Artikel über die Herstellung und Verwendung von Heimwetterstationen werden regelmäßig auf Giktime veröffentlicht. Ich beschloss, mit dem Trend Schritt zu halten und auch eine Geschichte über die Wetterstation zu schreiben, die vor meinem Fenster hängt - über das Sturmglas.
Kurz gesagt, ein Sturmglas ist eine Flasche mit einer Kampferlösung, mit der das Wetter im 19. Jahrhundert überwacht wurde. Es gibt viele Informationen im Netzwerk über ihn - aber die Beschreibungen des Arbeitsprinzips werden normalerweise auf das Esoterische reduziert "haben keine vollständige wissenschaftliche Erklärung erhalten". Vor einigen Jahren las ich über Sturmglas, interessierte mich, machte eines für mich selbst, experimentierte mehrere Tage zu Hause, hängte dann die Flasche aus dem Fenster und beobachtete das Verhalten im zweiten Jahr unter realen Bedingungen.
Die Erklärung des Funktionsprinzips erwies sich als unglaublich einfach, und das Gerät selbst war empfindlich genug, so dass ich beim Betrachten verstehen konnte, wie man sich beim Verlassen des Hauses anzieht.
Stormglass ist vor allem Captain Fitzroy bekannt, der Darwin auf eine Weltreise mitgenommen hat. Kurz gesagt, Sturmglas ist eine Lösung von Kampfer in verdünntem Alkohol unter Zusatz anorganischer Salze. Die Lösung ist instabil, und wenn sich die Wetterbedingungen ändern, fallen Kampferkristalle heraus, deren Menge und Form zur Beurteilung des Wetters verwendet werden können.
Ich fand keine klaren Erklärungen für das Funktionsprinzip des Sturmglases im Internet, aber im Allgemeinen war klar, dass die wichtigsten "Betriebsfaktoren" des Wetters Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, Sonneneinstrahlung und möglicherweise auch so etwas wie ein elektromagnetisches Feld waren. Es ist bekannt, dass in alten Wetterstationen Sturmgläser normalerweise versiegelte Flaschen waren, was bedeutet, dass sie Druck und Feuchtigkeit nicht messen konnten. Im sichtbaren Teil des Spektrums ist die Sturmglaslösung transparent, und der Glaskolben lässt ultraviolettes Licht nicht gut durch, sodass eine Reaktion auf Sonnenlicht ebenfalls unwahrscheinlich ist. Es war schwieriger, den Einfluss elektromagnetischer Felder oder wissenschaftlich unbekannter Faktoren auf die Lösung auszuschließen - dennoch schien es mir am wahrscheinlichsten, dass das Sturmglas auf Temperaturschwankungen reagiert.
Mein Sturmglas zeigt, dass es jetzt kühl ist und allmählich kälter wird.
Ich habe schon vor der Herstellung meiner Flasche darüber nachgedacht. Die ersten Experimente zeigten, dass ich Recht hatte. Tatsache ist, dass die Löslichkeit von Kampfer in einer Mischung aus Alkohol und Wasser stark von der Temperatur abhängt: Es reicht aus, die Lösung leicht zu erwärmen, und sie wird transparent, es reicht aus, um sie abzukühlen, und der gesamte Kolben wird mit weißen Kampferflocken gefüllt. Gleichzeitig wurde das Prinzip, nach dem die Zusammensetzung der Lösung ausgewählt wurde, klar: Das Verhältnis der Mengen an Alkohol und Wasser wurde so gewählt, dass sich bei warmem Wetter der größte Teil des Kampfers auflöste und bei kaltem Wetter ausfiel; dann ändert sich bei einer Temperaturänderung die Menge der Kampferflocken am deutlichsten. Mineralsalze werden benötigt, um die Dichte der Lösung zu erhöhen; Aufgrund der Zugabe dieser Salze ist die Dichte der Lösung ungefähr gleich.da die Dichte der herausgefallenen Kampferkristalle - das heißt, Kristalle, die in der Dicke der Lösung wachsen, nicht sinken und sie am besten gesehen werden.
Das waren gebräuchliche Worte. Nun einige Beobachtungen:
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- Die offensichtlichste Tatsache: Die Menge an kristallinem Kampfer am Boden der Flasche hängt von der Temperatur ab. Je kälter, desto dicker die Schicht. Gleichzeitig wird die abgelagerte Schicht mit der Zeit dichter, daher zeigt die dichte Schicht am Boden die ungefähre Temperatur der letzten Wochen an, und anhand der Änderung der Dicke der losen frischen Schicht kann leicht abgeschätzt werden, wie viel kälter sie heute ist als dieses durchschnittliche Niveau.
- Bei langsamer Abkühlung beginnen nadelförmige Kristalle am Boden der Flasche zu wachsen. Im Gegenteil, beim Erwärmen lösen sich die Nadeln der Kristalle auf und die untere Schicht sieht aus wie loser schmelzender Schnee.
Langsames Abkühlen: klare Lösung und Kampfernadeln. Je kleiner die Nadeln und je länger sie sind, desto langsamer sinkt die Temperatur. Erinnern Sie sich an das erste in Serie produzierte Sturmglasfoto? Dort sind die Nadeln sehr lang und schön - anscheinend wurde das Sturmglas sehr langsam und vorsichtig abgekühlt - vielleicht sogar in einem Thermostat.
