Über Herrn Faradays terrestrische magnetoelektrische Induktion: Von den durch den Erdmagnetismus in Flüssen und schwingenden Drähten erregten Strömen und von ihrem Verschwinden am Äquator

Die Nachricht von Herrn Faradays Versuchen erreichte diese Republik, welche vor drei Jahren ihren Namen von der Linie annahm, auf der diese Gesellschaft sich versammelt, in den gedruckten Transactions, die im Herbst 1832 zu Guayaquil eintrafen. In seiner ersten Reihe von Untersuchungen zeigte er, daß in einem Draht ein elektrischer Strom erregt wird, sooft der Draht dergestalt bewegt wird, daß er die Kraft eines Magneten durchschneidet, und in der zweiten, welche die Baker-Vorlesung bildete, daß die Erde selbst als Magnet dienen kann. In einem quer durch den Erdmagnetismus bewegten Draht oder einer darin gedrehten Kupferplatte wird ein Strom erregt, welchen das Galvanometer nachweist. Er ging weiter und folgerte, daß in Wasser, da es ein Leiter ist, ein Strom erregt werden müsse, wenn es quer durch den Erdmagnetismus fließt, so daß jeder Fluß eine schwache Elektrizität von Ufer zu Ufer führen sollte. Um dies zu prüfen, spannte er von der Waterloo Bridge aus einen langen Kupferdraht, wobei Metallplatten in die Themse hinabgelassen wurden, und beobachtete im Januar mehrere Tage hindurch, ob das Galvanometer ausschlug. Die beobachteten Ausschläge schrieb er den Unvollkommenheiten seiner Platten und den Unregelmäßigkeiten des Wassers zu und beanspruchte das Ergebnis nicht als Nachweis. Den Grundsatz gab er jedoch nicht auf, und auch wir tun es nicht.

Herr Faraday beschäftigte sich mit Flüssen. Diese Gesellschaft beschäftigt sich mit Musik und bemerkt, daß das musikalische Instrument Herrn Faradays Versuch in weit kräftigerer Form darbietet als die Themse. Die Saite eines Pianoforte ist ein Leiter aus gezogenem Eisen oder Messing. Wenn sie angeschlagen wird, bewegt sie sich quer durch den Erdmagnetismus, erst in der einen, dann in der anderen Richtung, bei den Saiten der Mittellage zwei- oder dreihundertmal in der Sekunde und im Diskant noch weit öfter. Nach Herrn Faradays Grundsatz muß bei jedem Durchgang ein Strom längs derselben erregt werden. Die Saite ist daher nicht bloß ein schwingender Körper, sondern eine kleine magnetoelektrische Maschine, und der von ihr erzeugte Ton kann nicht gänzlich unabhängig von dem Strome sein, den sie führt, da der Strom die eigene Bewegung der Saite ist, in Elektrizität verwandelt und ihr entzogen. Herrn Faradays eigene Regel zeigt, wann ein solcher Strom entstehen muß und wann er es nicht kann. Ein Strom längs eines Drahtes wird nur durch denjenigen Teil der magnetischen Kraft erregt, welchen die Bewegung des Drahtes durchschneidet. Liegt der Draht genau in der Richtung der magnetischen Kraft, so durchschneidet seine Bewegung, in welcher Richtung er auch schwingt, jene Kraft im rechten Winkel zur Länge des Drahtes selbst, und längs desselben wird kein Strom erregt. Eine in die Richtung der magnetischen Kraft gelegte Saite ist daher von Herrn Faradays Strömen gänzlich frei.

