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Das Hauptwerk, von welchem des Oefteren hier die Rede war, besteht aus zwei Bänden, welche den gemeinsamen Titel führen » Die internationale Polarforschung 1882-1883« und ferner » Die Beobachtungs-Ergebnisse der deutschen Stationen.«
Der erste Band enthält die Beobachtungen der Station Kingua-Fjord und ferner der meteorologischen Stationen zweiter Ordnung in Labrador: Hebron, Okak, Rain, Zoar, Hoffenthal und Rama, sowie die magnetischen Beobachtungen an den Observatorien in Breslau und Göttingen. Der zweite Band enthält die Beobachtungen der Station Süd-Georgien und ferner des magnetischen Observatoriums der Kaiserlichen Marine in Wilhelmshaven. Das Format dieser Bände ist groß Quart und während der erste 740 Seiten enthält, umfaßt der zweite 480 Seiten, wobei übrigens zu bemerken ist, daß ein jeder derselben etwa 60 Seiten, den ganzen Gedanken der internationalen Polarforschung, sowie die einzelnen Beobachtungen betreffender allgemeiner Bemerkungen enthält. Mit zahlreichen Ansichten, Plänen, Karten und erläuternden Figuren sind beide Bände in vorzüglicher Weise ausgestattet. Wo es sich um die obligatorischen Beobachtungen handelt, herrscht begreiflicher Weise in Bezug auf die Veröffentlichung der Beobachtungen an beiden Stationen vollkommene Uebereinstimmung, wie dies ja auch Kraft der internationalen Vereinbarung mit Bezug auf die Stationen anderer Staaten der Fall ist. Wenn daher im Nachfolgenden in allgemein faßlicher Weise von dem Inhalte dieses Theiles der Beobachtungen gesprochen wird, so gilt das für beide deutsche Stationen, in gewissem Sinne auch für alle übrigen. Es ist einleuchtend, daß durch diese Konformität die zusammenfassende Diskussion der Beobachtungen an allen Stationen wesentlich erleichtert, ja überhaupt dadurch erst möglich wird. Mit Beziehung auf den letzten Punkt ist es noch besonders wichtig, daß einzelne Gattungen von Beobachtungen, wie beispielsweise die zu bestimmten Terminen angestellten Aufzeichnungen der magnetischen Elemente einheitlich nach mittlerer Göttinger Zeit durchgeführt wurden. In dankbarer Erinnerung an die großen Verdienste um die erdmagnetische Forschung des einstens unter Gauß' und Weber's Leitung stehenden magnetischen Observatoriums in Göttingen hat man den Meridian desselben zum ersten für Forschungen dieser Art angenommen.
In den einleitenden Bemerkungen eines jeden Bandes ist alles das gegeben, was sich auf Einrichtungen der Station, auf Gebäulichkeiten und Observatorien an derselben, auf Lage und Topographie u. s. w. bezieht; auch ist in diesem Theile der Bestimmung der geographischen Lage eine eingehende Darlegung gewidmet, namentlich sind die Methoden der Beobachtung von geographischer Länge und Breite erörtert und an Beobachtungen alles das im wünschenswerthen Umfange gegeben, was zur Bildung eines Urtheils über deren Genauigkeit dienen kann, Das der genaueren Bestimmung der Azimute von Fixpunkten (Miren) schon im Interesse der magnetischen Arbeiten darin eine große Sorgfalt gewidmet wird, versteht sich von selbst. An diesen Theil der Darlegungen über Einrichtungen an den Stationen schließt sich ein fernerer über Aufstellung und Korrektions-Bestimmungen etc. einzelner Instrumente, und zwar zunächst jener, die für meteorologische Beobachtungen gebraucht worden sind. Sodann folgen die stündlichen Aufzeichnungen der meteorologischen Elemente, und zwar zunächst für Luftdruck, dann für Temperatur der Luft, sodann für Feuchtigkeit der Luft, für Richtung und Geschwindigkeit des Windes, für Menge, Form und Zug der Wolken, Hydrometeore, Niederschlagsmengen. Diese Tabellen sind nach monatlicher,Zusammenstellung geordnet, welche sowohl das Mittel für jede Stunde, sowie für jeden Tag und das Gesammtmittel des betreffenden meteorologischen Elementes enthält. Dieser Theil des Werkes schließt mit eingehenden tabellarischen Zusammtenstellungen für monatliche und jährliche Mittelwerthe ab.