Bei einer schnelleren Abkühlung fallen Kampferkristalle nicht nur am Boden, sondern über das gesamte Volumen des Kolbens aus - sie sehen aus wie Schneeflocken, deren Dicke steigt
- Mäßig schnelle Abkühlung - schneit.
- Und wenn es sehr schnell kälter wird, haben selbst Schneeflocken keine Zeit zum Wachsen, die gesamte Lösung wird sofort trübe und ähnelt Schweppes.
Schweppes. Die Lösung in Sturmglas ist bewölkt - so sieht es bei einem scharfen Kälteeinbruch aus; am Boden liegt eine gelbliche Schicht aus zusammengebackenem Kampfer; Diese Schicht ist dünn, das heißt, sie ist jetzt warm genug.
Es stellte sich die Frage: "Wie hängt die Kristallgröße mit der Temperaturänderungsrate zusammen?"
Für eine vollständige Wettervorhersage reicht natürlich eine Beobachtung der Temperaturdynamik nicht aus - selbst moderne Meteorologen, die über leistungsstarke Computer und ein Netzwerk von Wetterstationen verfügen, die den gesamten Planeten ineinander greifen, tun dies nicht sehr gut. Aber unter den Bedingungen zu Beginn des 19. Jahrhunderts, als selbst der banalste Thermograph ein High-Tech-Gerät zu sein schien - und unter Seebedingungen, als der Thermograph irgendwie vor dem Rollen des Schiffes geschützt werden musste - waren die Funktionen des Sturmglases gefragt.
Nun ein wenig zur Herstellung von Sturmglas:
Kaliumnitrat und Ammoniak sind Kaliumnitrat bzw. Ammoniumchlorid und können in einem Baumarkt gekauft werden. Eine 10% ige Kampferlösung wird in der Apotheke verkauft.
Die Konzentration von Kampfer ist nicht allzu grundlegend - ich habe über Sturmglas gelesen, das direkt aus einer 10% igen Apothekenlösung hergestellt wurde. Wenn Sie (wie ich) jedoch nicht zu weit vom Rezept abweichen möchten, geben Sie Wasser in die Kampferlösung der Apotheke. Kampfer fällt sofort in Form großer, dichter Flocken aus, die leicht zu filtern sind (z. B. mit einem Vliesstoff), trocknen (beachten Sie dies) Kampfer verdunstet während des Trocknens, und Sie müssen es mit einem Rand nehmen und sich wieder in Alkohol auf die gewünschte Konzentration auflösen.
Wenn Sie die Salze aus dem Baumarkt erhalten haben, sind sie höchstwahrscheinlich verschmutzt und sollten umkristallisiert werden. Dies ist auch einfach: Nehmen Sie kochendes Wasser (vorzugsweise destilliertes Wasser aus einem Autoteilelager), gießen Sie so viel Salz hinein, dass es sich nicht mehr auflöst, verteidigen Sie die Lösung (oder filtern Sie sie durch dasselbe Vlies), kühlen Sie sie auf Raumtemperatur ab und sammeln Sie das Wasser Bodensediment von Salzen und trocknen Sie es auch.
Jetzt mischen Sie die Komponenten im richtigen Verhältnis und erhalten ein bedingt funktionierendes Sturmglas.
Ein weiteres Sturmglas mit wunderschönen Kristallen. Wenn Ihre im Raum steht und nicht vor dem Fenster hängt, kann etwas Ähnliches darin wachsen.
"Bedingt" - weil es auch für Ihr Wetter kalibriert werden muss. Es ist ein bisschen langweilig, aber auch einfach: Nehmen Sie die resultierende Mischung und erhitzen Sie sie langsam auf die Temperatur, die Sie für die maximale Arbeitstemperatur benötigen - zum Beispiel auf die Temperatur, die das vor Ihrem Fenster hängende Thermometer an einem mäßig heißen Sommertag anzeigt. Stellen Sie nun sicher, dass mit der Mischung nur sehr wenig Kampfer am Boden des Behälters verbleibt: Wenn sich der gesamte Kampfer aufgelöst hat, geben Sie unter ständigem Rühren tropfenweise Wasser in die Lösung - bis am Boden ein wenig Sediment erscheint. Denken Sie daran, dass der Niederschlag bei jedem Tropfen herausfällt, sich aber bis zu einem bestimmten Moment unter Rühren auflöst. Wenn zu viel Sediment vorhanden ist, fügen Sie im Gegenteil Alkohol hinzu.
Wahrscheinlich können Sie die Lösung auch in Bezug auf die Dichte kalibrieren, aber eine kleine Abweichung der Dichte von der erforderlichen hat nur geringe Auswirkungen auf den Betrieb des Sturmglases, sodass ich auf diese Stufe verzichtet habe.
Alles! Die Lösung ist fertig! Gießen Sie es in eine Flasche mit einem gemahlenen Stopfen (lassen Sie ein wenig Luft in der Flasche, damit sich die Lösung beim Erhitzen ausdehnen kann), verschließen Sie es mit einem Versiegelungsmittel (ich empfehle die Einnahme einer Silikonlösung - die Lösung ist ziemlich aktiv, und zum Beispiel löst sich das Vakuumfett, das sich beispielsweise in einem Jahr an meiner Stelle aufgelöst hat, ebenfalls gelb auf Ergebnis), hängen Sie es außerhalb des Fensters neben das Thermometer - und beobachten Sie die wachsenden und sich auflösenden Kristalle.
Verfasser: APLe
