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Neue Denkschriften
der
allgemeinen schweizerischen Gesellschaft
für die
gefammten Haturwillenfhaften.
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NOUVTEAUX MEMOIRES
SOCHETE NELNETIQUR
DES
SCIENCES NATURELLEN.
Mierte Dekade.
Band VII.
ZÜRICH
auf Kosten der Gesellschaft und mit Subvention des Bundes
Druck von Zürcher & Furrer.
In Commission bei Georg & Co. in Basel, Geneve und Lyon.
1901.
Neue Denkschriften
der
allgemeinen schweizerischen Gesellschaft
für die
aefammten Haturwillenfhaften.
SOCHETE HELVETIQUR
SCIENCES NATURELLEN.
Band XXXVIIl.
ZÜRICH
auf Kosten der Gesellschaft und mit Subvention des Bundes
Druck von Zürcher & Furrer.
In Commission bei H. Georg in Basel, Geneve und Lyon,
1901.
Theorie
der
vielfachen Kontinuität.
Von
r L. Schläfli.
Herausgegeben im Auftrage der
Denkschriften-Kommission der Schweizer. Naturforschenden Gesellschaft
von
J. H. Graf, Bern.
Druck von ZÜRCHER & FURRER in Zürich.
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Vorbemerkung,
Die vorliegende Abhandlung Ludwig Schläfli’s stammt aus den Jahren 1850
bis 1852. Schläfli erwähnt sie zum ersten Mal in seinem Brief an Steiner 3. I. 1852*)
und sandte sie, nachdem die Wiener Akademie seine Arbeit „Ueber die Resultante eines
Systems mehrerer algebraischer Gleichungen“ angenommen und in ihren Denkschriften
1852 publiziert hatte, dem Sekretär dieser Akademie ein. Auf dem Umschlag findet sich
von dessen Hand der Vermerk: „655/1852 praes. 8. Okt.“. Schläfli bringt im ange-
gebenen Brief noch mehrere Integrale, die wir als Anmerkung zum Brief publiziert
haben und spricht die Absicht aus, falls die Akademie die Schrift wegen ihres grossen
Umfangs (sie wurde auf 23 Bogen 4° geschätzt) nicht annehmen wolle, dieselbe als
Privatschrift herauszugeben und bittet Steiner, ihm hiezu in Berlin behülflich zu sein.
Seite 27 des „Briefwechsels“ haben wir das Konzept eines Briefes dat. vom Dez.
1851 an den Sekretär der k. k. Akademie der Wissenschaften in Wien publiziert. Dieser
Brief sollte denselben über die Absichten des Autors orientieren. Die Aufnahme der
Arbeit wurde des grossen Umfangs halber verweigert. Vergeblich ermunterte Steiner
(siehe Brief vom 15. Okt. 1853, S. 41 des Briefwechsels, sodann in einem Brief an
Schläfli's Freund Prof. Ris und an Schläfli vom 10. März 1854) aus der „Weltüber-
stürmenden Erdewälzenden“ Abhandlung einen Auszug zu machen, der etwa 4 oder
12 Bogen wäre, Schläfli's erste Begeisterung für die Arbeit war vorbei (8. 59). Er
sandte sie erst 1854 an Crelle in Berlin, den Herausgeber des Journals für reine Mathe-
matik (siehe S. 74). 1855 liess Steiner Crelle wieder an die Arbeit erinnern (siehe $. 191),
dann verwandte sich Steiner erfolglos bei Reimer, dem Verleger des genannten Journals;
auch Borchardt, der neue Herausgeber desselben, wollte mithelfen, die Publikation der
Arbeit zu ermöglichen. Am 17. Mai 1856 konnte Steiner seinem Freunde L. Schläfli
schreiben, dass sich Reimer herbeigelassen habe, die Aufnahme der Arbeit ins Journal,
*) Vergleiche „Der Briefwechsel zwischen Jakob Steiner und Ludwig Schläfli“, herausgegeben von
J. H. Graf, Mittlgen. der bern. Naturf. Gesellschaft 1896, S. 76 und auch separat bei K. J. Wyss, Bern, S. 20.
IV
sowie 200 Extraabzüge und ein kleines Honorar zu versprechen. Trotzdem sich Schläfli
laut Brief vom 19. Mai 1856 sofort, beseelt von dem Wunsch, die Arbeit nach so vielen
Jahren endlich einmal veröffentlicht zu sehen, mit allen Bedingungen einverstanden er-
klärte, da auch die Fortsetzung dazu schon längst geschrieben sei, so unterblieb der
Druck doch. Nach einer Aeusserung Steiner’s zu schliessen, war nun Borchardt dagegen.
Die Arbeit kam wieder nach Bern zurück, wo wir sie unter den nachgelassenen Papieren
des grossen Meisters gefunden haben. Das Manuskript gehört wie alle andern von
Schläfli stammenden der schweizer. Landesbibliothek in Bern an. Der erste Teil
bis Seite 78 trägt Korrekturen, wahrscheinlich von der Hand Crelle’s oder Borchardt's,
um die Arbeit zum Drucke einzurichten. Sie sind mehr redaktioneller Natur oder be-
ziehen sich auf die Auswahl der Lettern oder die Anordnung. Wir halten aber dafür,
die Arbeit soll im ursprünglichen Wortlaut ohne jeden Zusatz oder irgend
eine Anmerkung unsererseits gedruckt werden, und sind der Meinung, dass sie
nicht bloss historischen Wert, sondern gerade für die Theorie der Geometrie von
n Dimensionen noch eine Fülle anregender Gedanken enthalte. Beigegeben wird die
Selbstanzeige, dat. 5. Juli 1352, hinzugefügt ist ein Inhaltsverzeichnis. Der Denkschriften-
Kommission der Schweiz. Naturforschenden Gesellschaft gebührt der beste Dank, dass sie
die Herausgabe des Werkes ermöglicht hat. Herr Prof. Dr. P. Stäckel in Kiel hat
die Güte gehabt, die Korrektur ebenfalls durchzusehen, wofür ich ihm an dieser Stelle
herzlich danke.
