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Die Radioaktivitt von Asche und Lava des letzten Vesuvausbruches.

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14. D i e Raddoa7ctivitat von Asc7ie u n d Lavcc d e s
letxte.12 Vesuzmusbru.ches; von A u g u s t B e c k e r .
Seitdem die erstenuntersuchungen der Herren E l s t e r und
Q e i t e l und die von ihnen angeregten zahlreichen Arbeiten
anderer Beobachter die allgemeine Verbreitung radioaktiver
Substanzen im Erdboden dargetan und damit die Frage veraula6t hftben, ob nicht maglicherweise die radiohktiven Bestandteile der Erde bei der Erkltlrung der Erdtemperatur in
Betracht zu ziehen wiiren, haben sich in neuerer Zeit mehrere
teils theoretische, teils experimentelle Untersuchungen mit dieser
Frage beschaftigt. Unter der Annhhme eines mittleren Wertes
von 0,006 fiir die Warmeleitfahigkeit der Erdkruste und eines
Temperaturgefialles von 1 O C. fur 30 m berechnet Hr. L i e ben o w )’
die Radiummenge pro Kubilrmeter, die bei BnLahme gleichmaBiger Verteilung im Erdkorper geniigte, um die von der
Erde bestandig dnrch Leitung abgegebene Wirme zu ersetzen,
zu rund 2 x lo-? g. Da nun die vielfach untersuchten Erdarten etwa den 1OOOfachen Betrag an Radium enthalten, so
ist zu schlieBen, daB die Warmeproduktion in der Erdrinde
nach der Tiefe hin rasch abnimmt und daB im Erdinnern
keine radioaktiven Substanzen oder kein Zerfall derselben vorkommen kann. Zu einem ahnlichen Resultatgelangt Hr. Konigsb e r g e r auf Grund etwas weiter ausgefiihrter, ahnlicher Betrachtungen. SchlieDlich hat Hr. S t r u t t 3, eine groBe Zahl
verschiedener Gesteinsarten auf ihren Radiumgehalt untersucht
und gefunden, daf3 dieser im Durchschnitt etwa lo-” g pro
Kubikzentirneter Gestein betragt, wahrend die aus dem Temperaturgradienten und einer niittleren Leitfahigkeit VOR 0,0041.
berechnete Radiummenge in guter fibereinstimmung mit den
Angaben des Hrn. L i e b e n o w zu 1,75 x
g gefunden
w i d Auch er schlieBt daraus, daB nur
des gesamten
Erdvolumens die Zusammensetzung der obersten uns zugang1) C . L i e b e n o w , Phys. Zeitschr. 6 . p. 625. 1904.
2) J. K a n i g s b e r g e r , Phys. Zeitschr. 7. p. 297. 1906.
3) R. J. St r utt, Proc. Roy. SOC. 77. p. 472. 1906.
Radioaktivifat von Asche und Zatta etc.
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lichen Erdschicht haben konne und da8 jedenfalls unterhalb
einer Tiefe von etwa 75 km jede radioaktive Substanz fehle.
Danach muBte es von Interesse Rein, direkt die Radioaktivitat solcher Substanzen zu untersuchen, die aus miiglichst
groBer Tiefe zu uns gelangen. Da die beobachtete Radioaktivitat der Thermen in dieser Richtung keinen sicheren Aufschlu6 zu geben vermag, so bleiben nur die aus der Tiefe
kommenden Produkte vulkanischer Tatigkeit. Beobachtungen
hieriiber sind vereinzelt zwar schon an einigen Orten mitgeteilt worden; es ist dabei aber entmeder unbestimmt gelassen,
wieweit das Alter der betreffenden Froben I) eine Veranderung
derselben hatte hervorgerufen haben konnen, oder es fehlen
gleichzeitige Messungen bekannter radioaktiver Stoffe, welche
erst, wenn nicht absolute Leitfahigkeitswerte angegeben werden,
die Beurteilung der GroBe der betreffenden Wirkungen ermoglichen. Ich habe es daher dankbar begriiBt, gal3 Hr. Geheimrat L e n a r d es mir durch freundliche Zusendung von
Asche und Lava 3, sofort nach den ersten starken Ausbriichen
des Vesuvs im April d. J. ermoglicht hat, derartige Messungen
an ganz frischem und wegen der Heftigkeit der Eruption wohl
aus groDter Tiefe kommendem Material auszufuhren. Kurz
darauf hat mir Hr. Prof. B r a u n s zwei weitere Proben zur
selben Zeit von anderer Seite am Vesuv gesammelter Lava
liebenswiirdig bur Verfugung gestellt, so daB die Beobachtungen
sich auf zwei Aschenproben und vier verschiedene Stucke Lava
ausdehnen lieBen.