Der zweite Haupttheil beschäftigt sich mit den magnetischen Beobachtungen und ist in der Einleitung zu demselben alles das gegeben, was sich auf die absolute Bestimmung der Werthe der magnetischen Elemente: Deklination, Inklination und Horizontal-Komponente bezieht.
Es ist vielleicht hier am Orte, nur wenige Bemerkungen über das zu sagen, was zur Erklärung und zum Verständnisse dieses Theiles des Hauptwerkes dienen kann. Der Magnetismus der Erde wird mit Hülfe einer Magnetnadel studirt, und zwar ist die Erscheinung die folgende: Hängt man eine Magnetnadel so in ihrem Schwerpunkte auf, daß sie nach jeder beliebigen Richtung frei beweglich ist, so nimmt dieselbe unter der Einwirkung des Erdmagnetismus eine für jede Stelle der Erde charakteristische Lage an und sie wird, aus dieser Lage gebracht, derselben mit größerer oder geringerer Kraft wieder zustreben. Die Ruhelage dieser vollkommen frei beweglichen Nadel bezeichnet die Richtung der magnetischen Kraft, und die Geschwindigkeit, mit welcher die Nadel ihre Ruhelage zu gewinnen sucht, giebt einen Maaßstab für die Größe der Kraft. Um die Richtung anzugeben, bedarf man zweier Winkel; es ist zunächst die Lothebene, in welcher sich die Nadel befindet – die Ebene des magnetischen Meridians – gegenüber dem astronomischen Meridian eines Ortes festzulegen. Der Winkel zwischen beiden Ebenen wird die magnetische Deklination genannt. In der Lothebene, welche die Nadel einnimmt, besitzt sie eine gewisse Neigung gegen den Horizont, die magnetische Inklination. Die Größe der magnetischen Kraft der Erde wird durch die Beschleunigung ausgedrückt, welche ein nord- ober südmagnetisches Massentheilchen unter Einwirkung der magnetischen Attraktionskraft der Erde erfahren würde. Setzt man diejenige Kraft gleich 1, welche einem magnetischen Massenteilchen von einem Gramm eine Beschleunigung von 1 Centimeter pro Sekunde ertheilt, dann erhält man für einen bestimmten Ort der Erde die Intensität des Erdmagnetismus in C. G. S. -Einheiten ausgedrückt. Früher nahm mein als solche Einheiten in Deutschland und anderen Ländern die Milligramm- und Millimeter-, auch schlechthin die Gaußische Einheit genannt, an. In England hat man die Grain-Fuß-Einheit; in den deutschen und den anderen Werken aber wurde die zuerst genannte Einheit als obligatorisch anerkannt. Die Kraft, welche auf die frei im Raum schwebende Nadel wirkt, nennt man die Totalkraft oder Totalintensität der Erde, welche wiederum in eine Vertikalkraft, welche in der Lothlinie wirkt, und in eine horizontale Kraft, die senkrecht auf der ersteren steht, zerlegt wird und man spricht von der vertikalen und horizontalen Komponente oder kurz der Vertikal-Intensität und der Horizontal-Intensität des Erdmagnetismus. Die kleine, diesem Buche beigegebene Karte, von welcher auf Seite 17 die Rede war, zeigt die Vertheilung der magnetischen Totalkraft der Erde, und zwar in solchen, soeben beschriebenen C. G. S. -Einheiten. Das an der angezogenen Stelle Gesagte mag zum näheren Verständnisse der Sache nachgelesen werden.