Bern, im Oktober 1901.
Prot:-Dr. J, A.:Grat
Anzeige einer Abhandlung
über die Theorie der vielfachen Kontinuität.
Die Abhandlung, die ich hier der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften vorzu-
legen die Ehre habe, enthält einen Versuch, einen neuen Zweig der Analysis zu begründen
und zu bearbeiten, welcher, gleichsam eine analytische Geometrie von n Dimensionen,
diejenigen der Ebene und des Raumes als spezielle Fälle für n— 2, 3 in sich enthielte.
Ich nenne denselben Theorie der vielfachen Kontinuität überhaupt in demselben Sinne,
wie man z. B. die Geometrie des Raumes eine Theorie der dreifachen Kontinuität nennen
kann. Wie in dieser eine Gruppe von Werten der drei Koordinaten einen Punkt bestimmt,
so soll in jener eine Gruppe gegebener Werte der n Variabeln &, y. ... eine Lösung
bestimmen. Ich gebrauche diesen Ausdruck, weil man bei einer oder mehreren Gleichungen
mit vielen Variabeln jede genügende Gruppe von Werten auch so nennt; das Unge-
wöhnliche der Benennung liegt nur darin, dass ich sie auch noch beibehalte, wenn gar
keine Gleichung zwischen den Variabeln gegeben ist. In diesem Falle nenne ich die
Gesamtheit aller Lösungen die n-fache Totalität; sind hingegen 1, 2, 3,.... Gleichungen
gegeben, so heisst resp. die Gesamtheit ihrer Lösungen (n — 1) faches, (n — 2) faches,
(n — 3) faches, ... Kontinuum. Aus der Vorstellung der allseitigen Kontinuität der
in einer Totalität enthaltenen Lösungen entwickelt sich diejenige der Unabhängigkeit
ihrer gegenseitigen Lage von dem System der gebrauchten Variabeln, insofern durch
Transformation neue Variabeln an ihre Stelle treten können. Diese Unabhängigkeit
spricht sich aus in der Unveränderlichkeit dessen, was ich den Abstand zweier ge-
gebener Lösungen (x, %, - . -), (@&, Y, ...) nenne und im einfachsten Fall durch
V(&' — 2)? + (y — y) + etc.
definiere, indem ich gleichzeitig das System der Variabeln ein orthogonales heisse,
zum Unterschied von einem schiefen System, worin
Y(& = — y% + ete. ak —a)(y — Y)- ete.
den Abstand zweier Lösungen darstellte. Indem ich ferner ausschliesslich orthogonale
Systeme gebrauche, nenne ich jede lineare Transformation der Variabeln, durch welche
die Orthogonalität eines Systems nicht geändert wird, d. h., bei welcher die analytische
ee
Form des Abstandes, Quadratwurzel aus einer Summe von Quadraten, dieselbe bleibt,
eine orthogonale Transformation. Sind diese Vorstellungen durchlaufen, so hat
man einen Begriff von der Gleichgültigkeit der vielfachen Totalität, ganz ähnlich
wie von der des Raumes; man hat gleichsam die Totalität von dem willkürlichen
Zwang des zu ihrer Darstellung verwendeten Variabeln-Systems wiederum befreit.
Diese Andeutungen, bei denen ich einige Weitläufigkeit nicht wohl vermeiden konnte,
mögen genügen, um die Grundlage der hier behandelten Theorie zu bezeichnen.
Die Abhandlung zerfällt in drei Abschnitte, 1. über die linearen, 2. über die
sphärischen, 3. über die quadratischen und höheren Kontinuen. Um ohne Weitläufigkeit
zu zeigen, dass namentlich in den zwei ersten Abschnitten Dinge vorkommen, welche
von der analytischen Geometrie des Raumes aus kaum sich ahnen lassen, führe ich nur
den Satz in $ 22 an.
Um die Aussage desselben einzuleiten, diene folgende Erklärung. Wenn
p=acr+by+ez+...+hw, y =ac+by-+...-+ hw zwei lineare und homogene
Polygone der n orthogonalen Variabeln x, y,.... w bezeichnen, und man denkt sich die
Gesamtheit aller Lösungen, für welche zugleich p>o, p >o: so steht diese zur unbe-
schränkten Totalität im Verhältnis eines Bruchteils zum Ganzen. Wird 2: als letztes
Glied dieses Verhältnisses angenommen, so nenne ich das erste Glied den Winkel der
Polynome p,p'. Wird derselbe durch Z (p,p”) bezeichnet, so ist
au bb Ice... Fhh \
VER... +72 Ya?td®+...+n®
wo die Quadratwurzeln im Nenner nur positiv zu verstehen sind.
— cos Z (pp‘)
Ist nun das »fache Integral S, — I dxdydz...dw durch die Bedingungen p, > 0,
PB>% ...: mM>0o, &@®+y°—+...—+w°<1 begrenzt, so hängt sein Wert nur von den
Usn (n—1) Winkeln zwischen den n linearen und homogenen Grenzpolynomen p ab
(wesshalb ich diese Winkel die Argumente der Funktion S, nenne); und, wenn die
transcendente Funktion, als welche der Winkel in Beziehung auf seinen zunächt ge-
gebenen Kosinus aufzufassen ist, nicht mitgezählt wird, so erfordert die Berechnung
3 ? ;
fache Integrationen, je nachdem n gerade oder
: n— 2
jenes Integrals nur - y® oder 3
ungerade ist. Denn der z. B. nach dem Argument / (p, Ps) genommene Differential-
koeffizient von S, ist der nte Teil eines ähnlichen, aber bloss (n — 2) fachen Integrals
S„_., dessen Argumente durch trigonometrische Relationen mit den ursprünglichen Ar-
gumenten verbunden sind. Transformiert man nämlich orthogonal die Variabeln so,
dass die Polynome p, und p, nur die zwei ersten von den neuen Variabeln enthalten,
und tilgt dann in allen übrigen Polynomen diese zwei Variabeln, so hat man die n — 2
Grenzpolynome von S,_..