Zur Feststellung der radioaktiven Wirkung wurden die
Substanzen - soweit sie pulverformig waren, auf 50 bez.
100 qcm Flache ausgebreitet - mit Hilfe eines Curieschen
Elektroskops und auBerdem mittels eines 2,5 Liter groRen
Zylinderkondensators und empfindlichen Quadrantelektrometers
untersucht. Da die mit den beiden Instrumenten erhaltenen
Resultate bis auf die Versuchsfehler iibereinstimmten , beschriinke ich mich auf die kurze Angabe der mit dem Elektroskop gefundenen Werte.
1) J. E l s t e r u. H. G e i t e l , Phys. Zeitschr. 6. p. 323. 1904.
2) T b . T o m m a s i n a , Phys. Zeitschr. 6. p. 701. 1905.
31 Die Asche wurde auf der Insel Ischia bei Neapel, die Lava in
Torre Annunziata am FuEe des Vesuvs gesnmmelt.
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A . Becker.
Zunachst habe ich festzustellen versucht, ob die zur Verfiigung stehenden Proben eine mit ihrem Alter zunehmende
Veranderung ihrer radioaktiven Wirkung zeigen. Die auf
mehrere Wochen ausgedehnte, vier Tage nach dem unmittelbaren Aufsammeln einer vom 8. auf 9. April gefallenen Aschenprobe begonnene Untersuchung lie0 ebensowenig eine merkliche Veranderung erkennen, als die spatere haufige Kontrolle
der Messungen an Lava. Der Tag der Untersuchung ist fiir
das Ergebnis demnach ohne Bedeutung. Zum Vergleich sind
die unter gleichen Bedingungen angestellten Beobachtungen
von Uranpecherz, Urankaliumsulfat und Gartenerde aus dem
Garten des physikalischen Instituts Kiel beigefiigt. Die erste
Kolumne der folgenden Tabelle enthalt die Mittel aus den
Zerstreuungswerten in Luft, die vor Einfuhren und nach Entfernen der betreffenden Substanz gewonnen wurden. In der
vorletzten solumne ist die von 1 g der Substanz hervorgerufene
Zerstreuung in Volt pro Stunde angegeben , wobei Proportionalitat zwischen Wirkung und Substanzmenge vorausgesetzt ist.
Wie ich mich iiberzeugt habe, enthalt diese Annahme eine von
der Dicke der aktiven Schicht abhangige Ungenauigkeit , die
etwa 20 Proz. betragen kann; fur die folgenden Resultate ist
diese aber jedenfalls bedeutungslos. In der letzten Kolumne
sind schlieSIich die Stromstarken im leitenden Gas angegeben,
die sich aus der 13 cm betragenden Kapazitat des Elektroskops berechnen lassen.
Zerstreuung
Volt/Stde.
Substanz
. .
2. Urankaliumsulfat 3,2 g .
3. Gartenerde Kiel 46 g . .
4. Asche 8.p. April 14 g .
5. Asche 10./11. April 29 g .
6. Lava, 1 Stuck, 219,5 g .
7. dasselbe pulv. 2 4 g . . .
8. dasselbe gewaschen 33 g .
9. Lava, 1 Stuck, 80 g . .
10. Lava, 1 Stuck, 38 g . .
11. Lava, 1 Stuck, 68 g . .
1. Uranpecherz 2,6 g
.
3,84
3,65
2,40
4,52
2,16
2,18
4,11
3,25
7,62
3,50
2,95
3,68
2,71
2,96
Differenz
fur 1 g Stromstarke
3ubstanz
ToltjStde.
Amphe
$62
1853 X lovt5
84,4
338
9,
0,0048
0,019 ,,
0,0193
0,076 ,,
0,0165
0,065 ,,
0,0181
0,0171
0,068 ,,
0,0166
0,0145
0,057 ,,
0,016
0,064 11
0,0115
0,045
1
,,
Radioaktivitat von Asche und J a v a etc.