Man faßt die soeben näher bezeichneten, auf den Magnetismus der Erde in einem bestimmten Orte derselben Bezug habenden Größen unter der Bezeichnung die erdmagnetischen Elemente zusammen. Die Winkelwerthe der magnetischen Deklination und Inklination und die C. G. S. -Einheiten der magnetischen Kraft sind für ein und denselben Ort stets Veränderungen unterworfen, die sich in längeren oder kürzeren, in fest begrenzten oder noch unbestimmbaren Perioden vollziehen und es ist das Studium dieser Veränderungen namentlich, wenn es an verschiedenen Orten der Erde zu gleicher Zeit durch Beobachtungen gefördert wird, von der höchsten Wichtigkeit für das immer noch geheimnisvolle Wesen der erdmagnetischen Kraftäußerung. Daher mußte denn auch bei der Anordnung der Beobachtungen darauf Bedacht genommen werden, daß Größe und Richtung der Veränderungen in den erdmagnetischen Elementen in kleinsten Zeitintervallen erkannt werden konnte. Es darf hier wohl daran erinnert werden, daß in neuerer Zeit die magnetischen Instrumente so eingerichtet sind, daß sie den Werth der Elemente fortlaufend verzeichnen, also die berührten Veränderungen stets erkennen lassen. Allerdings war diese Einrichtung an einzelnen festen magnetischen Warten schon seit langen Jahren getroffen worden; für die Polar-Stationen befand sie sich aber mit Ausnahme jener in Orange-Bai noch nicht im Gebrauche. Die magnetischen Beobachtungen wurden daher an allen Stationen mit Instrumenten zur direkten Ablesung ausgeführt und bei der Bearbeitung auch dem entsprechend behandelt.
Zum Verständnisse dessen, was über die magnetischen Beobachtungen bereits gesagt wurde, mögen noch einige erklärende Worte über das gesagt werden, was unter der Bezeichnung absolute Bestimmungen des Werthes der magnetischen Elemente verstanden wird. Handelt es sich nicht um die Differenzen in den Werthen der magnetischen Elemente, sondern um einen bestimmten Winkel oder C. G. S. -Einheitswerth für einen bestimmten Zeitpunkt an einem Orte der Erde, so hat man alle auf diesen Werth einen Einfluß äußernden Umstände in Erwägung zu ziehen und dafür die Werthe in absoluter Weide abzuleiten. Man sagt in diesem Sinne: an einem gegebenen Orte der Erde sei in einem bestimmten Jahre, einem Monate, in einer Stunde, Minute und Sekunde der Werth der Deklination und Inklination so viele Grade, Minuten und Bruchtheile derselben und die Kraft so viele Einheiten und Bruchtheile derselben in C. G. S. -Einheit gewesen. Um nun diese Beobachtungen strengstens reduciren zu können, bedarf man versehiedener Konstanten der benutzten Apparate und der zu Zwecken der Beobachtung der Veränderungen konstruirten Variations- oder Differential-Iustrumente. Es werden auf diese Weise die absoluten Werthe mit Beziehung auf den Stand der Differential-Instrumente abgeleitet. In dem Vorstehenden ist in Kürze das zusammengefaßt, was in dem zweiten Theile jeden Bandes des Hauptwerkes, und zwar in der Einleitung desselben gegeben wird.
Ein weiterer Theil dieses Abschnittes ist ganz der Aufstellung, der Bestimmung der Werthe der Theilung der Variations-Instrumente gewidmet und wird hier alles das gegeben, was zur Bestimmung der Werthe der Elemente mittels derselben erforderlich ist. Eine wichtige Gattung der Beobachtungen mittels derselben sind die sogenannten Termin-Beobachtungen, welche in dem Werke in extenso zum Abdrucke gelangen. Es werden nämlich an fest bestimmten Tagen, nach Vereinbarung an jedem 1. und 15. des Monats, von Mitternacht bis wieder zu Mitternacht von 5 zu 5 Minuten die erdmagnetischen Elemente an den Instrumenten abgelesen und in die Journale eingetragen. Außerdem wurden noch sogenannte verschärfte Termin-Beobachtungen ausgeführt während einer Stunde der Termintage von 20 zu 20 Sekunden. Die verschärfte Stunde wurde verschiebbar innerhalb des Zeitraumes angenommen. Diese Gattung der Beobachtungen ist besonders darauf berechnet, die gleichzeitigen Vorgänge im magnetischen Zustande über die ganze Erde zu verfolgen und ist deshalb nach mittlerer Zeit des Göttinger Meridians ausgeführt und veröffentlicht worden.