Ist die Ordnung n einer Funktion 5, ungerade, so kann man diese linear durch
lauter solche Funktionen von gerader Ordnung ausdrücken, deren Argumente geradezu
te
schon unter den ursprünglichen sich vorfinden. (Hieher gehört es z. B., wenn fürn —=3
der Inhalt eines Kugeldreiecks nicht eine neue transcendente Funktion erfordert, sondern
sich durch die schon der Ebene eigenen Funktionen, nämlich durch die Winkel des
Dreiecks, linear ausdrücken lässt.) Nur die Integrale S, von gerader Ordnung sind
demnach eigentümliche transcendente Funktionen.
Man kann ferner jedes Integral S, auf mannigfaltige Weise als Summe von
Integralen derselben Ordnung darstellen, deren Argumente mittels trigonometrischer
Relationen aus den ursprünglichen zu berechnen sind. Unter diesen Arten der Zer-
legung giebt es auch solche, wo sämtliche Teil-Integrale eine spezielle Beschaffenheit
erhalten. Man kann nämlich die Grenzpolynome einer solchen 5, so an einander reihen,
dass nur die Winkel zwischen je zwei unmittelbar auf einander folgenden von rechten
abweichen, alle übrigen Winkel dagegen rechte sind. Eine so spezialisierte Funktion
S,„ hat also nur noch n— 1 freie Argumente. Da es wünschbar ist, die Zahl der Argu-
mente einer Funktion so sehr als möglich zu vermindern, so richtet sich nun die ganze
Aufmerksamkeit auf diese speziellen Funktionen S,, welche ich Orthoscheme genannt
habe. Unter anderem führt die Betrachtung gewisser Perioden solcher Orthoscheme
zur Kenntnis einiger Fälle, wo der Wert eines Orthoschems in finiter Form angegeben
werden kann. Sollen zugleich alle Argumente rationale Teile des Halbkreises -r sein,
so glaube ich in der vorliegenden Abhandlung alle Fälle, wo dann auch das Orthoschem
zur Polysphäre ein rationales Verhältnis hat, vollständig aufgezählt zu haben. Für
n —= 4 können die Nenner der Argumente nur 3, 4, 5, für alle höheren Dimensions-
zahlen gar nur 3, 4 sein (das Argument I ist auszuschliessen, weil es immer auf eine
niedrigere Ordnung zurückführt). Der Entscheid, ob alle hieher gehörenden Fälle voll-
ständig aufgezählt sind, scheint ungemein schwierig; aber man wird das Interesse der
Frage am besten würdigen, wenn man bedenkt, dass ihr für n = 2 die bekannte von
Gauss absolvierte Aufgabe der Kreisteilung entspricht.
Was in den zwei ersten Abschnitten gegeben ist, halte ich alles für neu. Anders
verhält es sich mit dem dritten Abschnitt. Hier findet die Bestimmung der Hauptaxen
eines quadratischen Kontinuums, als analytische Aufgabe betrachtet, sich schon in der
Theorie der sekulären Störungen der Planeten, wie sie Laplace in seiner Mecanique
celeste gegeben hat, Die Bestimmung des kürzesten Weges auf einem quadratischen
Kontinuum findet sich angedeutet von Jacobi in einem Vortrag an die Berliner-Akademie
vom Jahre 1839. Dass ich ferner die Frage nach der Existenz orthogonaler Kontinuen
aufgeworfen und erörtert habe, war veranlasst durch den von Lame eingeführten Be-
griff orthogonaler Flächen. Ob die hier für n—=3 gegebene Konstruktion eines ganz
beliebigen Systems orthogonaler Flächen schon von Lam& ausgeführt worden ist, weiss
ich nicht, da mir die ersten Bände von Lionville’s Journal, in denen dieser Gegenstand
wahrscheinlich behandelt ist, nicht zu Gebot standen. Die Begriffe des Potentials und
des Differentialparameters sind von Gauss und Lame so benannt und zu physikalischen
I
Untersuchungen angewandt worden, und mehrere hieher gehörige Sätze von überraschender
Eleganz, zum Teil wenigstens, wie es scheint, von Lame herrührend, hat Lionville in
seinen Briefen an Blanchet (über verschiedene das Ellipsoid betreffende analytische
und mathematisch-physikalische Fragen, Lionville XI, Juni 1846) mitgeteilt und bewiesen.
In der vorliegenden Abhandlung sind auch diese Sätze von drei auf n Dimensionen über-
getragen. — Wenn ich nun auch das Verdienst des Generalisierens nur gering anschlage,
so hielt ich es doch für nötig, einmal alle diese Betrachtungen in der Theorie der viel-
fachen Kontinuität zu vereinigen; man wird hier manches Neue finden, was ausser diesem
Zusammenhang nicht dargestellt werden konnte.
Ich hoffe, durch die vorliegende Abhandlung faktisch gezeigt zu haben, dass in
der reinen Analysis die Konstruktion nicht weniger mit Erfolg angewandt werden kann,
als in der Geometrie.
Bern, den 5. Juli 1852.
Dr. L. Schläfli.
Theorie der vielfachen Kontinuität.
Einleitung.