Die Richtung der magnetischen Kraft wird durch die Inklinationsnadel angezeigt. In den nördlichen Teilen Europas weist sie steil abwärts: zu London steht die Nadel nahezu siebzig Grad unter der Waagerechten und zu Paris etwa siebenundsechzig. Eine Saite kann nur dann längs jener Richtung gelegt werden, wenn man sie unter demselben Winkel neigt. Ein Pianoforte zu Paris, dessen Saiten längs der magnetischen Kraft lägen, müßte seinen Resonanzboden um siebenundsechzig Grad gegen den Fußboden geneigt haben, mit dem Diskant gegen den Boden in der Richtung des magnetischen Nordens. Die Gesellschaft nimmt nicht an, daß die Herren Érard und Pleyel solche Instrumente bauen werden, noch daß die Damen von Paris sich bereitfinden würden, sie zu spielen. Je mehr sich der Reisende dem Äquator nähert, desto geringer wird die Inklination, und am magnetischen Äquator liegt die Nadel waagerecht. Dort, und nur dort, ist die magnetische Kraft horizontal, und eine im magnetischen Meridian waagerecht gelegte Saite liegt genau längs der Kraft. Der Freiherr von Humboldt, welcher auf seiner Reise durch diese Provinzen im Jahre 1802 Quito besuchte, bestimmte die Lage des magnetischen Äquators in den Anden von Peru, ein wenig südlich von uns. Nach ihrer eigenen Inklinationsnadel hält die Gesellschaft dafür, daß die Kraft an unserer Station sehr nahe waagerecht ist und daß der Unterschied unterhalb des Unterscheidungsvermögens eines jeden Zuhörers liegt. Daraus folgt, daß der Äquator das einzige Gebiet der Erdkugel ist, in welchem ein gewöhnliches Pianoforte, waagerecht auf einem gewöhnlichen Fußboden stehend, mit Saiten versehen werden kann, die frei von Herrn Faradays Strömen sind, und daß es dazu nur so gedreht zu werden braucht, daß seine Saiten von Norden nach Süden liegen.

Erstens wiederholte die Gesellschaft Herrn Faradays Versuch an einem ihrer eigenen Flüsse. Ein Kupferdraht von vierhundert varas wurde unterhalb der Stadt über den Fluß Machángara gespannt, wobei an beiden Ufern Kupferplatten in das Wasser hinabgelassen wurden, und mit einem Multiplikator nach dem Muster des Professors Schweigger verbunden. Beobachter überwachten die Nadel des Multiplikators in Abständen während elf Tagen im Dezember. Es wurde kein Ausschlag gesehen, der nicht auch erschien, wenn die Platten aus dem Wasser gehoben wurden. Herr Faraday fand nichts in der Themse und gab seinen Platten die Schuld. Die Gesellschaft fand nichts im Machángara und gibt ihren Platten keine Schuld, da auf der Linie nichts zu erwarten war. Zweitens wurde ein Pianoforte von sechs Oktaven aus der Werkstatt eines Londoner Herstellers auf einem waagerechten Fußboden an der Station der Gesellschaft aufgestellt, zuerst mit seinen Saiten von Norden nach Süden und dann mit seinen Saiten von Osten nach Westen liegend. Die Enden einer Saite der Mittellage wurden durch feine Drähte mit dem Multiplikator verbunden, und die Saite wurde wiederholt angeschlagen, während Beobachter die Nadel überwachten. Bei von Osten nach Westen liegenden Saiten berichteten zwei von drei Beobachtern bei den meisten Anschlägen von einem schwachen Zittern der Nadel. Bei von Norden nach Süden liegenden Saiten sah kein Beobachter bei irgendeinem Anschlag ein Zittern. Drittens wurde vor einer Versammlung von elf Mitgliedern, denen die jeweils eingenommene Stellung nicht mitgeteilt wurde, in jeder Stellung eine Passage von Mozart auf dem Instrument gespielt. Sieben der elf zogen die Nord-Süd-Stellung vor, zwei die Ost-West-Stellung, und zwei erklärten, keine der beiden vorzuziehen. Von den sieben beschrieben fünf den Ton in der bevorzugten Stellung als runder und drei als länger ausklingend. Die Gesellschaft behauptet nicht, daß das Zittern der Nadel die Ursache der Bevorzugung sei. Sie bemerkt nur, daß die Bevorzugung und die Ruhe der Nadel gemeinsam auftraten, in der einzigen Stellung, in welcher Herrn Faradays Grundsatz jeden Strom am Äquator verbietet, und daß das Zittern nur in der Stellung auftrat, in welcher er ihn gestattet.