Die zweite Gattung von Beobachtungen mittels der Variations-Instrumente bilden die stündlichen Beobachtungen. Es wurden dieselben zu den ganzen Stunden mit Bezug auf die 3 magnetischen Elemente während der ganzen Periode ausgeführt. Für jedes einzelne Element sind in dem Werke die stündlichen Werthe in Monats-Tabellen zusammengetragen. Es enthalten diese Tabellen auch die stündlichen und täglichen Mittelwerthe, die Monatsmittel, die extremen Werthe an jedem Tage und die Größe der Schwankungen in demselben. Bei der magnetischen Deklination sind die Werthe nicht – wie sonst üblich – in Ost- oder West-Abweichung vom astronomischen Meridian gegeben, sondern von Nord über Ost nach Süd und West rundum bis 360 Grade gezählt, wodurch die Vergleichnug der Bewegung an verschiedenen Orten wesentlich erleichtert wird. Anstatt des Winkelwerthes der Inklination ist durchweg in diesen Tabellen der Werth der Vertikal-Komponente der erdmagnetischen Kraft gegeben, aus welchem sich mit dem dazu gehörigen Werthe der Horizontal-Komponente jederzeit der Werth der erstgenannten Größe ableiten läßt. Zur genaueren Uebersicht sind die stündlichen Werthe für jedes Element in Monats Tabellen zusammengestellt.
Eine dritte Gattung von Beobachtungen mittels der Variations-Instrumente sind die Störungs-Beobachtungen. Wenn immer die Werthe eines oder aller Elemente Schwankungen von größerem ober geringerem Betrage erkennen ließen, wurden die Instrumente in rascher Aufeinanderfolge abgelesen und so die Werthe in kürzesten Zeitintervallen verzeichnet. Begreiflicher Weise ließ sich hierfür eine bestimmte Zeit nicht feststellen, weil die Erscheinung der Störungen oft ganz unerwartet auftritt und sich über größere oder geringere, nicht zu bestimmende Zeiträume ausdehnt. Solche Störungs-Erscheinungen in dem Werthe der magnetischen Elemente, welche zu den unperiodischen gezählt werden müssen, sind wegen ihrer Beziehung zu der Polarlichtentwickelung und zu den sogenannten Erdströmen von höchster Bedeutung. In der Station Kingua-Fjord, welche in der Nähe des nördlichen magnetischen Poles liegt, waren diese Störungen ungleich zahlreicher und in Größe und Dauer weit erheblicher, als an der Station Süd-Georgien, welche fernab liegt von dem südlichen magnetischen Pole und den Sammelpunkten der erdmagnetischen Kraft. Daher füllt denn auch dieser Theil der Veröffentlichungen im Hauptwerke einen weit größeren Raum für die zuerst genannte, wie für die zweite Station.
Fast alle der im Vorstehenden aufgeführten Beobachtungen sind in den beiden Bänden graphisch dargestellt und darf wohl nur noch daran erinnert werden, daß sich im Großen und Ganzen die tabellarischen Uebersichten bei den Veröffentlichungen der verschiedenen magnetischen Observatorien wiederfinden, so für Breslau und Göttingen im ersten und für Wilhelmshaven im zweiten Bande des Hauptwerkes.
Den Polarlicht-Erscheinungen, den südlichen sowohl, wie den nördlichen, wurde an beiden Stationen eingehende Beachtung gewidmet, besonders aber waren dieselben Gegenstand der Beobachtung und Untersuchung von Seite des Herrn Professor Koch auf der Missionsstation Rain an der Küste von Labrador. Im folgenden Kapitel soll ein zusammenfassender Ueberblick aus der Feder deS genannten Gelehrten gegeben werden, weshalb wir uns hier nur darauf beschränken hervorzuheben, daß außer den Beobachtungen in Kingua-Fjord und Rain tabellarische Zusammenstellungen aller Wahrnehmungen von Polarlicht-Erscheinungen in der nördlichen und südlichen Hemisphäre gegeben sind. An der Station Süd-Georgien, welche nahezu 180° von dem Meridian der größten Polarlicht-Entfaltung der südlichen Hemisphäre gelegen war, wurde während der ganzen Beobachtungs-Periode mir einmal, und dann nur eine sehr schwache und wenige Minuten andauernde Entfaltung des Südlichts wahrgenommen.