Wenn man die gegenseitige Abhängigkeit zweier Variabeln zur lebhaften An-
schauung bringen will, so bedient man sich häufig der ebenen Kurven, indem man jene
zwei Variabeln als rechtwinklige Koordinaten setzt, und baut so auf die geometrische
Anschauung eine Reihe von Schlüssen, deren letztes Ergebnis eine rein analytische
Bedeutung hat. Es wird wohl niemand es bestreiten, dass ein solches Verfahren eben
so sicher sein kann, als ein rein analytisches, welches sorgfältig alle der Geometrie
entlehnten Ausdrücke vermeidet, und dass in beiden eigentlich dieselben Dinge, nur in
anderer Sprache, dargestellt werden; denn es ist gewiss ganz dasselbe, ob man die
Funktionsweise, in der zwei Variabeln von einander abhängen, unmittelbar anschaut,
oder erst, indem man mit den Augen den Lauf einer gezeichneten Kurve verfolgt. Das
durch geometrische Anschauung vermittelte Verfahren hat freilich den Vorzug der
leichtern, auch dem Unvorbereiteten sogleich verständlichen Sprache, und kann daher
für die populäre Darstellung nur empfohlen werden. Wenn aber die Zahl der in gegen-
seitiger Abhängigkeit stehenden Variabeln über drei hinausgeht, so bleibt die bequeme
Nachhülfe der geometrischen Anschauung und Ausdrucksweise zurück; aber sollte es
wohl darum der Analysis versagt sein, aus eigenen Mitteln diesen fühlbaren Mangel zu
ersetzen und sich einen Vorrat von Anschauungen und Bezeichnungen anzulegen, worin
sie dieselbe leichte Uebersicht der Funktionsweisen und ihrer singulären Eigenschaften
wiederfindet, welche sie vorher von der Geometrie entlehnte? Als einen Versuch, nach
dieser Seite hin eine neue Bahn in der Analysis zu eröffnen, möchte ich gegenwärtige
Abhandlung dem nachsichtigen Urteile des geneigten Lesers übergeben.
Der vorliegende Stoff ist so eingeteilt, wie wenn man etwa in der Geometrie
1. die Gerade und Ebene, 2. den Kreis und die Kugel, 3. die Kurven und Flächen
zweiten Grades, 4. endlich die infinitesimalen Eigenschaften der Kurven und Flächen
überhaupt, nach einander behandeln würde.
Seite 3, dritte Zeile von unten, sowie
”
4, zweite und vierte Zeile von oben
lies:
Liouville statt Lionville.
Erster Teil.
Lehre von den linearen Kontinuen.
S$ 4. Definitionen.
Wenn eine oder mehrere Gleichungen die „ Variabeln x, y, 2,... enthalten, so
nennt man jede Gruppe von Werten dieser letzten, welche allen jenen Gleichungen
genügen, eine Lösung des gegebenen Systems. Diese Lösung ist bestimmt, wenn die
Zahl der Gleichungen ebenfalls n ist; dagegen wird ein kontinuierlicher Uebergang von
einer Lösung zu einer anderen möglich sein, wenn die Zahl der Gleichungen geringer
ist; in diesem Falle nenne ich die Gesamtheit aller Lösungen ein Kontinuum, und
zwar ein ifaches, wenn ö die Zahl der unabhängigen Variabeln (oder die Dimensions-
zahl des Kontinuums) ist; ferner ein lineares, wenn alle Gleichungen vom ersten Grade
sind, ein höheres, wenn wenigstens eine Gleichung den ersten Grad übersteigt. Ein
einfaches Kontinuum überhaupt werde ich Weg, und wenn es insbesondere noch linear
ist, Strahl nennen. Unter dem Weg, der zwei Lösungen verbindet, ist die Ge-
samtheit aller Lösungen zu verstehen, welche von der Anfangs- bis zur Endlösung
kontinuierlich auf einander folgen. Da von Kontinuen, welche nur durch eine Gleichung
zwischen n Variabeln bestimmt sind, häufiger die Rede sein wird, als von solchen, deren
Dimensionszahl zwischen 1 und n — 1 liegt, so werde ich ein (n — 1) faches Kontinuum
meist schlechthin Kontinuum nennen, wenn kein Missverständnis zu besorgen ist.
Da einmal das Wort Lösung eine Gruppe von zusammengehörigen Werten der
n Variabeln x, y,... bezeichnet, so werde ich dasselbe Wort noch behalten, wenn auch
gar keine Gleichung vorliegt; und in diesem Sinne nenne ich die Gesamtheit aller
Lösungen die Totalität und zwar nfache Totalität, wenn es nötig wird, die Zahl
n aller Variabeln x, y,--- anzugeben. Sind zwar alle Variabeln unter sich unabhängig,
aber dem nfachen Integral Sdxdydz. .. Grenzen gesetzt, durch welche keiner Variabeln ein
unendliches Wachstum gestattet wird, so nenne ich die Gesamtheit aller Lösungen,
über welche sich dieses Integral erstreckt, ein geschlossenes Stück der Totalität
und das Integral selbst dessen Mass. Wie geschlossene Stücke eines Kontinuums
von beliebiger Dimensionszahl gemessen werden können, wird sich im weiteren Ver-
laufe zeigen.
Wenn wir nun die Vorstellung von der Kontinuität aller in der »fachen Totalität
enthaltenen Lösungen von dem speziellen Systeme, vermöge dessen in jeder Lösung
die Variabeln gerade diese und keine anderen Werte erhalten, frei zu machen suchen,
indem wir uns n Transformationsformeln, durch welche die alten Variabeln in neue
übergehen können, denken, so ist es ganz natürlich, dass wir den linearen Transformationen
vor allen anderen einen gewissen Vorzug geben. Die allereinfachste lineare Trans
formation besteht darin, dass man jede alte Variable als Summe einer Konstanten und
einer gleichnamigen neuen Variabeln setzt, und durch eine solche Transformation sind
wir immer im stande, irgend eine gegebene Lösung als eine erscheinen zu lassen, in
der sämtlichen neuen Variabeln der Nullwert zukommt. Wenn wir daher eine Funktion
suchen, welche auf die möglichst einfache Weise die Verschiedenheit zweier Lösungen
misst, so werden nur die Unterschiede der gleichnamigen Variabeln darin eingehen.