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Man erkennt, daB die Isolation des Elektroskops eine
vorziigliche ist , daB aber die untersuchten vulkanischen Produkte auBerordentlich wenig den Zerstreuungswert beeinflussen.
Asche und Lava zeigen nahe gleiche Radioaktivitatl), die etwa
das 3--4fache. derjenigen der benutzten Gartenerde betragt.
Da die letztere aber im Vergleich zur Aktivitat toniger Erden,
wie sie von den Herren E l s t e r und B e i t e l vielfach gemessen
worden ist, sehr gering ist - die Gartenerde von Wolfenbuttel
ist wohl etwa 20mal wirksamer -, so mu6 geschlossen werden,
daS die Radioaktivitat der Produkte des Vesuvs kleiner ist
als diejenige der meisten Schichten der Erdoberflache. Aus
dem Zerstreuungswert des Uranpecherzes oder des Urankaliumsulfats la& sich mit Hilfe der Angaben der Herren R u t h e r ford und Boltwood2) die in 1 ccm Lava enthaltene Radiummenge berechnen. Es findet sich etwa 2 x 10-l1g, also eine
Menge, wie sie yon Herrn S t r u t t im Durchschnitt fur die von
ihm untersuchten Gesteine berechnet worden ist. Damit scheint
mir erwiesen, da8 man in Ubereinstimmung mit den oben genannten theoretischen Betrachtungen in den tieferen Erdschichten
keine groBeren oder auch nur gleichgrofien Radiurnmengen als
in den obersten Schicbten annehmen darf. Versucht man die
fur die untersuchten Produkte des Vesuvs in Betracht kommende Tiefe aus einem mittleren Temperaturgradienten und
der von mir mit Hilfe des elektrischen Ofens und Thermoelements zu 1150O C. bestimmten Schmelztemperatur der Lava
zu berechnen, so findet sich ungefahr 30 km, ein Wert, der
wohl nur eine sehr rohe Annaherung an die wahre Tiefe darstellen wird. Der Vergleich der vielfach gemessenen Aktivitatswerte der ohersten Erdschichten niit den fur die Vesuvlava
hier bestimmten Werten wurde dann die GrOBe der Aktivitatsabnahme mit der Tiefe bis auf 30 km angeben, wahrend die
Angaben des Hrn. S t r u t t weiter lehren, daB unterhalh 30 km
bis zu etwa 75 km die Radioaktivitat ihrem Nullwert zuzustreben
scheint. Mit Sicherheit laBt sich allerdings aus der bis 30 km
1) Entsprechend ihrer mineralogisch nahe gleichen Zusammensetzung.
Das spez. Gewicht fand ich mittels Pyknometers und Volumenometers
ubereinstimmend fur Asche zu 2,72, fur Lava zu 2,73.
2) E. R u t h e r f o r d und C. Boltwood, Amer. Journ. Sc. p. 55. 1905.
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A. Becker. Radioaktivitat von A c h e und Lava etc.
tatsachlich beobachteten Abnahme zusammen mit dem Ergebnis der oben genannten Rechnung kein SchluB nuf noch grogere
Tiefen ziehen, da sich nicht ohne weiteres voraussehen la&,
wieweit etwa dort vorhandene radioaktive Stoffe durch die dort
herrschenden Verhaltnisse des Druckes und der Temperatur
eine Modifikation ihrer Wirksamkeit erfahren. Die vorliegenden
Beobachtungen zeigen jedenfalls, daB die hohe Temperatur
im Innern eines Vulkans nicht in Zusammenhang zu bringen
ist mit groBerer lokaler Anhaufung radioaktiver Substanz.
Dies Resultat wird bestatigt durch Untersuchungen des Hrn.
T r o v a t o C a s t o r i n a l) an Laven des Atna, wahrend die
Beobachtungen des Hrn. T o m m a s i n a 2 ) an Vesuvlaven des
Jahres 1904 auf betrachtlichere Radioaktivitat derselben hinzudeuten scheinen.
Den Herren Geheimrat L e n a r d und Professor Dr. B r a u n s
sage ich auch an dieser Stelle fur die liebenswiirdige Uberlassung der untersuchten Proben besten Dank.
K i e l , 5. Juni 1908.
1) G. Trovato Castorina, Bollett. dell. Accad. Gioen. di Sc.
Nat. Catania 84. u. 86. 1905.
2) Th. Tommasina, 1. c. p. 708.
(Eingegangen 8. Juni 1906.)
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