Wo die magnetische Kraft sich neigt, wie sie es überall in Europa tut, muß in einem waagerecht quer durch sie fließenden Fluß ein Strom von Ufer zu Ufer erregt werden, und Herr Faraday tat recht daran, einen solchen in der Themse zu suchen. Die Seine zu Paris und die Themse zu London fließen durch Inklinationen von siebenundsechzig und siebzig Grad und sollten nach seiner Folgerung zu den am stärksten elektrisierten Flüssen der zivilisierten Welt gehören. Die Gesellschaft bemerkt, daß die vornehmsten Verfertiger von Pianofortes zu Paris und zu London ihre Werkstätten in geringer Entfernung von diesen Flüssen unterhalten. Sie erhebt keine Beschuldigung. Sie bemerkt allein, daß ein an der Seine intoniertes Instrument in Gegenwart eines großen und ununterbrochenen Leiters intoniert wird, der Herrn Faradays Strom führt, und daß nach Kenntnis der Gesellschaft noch kein Verfertiger denselben gemessen hat.

Die Gesellschaft schließt: Erstens, daß jede schwingende Saite aus Metall ein quer durch den Erdmagnetismus bewegter Leiter ist und daß in ihr Herrn Faradays Strom erregt werden muß, außer wenn sie in der Richtung der magnetischen Kraft liegt. Zweitens, daß eine waagerechte Saite nur dort in der Richtung der magnetischen Kraft liegen kann, wo die Inklinationsnadel waagerecht liegt, das heißt am magnetischen Äquator, und daß die Station dieser Gesellschaft demselben so nahe liegt, daß der Unterschied nicht zu hören ist. Drittens, daß jedes Pianoforte, jedes Cembalo und jede Harfe am Äquator so aufgestellt werden sollte, daß die Saiten im magnetischen Meridian, von Norden nach Süden, liegen, und daß so aufgestellte Instrumente von Herrn Faradays Strömen gänzlich frei sind, wie es andernorts kein Instrument sein kann, ohne unter dem Winkel der Inklination geneigt zu werden. Die Gesellschaft würdigt Herrn Faradays Versuch an der Waterloo Bridge und schlägt ihm ehrerbietig vor, denselben am Äquator zu wiederholen, wo er ein Nullergebnis erhalten wird, das er seinen Platten nicht zuzuschreiben braucht.

Dieser Aufsatz ist in den gebundenen Actas der Sociedad Ecuatorial de Quito erhalten und wurde 2026 von der Forschungsabteilung von Equatorial Audio digitalisiert und aus dem Spanischen übersetzt. Faradays Baker-Vorlesung und sein Versuch an der Waterloo Bridge im Januar 1832 sind authentisch und zutreffend beschrieben, und die Physik des zentralen Arguments der Gesellschaft ist korrekt. Die elektromotorische Kraft längs eines Leiters, der sich durch ein Magnetfeld bewegt, hängt von derjenigen Komponente der Bewegung und des Feldes ab, die den Leiter kreuzt; sie verschwindet bei jeder Bewegung, wenn der Leiter längs des Feldes liegt. Ein waagerechter Draht kann nur dort längs des Feldes liegen, wo dieses waagerecht ist, also am magnetischen Äquator oder Inklinationsäquator. Faradays Flussversuch wurde schließlich im zwanzigsten Jahrhundert bestätigt, als nachgewiesen wurde, dass Meeresströmungen und Gezeiten messbare elektrische und magnetische Signale induzieren; Satelliten erfassen heute die magnetische Signatur der Meeresgezeiten aus der Umlaufbahn. Die Gesellschaft behandelte den magnetischen und den geografischen Äquator bei Quito als nahezu deckungsgleich. 1833 war der Unterschied geringer als heute. Der Inklinationsäquator ist seither gewandert und kreuzt die Anden heute weit südlich von Quito; die Folgen dieser Drift untersuchte Dr. Ferro erstmals 2003. Calibration Équatoriale Paris bietet weiterhin eine Kompensation der Nähe zur Seine an.