Sind diese Unterschiede alle bis auf einen gleich Null, so ist offenbar dieser, absolut
genommen, das natürliche Mass der Verschiedenheit beider Lösungen, und überhaupt
darf jene Funktion sich nicht ändern, wenn auch ein Unterschied negativ genommen
wird, weil die Aenderung des Vorzeichens bei einer Variabeln die Aufeinanderfolge
der Lösungen in der Totalität nicht ändert. Es ist ferner natürlich, anzunehmen, dass,
wenn alle Unterschiede in demselben Verhältnisse vergrössert werden, auch jene Funktion
in demselben Verhältnisse sich vergrössern muss. Die Funktion muss also in Beziehung
auf die Unterschiede x, y,2,... der Variabeln homogen und vom ersten Grade sein.
Endlich muss noch die Freiheit linearer Transformationen, durch welche die Form dieser
Funktion nicht geändert wird, möglichst gross sein. Alle diese Rücksichten zusammen
bestimmen uns, Ve+y+2-+.... als Form dieser Funktion anzunehmen, wo die
Quadratwurzel immer positiv zu verstehen ist. Wir beginnen demnach die Theorie der
vielfachen Kontinuität mit folgender Definition:
Das Quadrat des Abstandes zweier Lösungen ist gleich der Summe
der Quadrate der Unterschiede der gleichnamigen Variabeln.
Satz. Wenn drei reelle Lösungen gegeben sind, so giebt es zwischen
denselben im ganzen drei Abstände. Die Summe von je zweien derselben
kann nie kleiner sein als der dritte.
Beweis. Die Unterschiede der Variabeln seien a,Db,..., wenn man von der
ersten Lösung zur zweiten fortgeht, und «, b',..., wenn man von dieser zur dritten
fortgeht, dann sind sie a+a, b-+-DV,....., wenn man von der ersten Lösung zur
dritten fortgeht. Werden nun die Abstände mit », »’, r" bezeichnet, so ist
P=@®"+0t.., r?=a’+b°’+.., r?=(ata) + Hd) -....;
folglich
r?— r—r’=2(ad + +...),
ur? — (fr —4 (ab — db" —+ ete.!.
Für reelle Lösungen ist also das Produkt
(—+r+r') -r+r-+r") r —r-+r") (r+r —r”)
immer positiv. Nehmen wir nun alle drei Abstände als positiv und »<r'<r" an, so
sind ausser dem Faktor » —+»" — r alle drei übrigen positiv, folglich muss auch dieser
positiv sein, d.h.» +r' >".
Sollte #» +" = r" werden, so müssten alle Ausdrücke ab’ — «ab, etc. verschwinden,
d.h. es müsste azDbee:... = Q:bi:cH.... sein.
Wenn die Unterschiede der Werte zweier Lösungen, einer konstanten A und
einer veränderlichen P, proportional wachsen, so durchläuft die Lösung P einen Strahl;
denn ihre Werte sind dann Funktionen ersten Grades einer einzigen unabhängigen
Variabeln. Es sei B irgend eine von A verschiedene, in jenem Strahl enthaltene Lösung,
die wir uns als fest denken. Wenn dann auf demselben Strahl irgend eine Lösung P
auf A folgt und vor B vorhergeht, so ist immer der feste Abstand AB gleich der
Summe der veränderlichen Abstände AP und PB.
Den Abstand AB denken wir uns daher fortan auch als Mass des Strahls,
welchen die Lösung P von A bis nach B durchläuft.
Nehmen wir ausser den Lösungen A, B noch einige andere (, D, E an, welche
nicht auf dem Strahle AB liegen, so ist leicht zu zeigen, dass die Summe der hier ge-
nannten Abstände grösser ist als der Abstand AB. Es ist nämlich AC-COD>AD,
AD--DE>AE AE-+EB>AB, also AC-CD-- DE EB>AB. Jene vier
Abstände, an einander gereiht, bilden aber ein einfaches Kontinuum, das von A bis B reicht.
Denken wir uns nun die n Variabeln der Lösung P als eben so viele beliebige
Funktionen einer Unabhängigen, welche für einen Anfangswert derselben mit den Werten
der Lösung A und für einen Endwert mit den Werten der Lösung B zusammenfallen
und dazwischen keine Unterbrechung der Kontinuität erleiden, so beschreibt gleichsam
die Lösung P einen von A bis B reichenden Weg, und es wird immer möglich sein,
auf diesem eine hinreichende Menge von Lösungen P so zu verteilen, dass der Fehler,
den man begeht, indem man den zwischen zwei unmittelbar auf einander folgenden
Lösungen enthaltenen Weg durch ihren Abstand ersetzt, von einer höheren Ordnung
wird, als dieser Abstand selbst, den wir uns als verschwindend klein denken. Daraus
folgt, dass jener totale Weg AB, wofern er nicht gerade ein Strahl ist, immer grösser
sein wird als der von einem Strahle beschriebene Abstand AB.
Sind x, y, ... die Variabeln, dx, dy, ... ihre Differentiale unter der Voraussetzung
einer Unabhängigen, so ist s = Iy de®+dy®—+... die Länge des Weges, wenn
«
das Integral von der Lösung A bis zur Lösung B reicht. Die Variationsrechnung
zeigt, dass dieser Weg ein Minimum wird, wenn die Variabeln Funktionen ersten
Grades sind.
$ 2. Orthogonale Transformation der Variabeln.
Werden die n Variabeln &, y,... durch solche lineare Funktionen von » neuen
Variabeln #, t, t',... ersetzt, dass der Ausdruck für den Abstand zweier Lösungen
seine Form nicht ändert, so soll diese lineare Transformation eine orthogonale heissen.
Da im Ausdrucke für den Abstand » zweier Lösungen nur die Unterschiede ihrer
"gleichnamigen Werte vorkommen, so sind hier die Konstanten jener linearen Trans-
formationsformeln von keinem Belang; und, wenn man sie weglässt, so sind die Differenzen
des ursprünglichen Systems im übrigen dieselben Funktionen der Differenzen des zweiten
Systems, wie die Variabeln des ersten von denen des zweiten. Es seien daher x, 9, ...
die Differenzen der ursprünglichen, t, t',€',... die der neuen Varjabeln, oder, was auf
dasselbe hinauskommt, 0, 0, 0, .... seien in beiden Systemen die Werte der ersten Lösung,
2, Y, 2, ... diejenigen der zweiten Lösung im alten, und ft, £',... im neuen Systeme.