An der Station Kingua-Fjord wurden die elektrischen Strömungen in einer geschlossenen Kreisleitung (in einem Kabel-Polygon) und in Kabelleitungen mit Erdverbindung beobachtet und die Resultate dieser Beobachtung in einer im ersten Bande enthaltenen Abhandlung des Herrn Dr. Giese niedergelegt. Diese Abhandlung enthält auch die Original-Ablesungen. Das Gebiet der Forschung über das Wesen der Erdströme enthält in einer von Herrn Dr. Weinstein bearbeiteten Zusammenstellung über die in Deutschland in Leitungen mit Erdverbindung und in vollständig metallisch geschlossenen Leitungen angestellten Untersuchungen wichtige Beiträge. Dieselben sind in extenso am Schlusse des zweiten Bandes abgedruckt. Die erstere Reihe umfaßt die Beobachtungen in den Leitungen Berlin-Hamburg-Dresden-Thorn, die zweite in den vollständig metallisch geschlossenen Leitungen, und zwar unterirdischen, wie oberirdischen beziehungsweise, Stettin-Danzig-Thorn-Berlin-Stettin und Danzig-Berlin-Bromberg-Danzig. Dieser wichtige Beitrag zur Kenntuiß des noch immer dunklen Zusammenhanges der sogenannten Erdströme mit den periodischen und unperiodischen Schwankungen der erdmagnetischen Elemente ist in erster Linie der Munificenz der maßgebenden Behörden des deutschen Telegraphen-Systems zu verdanken.
Damit der Inhalt desjenigen Theiles des Hauptwerkes hinsichtlich der magnetischen Arbeiten erschöpft werde, sei noch erwähnt, daß im Anhange zum ersten Bande eine Abhandlung des Herrn Dr. Eschenhagen über eine theoretische Erörterung des inneren Zusammenhanges der Variation einzelner magnetischer Elemente enthalten ist, während von demselben Gelehrten im Anhange zum Bande II einige für die absoluten Bestimmungen der Horizontal-Intensität des Erdmagnetismus wichtige Ausführungen gegeben werden.
Kehren mir zu den meteorologischen Beobachtungen zurück, von welchen zuerst die Rede war, so möge darauf hingewiesen werden, daß in dem Bande I eine zusammenfassende Uebersicht über die meteorologischen Ergebnisse der deutschen Station Kingua-Fjord auf Seite 567 bis 584 gegeben ist, während eine ähnliche Abhandlung für die deutsche Station Süd-Georgien im Bande II Seite 335 bis 353 enthalten ist, an welche sich noch eine Untersuchung über die Bewegung der Gletscher jener eisbedeckten Insel anschließt.
Der Band I enthält überdies das Ergebniß der meteorologischen Beobachtungen an 6 Stationen der II. Ordnung an der Küste von Labrador strenge nach dem internationalen Schema für solche Beobachtungen veröffentlicht. Diese Beobachtungen, welche nur für die Polar-Epoche 1882–83 hier zum Abdrucke gebracht wurden, sind bekanntlich später in dem von der Deutschen Seewarte herausgegebenen Werke »Deutsche überseeische meteorologische Beobachtungen« fortlaufend auch für die folgenden Jahre erschienen.
Nun soll zum Schlusse dieses Kapitels noch Einiges über die bei den Stationen ausgeführten astronomischen und Gezeiten-Beobachtungen gesagt werden, wenngleich schon in der Einleitung darauf Bezug genommen ist.
Jede geophysikalische Angabe hat nur alsdann Werth, wenn die geographischen Koordinaten (Breite, Länge und Höhe über dem Meere) eines Ortes bekannt sind. Es ist daher als eine der ersten Aufgaben anzusehen, wie dies schon betont worden ist, die Beobachtungs-Stationen hinsichtlich dieser wichtigen Faktoren genauestens bestimmt zu haben. Die Ausrüstung an Instruktionen für diesen Zweck, namentlich auch an Uhren, war für unsere Expeditionen eine ganz vorzügliche und legten die denselben ertheilten Instruktionen besonderen Nachdruck darauf, daß mit den einschlägigen Beobachtungen unverzüglich, d. h. sobald die Stationen etablirt waren, vorgegangen werde.
