, dass sich gerade in Höhen um die 5000 Metern viel mehr radioaktive Zerfallsprodukte ansammeln wollten, als in den unteren Luftschichten, so war für ihn die Annahme nicht mehr von der Hand zu weisen, dass eine Strahlung von sehr hoher Durchdringungskraft von oben her in die Atmosphäre der Erde eindringt.