Dann sei
I
z=aetta@l-t---,
yaßrtRtlte,
etc.,
so wird
++. = (++ )R+ete +2 lad + PP --)tl + ete.,
und wenn 7? —= ?--t?°--ete. sein soll, so müssen die Transformationselemente den
Bedingungen
a+ + Pt... —H1, etc. | (A)
aa + BP" + yy + —=0, ete. |
genügen. Es sei
[ ' ’ ’
AZ || 020lH ol
BETH IRRE
|
so ist nach einem bekannten Satze:
Se 6: DR er | —
DEE 0 I IR
BSCH LOHN DO CH SD 0 |
also vermöge jener Bedingungen 4°—=1, und 4 entweder =— 1 oder =+.1. Wäre
4= —1, so brauchte man nur eine der neuen Variabeln entgegengesetzt zu nehmen,
um sogleich 4=1 zu erhalten. Wir wollen daher fortan 4= 1 annehmen. Sind nun
a,b, c,... die ergänzenden Elemente zu «, ß,Y,..., d.h. ist
1
a=—,b= dB etc.,
te
so folgt It = ax + by cz —+ »--, etc. Wenn man aber die Transformationsformeln
resp. mit @, 8,7, ... multipliziert und addiert, so ist vermöge der Bedingungen (1):
t=a2—-ßy- ---, also, wenn 4= 1 vorausgesetzt wird, «=a«a, b=ß, ete., d.h. die
ergänzenden Elemente sind den entsprechenden ursprünglichen gleich. Nun ist überhaupt
aa aa ..-=4, etc,
aB—- af: -—=(, etc,
also -
a +ad” 4a +:.- =1, ete,,
eo +aß ta’ B" + ---—=0, ete.
Mag man also die neuen Variabeln in die alten, oder diese in jene verwandeln, beide
Verwandlungen sind durchaus ähnlich.
Die Unterschiede der gleichnamigen Werte zweier Lösungen A, B mögen fortan
Projektionen ihres Abstandes AB= r heissen. Dann ist in jedem orthogonalen
Systeme das Quadrat des Abstandes r gleich der Summe der Quadrate seiner Projektionen,
und dieser Satz ist als Definition eines orthogonalen Systems zu betrachten. Dann sind
auch orthogonale Transformationen solche lineare Transformationen, durch welche irgend
zwei orthogonale Systeme in einander übergehen.
Sind die Anfangslösung A und alle » Projektionen des Abstandes » gegeben, so
ist dadurch die Endlösung B völlig bestimmt. Ist aber jene Anfangslösung frei und
sind nicht die Projektionen selbst, sondern nur ihre n — 1 Verhältnisse gegeben, so
sagen wir, die Richtung des Strahls sei bestimmt und nennen jene Projektionen, bei
denen es somit nur auf ihre gegenseitigen Verhältnisse ankommt, die Richtungs-
elemente dieses Strahls. Werden sämtliche Projektionen durch den Abstand dividiert,
so mögen die Quotienten Richtungscosinus heissen; diese sind also Projektionen eines
auf dem Strahle genommenen Abstandes 1.
Wenn zwei Strahlen gleiche Richtung haben, d. h. wenn die Richtungselemente
des einen mit denen des andern proportional sind, so mögen sie parallel heissen.
Demnach sind die oben gebrauchten Koeffizienten «a, ß, y,.... im alten Systeme
die Richtungscosinus derselben Richtung, welche im neuen Systeme durch die Gleichungen
t=t"=-:-—=( bestimmt ist u.s. f, und «,«@,«',... sind im neuen Systeme die
Richtungscosinus der im alten durch y = z = -:- = 0) bestimmten Richtung. Die Gleichung
ad +-PBP —-yy---—=0 drückt die Orthogonalität der beiden durch £ und f zu
bezeichnenden Richtungen aus.
$ 3. Ueber den Winkel zweier Richtungen.
Es seien x, y, 2,... die Projektionen eines Abstandes » und &,,Y1, 2; .- . die-
jenigen eines andern »,, so geben die obigen orthogonalen Transformationsformeln:
m + yyı za + sth Hr Hl +
ae -
Dieser Ausdruck bleibt also in jedem orthogonalen System immer derselbe. Wir setzen
daher
2% Yyı I 24: —=rr, cos w
und nennen w den Winkel der Richtungen der beiden Abstände ” und r,. Daraus
folgt sogleich auch
r, sinw=Y (ey — my) + (ea — 22)? + ete.,
wo die unter dem Wurzelzeichen stehende Summe sich auf alle Kombinationen zweiter
Klasse erstreckt.
Der Cosinus des Winkels zweier Richtungen ist gleich der Summe der
Produkte der gleichnamigen Richtungscosinus.
Zwei Richtungen sind orthogonal, wenn die Summe der Produkte ihrer gleich-
namigen Projektionen gleich Null ist.
S 4. Anwendung der orthogonalen Transformation
5 I G 2
zum Beweise des Satzes, dass der Strahl der kürzeste Weg sei zwischen zwei
auf ihm befindlichen Lösungen.