Auf Seite 64 dieses Werkes finden sich die astronomischen Instrumente aufgeführt, welche der Nordexpedition mitgegeben worden waren, und ist zur Vervollständigung dessen, was dort gesagt wurde, hinzuzufügen, daß die Station in Kingua-Fjord mit einer guten Pendeluhr von Bröcking, mehreren Schiffschronometern, Beobachtungsuhren und kleineren Pendeluhren (sogenannten Regulatoren) ausgestattet war. Auf Seite 110 finden wir mit Rücksicht auf die astronomische Ausstattung der Südexpedition einige Angaben und versteht es sich wohl von selbst, daß auch in diesem Falle die Ausstattung an Uhren eine vorzügliche genannt werden muß, und zwar um so mehr, als die astronomischen Bestimmungen an dieser Station auch die Beobachtung des Vorüberganges der Venus vor der Sonuenscheibe einschlossen. In dem Hauptwerke, Band II, Seite XVII kann die ins Einzelne gehende Liste von astronomischen Instrumenten und Apparaten nachgelesen werden; im Bande I, Seite XVII findet sich dieselbe für die Station Kingua-Fjord.
Wenn nun auch die Bestimmung der geographischen Breite der Stationen als von großer Wichtigkeit bezeichnet werden muß, so verursacht dieselbe einmal nicht dieselbe Schwierigkeit, wie die Bestimmung der geographischen Länge, zum Anderen aber ist die letztere insofern von erhöhter Bedeutung, als durch sie erst die Zeitdifferenz gegen den ersten Meridian (in magnetischen Dingen den von Göttingen) und dadurch erst das Innehalten strengster Simultaneität (Gleichzeitigkeit) für die Beobachtung möglich wird. Sollte nicht viele Zeitverschwendung und Arbeit verursacht werden, weil man diese Zeitdifferenz nicht kannte, so war vom Beginne an darauf Nachdruck zu legen, die geographische Länge der Beobachtungs-Station möglichst bald definitiv zu erhalten. Um die Erreichung dieses Zweckes zu unterstützen, war in den Instruktionen auch vorgesehen, die Zeitdifferenz gegen einen zuletzt gesehenen und zuverlässig bestimmten Ort durch Uebertragung mit Schiffschronometern festzustellen. So wurde bespielsweise die Zeitdifferenz Süd-Georgiens gegen Montevideo mittels Chronometer-Uebertragung annäherungsweise erhalten. Daß in ähnlicher Weise bei dem Verlassen der Station abermals eine Bestimmung der Zeit durch Chronometer-Uebertragung ausgeführt werden konnte, bedarf wohl kaum der besonderen Erwähnung. Das Hauptwerk giebt – wie schon in der Einleitung zu diesem Kapitel gesagt – über diese Punkte jeden wünschenswerthen Aufschluß.
Die Resultate der Beobachtungen in Verbindung mit dem Vorübergange der Venus vor der Sonnenscheibe auf Süd-Georgien sind bereits in dem von der für diesen Zweck bestehenden deutschen Kommission herausgegebenen Werke in extenso veröffentlicht worden, weshalb es genügen kann, hier nur einfach darauf hinzuweisen. Die Venusdurchgänge 1874 und 1882 von A. Auwers. Band III, Seite 541-559.
Von solchen Arbeiten, welche ihrer Natur nach eine Verwandtschaft mit astronomischen besitzen, mögen hier nur genannt werden die geodätischen, wie Nivellements, topographische Aufnahmen, Bestimmung der Refraktions-Konstanten (durch Dr. Ambronn in Kingua-Fjord), die Pendel-Beobachtungen (durch Dr. Schrader auf Süd-Georgien, siehe Anhang II dieses Buches) und Gezeiten-Beobachtungen. Die letzteren erwiesen sich von besonderem Interesse auf Süd-Georgien wegen der Störungen, die durch den Ausbruch des Krakatau in der Registrirung der Flutherscheinungen verursacht wurden. Im Anhange VII zu diesem Bande finden sich darüber einige nähere Angaben, auf die es gestattet sein möge zu verweisen.
Da hier von den Störungen der Wasserbewegung durch den Ausbruch des Krakatau die Rede war, so mag daran erinnert werden, daß auch der Sprung'sche Barograph auf Süd-Georgien den Gang des Luftdruckes durch jenes Phänomen als gestört erwies. (Siehe Hauptwerk, Band II, S. 8 und Tafel zum Anhange dieses Bandes). Siehe auch Annalen der Hydrographie und Maritime Meteorologie Jahrgang 1886 Seite 201 ff. Tab. 5 und Figuren-Tafel im Anhang VII.