Es seien «, ß, y,.... die Richtungscosinus des gegebenen Strahls, so können immer
n— 1 andere Richtungen gefunden werden, welche mit jenem ein orthogonales System
E : c (n — 1 — 2) B 3 c b
bilden. (Dabei bleiben ya Richtungscosinus frei.) Transformiert man dann
die ursprünglichen Variabeln x, Y, ... in solche t, t,£',..., welche dem neuen System
entsprechen, so ist der gegebene Strahl nunmehr dadurch bestimmt, dass nur £ variabel
bleibt, während 7, t',... konstante Werte erhalten. Ein Stück desselben ist also durch
das Integral /dt, irgend ein anderer dieselben Lösungen verbindender Weg dagegen
ro
durch das zwischen denselben Grenzen genommene Integral | V dt? + dt?’ —+ dt
dargestellt. Vergleicht man die Formen beider Integrale, so sieht man unmittelbar,
. rn . . . - / c 7 .
dass dieses grösser ist als jenes. Also ist auch das Integral | Ydx’—+-dy’----- , zwischen
Lz
zweien gegebenen Grenzlösungen genommen, ein Minimum, wenn die Variabeln lineare
Funktionen einer Unabhängigen sind.
$S 5. Mass des Paralleloschems.
Das Mass V einer umschlossenen Totalität ist durch das nfache Integral Yh dedydz...
ME
ausgedrückt. Hat nun das (n— 1)fache Integral /dydz... einen konstanten, von x
unabhängigen Wert A, und sind die auf x bezüglichen Grenzen zwei konstante Werte,
deren Unterschied « ist, so ist offenbar V= a4. Die erste Voraussetzung ist unter
anderm erfüllt, wenn eine Grenzgleichung von der Form
F(y—p, 2—49,....)=0
gegeben ist, wo 9, q,.... beliebige Funktionen der einzigen Variabeln x bezeichnen.
Es kommen dann nur noch zwei Grenzgleichungen von der Form 2 = const. hinzu, und
das Integral V wird sich auf alle Werte von & erstrecken, welche zwischen diesen zwei
Konstanten liegen. Sind insbesondere 9, g,.... lineare Funktionen von x, so wird die
durch F=0 bezeichnete Grenze erzeugt durch die Bewegung eines Strahls, welcher
stets mit dem durch y=9p,2=4q,.... bestimmten parallel bleibt. Die geschlossene
Totalität V ist dann dem Cylinder der Geometrie zu vergleichen, wo 4 der Basis,
« der Höhe entspricht, und der hier angedeutete allgemeine Satz kann symbolisch so
ausgesprochen werden: Das Mass eines Cylinders ist gleich dem Produkte seiner
Basis und Höhe.
Wenn nun die Grenze des (n— 1)fachen Integrals A (der Basis) wiederum so
beschaffen ist u. s. f., so wird zuletzt V=abe... Dann ist & zwischen zwei Konstante,
deren Unterschied a, y zwischen zwei lineare Funktionen von x, deren Unterschied Ö,
2 zwischen zwei lineare Funktionen von x, , deren Unterschied c u. s. w. eingeschlossen.
Die Totalität wird somit zwischen n Paare von parallelen linearen Kontinuen einge-
schlossen; sie heisse Paralleloschem. Wir dürfen immerhin annehmen, dass die
Gleichungen für die n Anfangsgrenzen durch die Nullwerte sämtlicher Variabeln befriedigt
werden. Nehmen wir je n— 1 von diesen linearen Anfangsgleichungen zusammen, so
bestimmen sie immer einen Strahl, den wir, durch das weggelassene Paar paralleler
linearer Kontinuen begrenzt, Kante des Paralleloschems nennen. Dieses hat im ganzen
n. 2”! Kanten; da aber je 2”! parallel und gleich lang sind, so zerfallen sie in n Gruppen,
von denen wir diejenige fixieren, wo die n Kanten vom Ursprung ausgehen. Von den
n Gleichungen, von denen je eine durch ihre Weglassung einer Kante entspricht, ist die
erste 2—= (0, die zweite ax + Py = (0, die dritte ex +ß'y+yz=0u.s.f. Lässt man
die erste weg, so braucht im allgemeinen keine Variable zu verschwinden; lässt man
die zweite weg, so bleibt & = 0; lässt man die dritte weg, so bleiben 2e=0, y=0;
lässt man die vierte weg, so bleiben 2=0, y—=0, z=0 u.sf., d.h. für die erste
Kante verschwindet keine Projektion und ihre erste Projektion ist a; für die zweite
Kante ist die erste Projektion o, die zweite b; für die dritte Kante sind die erste und
zweite Projektion o, die dritte c u.s.f. Wenn also die Projektionen der n Kanten in
ein quadratförmiges Schema gebracht werden, so befinden sich darin auf der einen Seite
der Diagonale lauter Nullen, und V ist gleich dem Produkt der in die Diagonale fallen-
den Projektionen, also gleich der Determinante aller Projektionen. Wenn wir nun die
Variabeln in ein neues orthogonales System transformieren, so ist die Determinante der
alten Projektionen bekanntlich gleich dem Produkt der Determinante der Transformations-
elemente und der Determinante der neuen Projektionen, also (da jene für ein orthogonales
neues System gleich 1 ist) gleich dieser. Da aber, wie wir sogleich zeigen werden,
für jedes Paralleloschem immer ein orthogonales System von der Beschaffenheit jenes
alten gefunden werden kenn, so haben wir den allgemeinen Satz:
Das Mass eines Paralleloschems ist gleich der Determinante der ortho-
sonalen Projektionen seiner Kanten.
Die Projektionen der Kanten eines Paralleloschems in irgend einem orthogonalen
Systeme seien a, b,c,...; ad,b,c,...;@,b’,c’...; ete. Man soll dieses System in
ein neues orthogonales transformieren, zu welchem das Paralleloschem die oben voraus-
gesetzte Beziehung hat. Denkt man sich sowohl die Kanten als die neuen Variabeln
X, Y,... in einer der oben- angenommenen entgegengesetzten Ordnung, so sind die
Projektionen im gesuchten System:
A or A)
u
EBEN CH ROW.
Es sei ferner
n—=oX Le Ya! Zt .,
BR Piz
S
I
so hat man
De Au 0 wa Aa Bea a g_ A'u Bla ar Ola
b — Al b —4AB +BPß b' =. — B'ß 4 (0
Durch die Gleichungen der ersten Vertikalreihe sind
b
DIS SIWO
bestimmt. Da das neue System orthogonal sein soll, so liefert die zweite Vertikalreihe
A_gaetpdß-.....
und, wenn man nun den gefundenen Wert von A substituiert, auch
A=-Yetbt.. ude=-, =
a — A’«
a a a
Die dritte Vertikalreihe giebt
A’=aa+b’Bß+-..--, Bed + ----
und, wenn diese zwei Werte substituiert werden, endlich auch €", «', ß',.... u. s. f.
Jede im Paralleloschem enthaltene Lösung ist durch die Gleichungen
z=latNd Na +, y-ıAb+Ab NND —..., etc.
dargestellt, wo die unbestimmten Faktoren A, 4, 4, .... positive, echte Brüche bezeichnen.
a ie
Wird die Determinante V= 2+.abe'... mit sich selbst multipliziert, so ist das
Produkt wiederum gleich einer Determinante, deren Elemente
na DE ern au —bb cd +---, aa’ +bb' —ce A ‚ete.,
gaatbbtce-t..., a?” ID? Ic? L..., aa —bb Ice —...., ete,,
etc.
sind. Bezeichnet man nun die Kanten des Paralleloschems mit k, %, %',... und die von
je zweien gebildeten Winkel mit Z (kA), ---, so ist z. B.
eb... —h, ad —+bb—+:..- —=kk cosZ (kk)
und man hat
Ne h? :kk 608 ZUkh) HEART ZEN
kk cos/(kk) . Habe KK cosZ/L(kR").....|
kK'kcos /(k'k).k'k cosZ (KK). 1 .
— (lo Ba) 1 008, ZU E LA). ..cos ZUkR ).
cos/(kk) . 1 ..c08Z2 (KK).
cos /(k'k).cosZ(k'k). 1
Das Mass des Paralleloschems ist also das Produkt aller seiner Kanten, multipliziert
mit der Quadratwurzel der Determinante, deren allgemeines Element der Cosinus des
Winkels ist, den jede Kante mit jeder Kante bildet.
Ist Y=0, so genügen alle Kanten einer und derselben linearen Gleichung, sie
fallen in eine und dieselbe Ebene und umgekehrt. Dann muss also auch die Deter-
minante der Cosinus verschwinden. Sind die Winkel, welche n— 1 vom Ursprung aus-
gehenden Strahlen mit einander bilden, beliebig gegeben, und es soll ein nter Strahl in
dem durch jene bestimmten linearen Kontinuum liegen, so kennen wir also eine Be-
dingung, welcher die an — 1 Winkel, die dieser mit den übrigen Strahlen bildet, genügen
müssen. Setzt man n—=4, so passt das Gesagte auf den Fall, wo im Raume vier
Strahlen von einem Punkte ausgehen, und die obige Formel liefert uns unmittelbar die
Bedingung, welcher die Cosmus der sechs Seiten eines sphärischen Vierecks genügen
müssen. Nennen wir drei von einer Ecke ausgehende Seiten a, b, c, ihre Gegenseiten
«,b,c, so ist die Bedingung:
Ve 1 (eos) DE. ee — Fcos’a + 2208 a cosb cosc
cosa. 1 .cosc .cosb
cosb.cosc. 1 .eosa —+ 2 cos? a cos? a — 2 Fcosacosa cosbcosb.
cose.cosb.cosa@. 1
Ey mE =
Fällt man aus einem innerhalb eines Tetraeders befindlichen Punkte Senkrechte
auf seine Ebenen, so ist jeder von zwei Senkrechten gebildete Winkel das Supplement
eines Flächenwinkels des Tetraeders. Man hat also in der letzten Gleichung auch die
Bedingung, durch welche die sechs Flächenwinkel eines Tetraeders verbunden sind.
$ 6. Ueber schiefe Systeme.
Wenn wir die auf das vorige Paralleloschem bezüglichen Bezeichnungen be-
halten und
Bne.. at at data, x e bt f bt pr" re
ı.— 1; 4 I" t 1” — Er Y 2; k j Te" j I" I y etc.
setzen, so stellen diese Gleichungen eine Lösung dar, zu der man vom Ursprung aus
auf einem gebrochenen Wege gelangt, der aus den n Abständen #, t', t',... zusammen-
gesetzt ist, welche resp. mit den Kanten %, %, !_... des Paralleloschems parallel sind.
Denkt man sich die Abstände t, t,i',... variabel, so repräsentieren sie ein schiefes
System. Setzen wir jetzt "—=x°+ y?—----, so bekommen wir als Abstand irgend
einer Lösung (t, t, t',...) vom Ursprung:
Des Z(ERE aesz jEr
Durch die —-n (nr — 1) Cosinus, welche in diesem Ausdruck für einen Abstand r, dessen
schiefe Projektionen t, t,t',... sind, vorkommen, ist die Beschaffenheit des schiefen
Systems völlig bestimmt. Wird der Ursprung festgehalten, so ist die Lage eines schiefen
Systems durch n (n — 1) Data bestimmt, die Lage irgend eines orthogonalen Systems
1
9
hingegen nur durch n(n— 1) Data. Da es nun für die wesentliche Beschaffenheit
des schiefen Systems gleichgültig ist, auf welches orthogonale System dasselbe bezogen
werde, so hat man diese Zahl von jener abzuziehen, und es bleiben also wirklich nur
In (n — 1) wesentliche Data für das schiefe System übrig; als solche kann man die
Winkel Z (kk),..., oder die Koeffizienten der Produkte der Variabeln im Ausdruck
für das Quadrat des Abstandes r ansehen.
Das Element der Totalität ist im schiefen System ein Paralleloschem, dessen
Kanten dt, df,dt',... mit den Axen k,%,%k”,... parallel sind. Bezeichnen wir die
Determinante der Cosinus der Winkel / (kl), Z (kk), ... mit A?, so ist dieses Element
AT UA Sahgehe ehr 1
$ 7. Mass der Pyramide.
Es ist klar, dass das Integral P— A /dtdti dt’... durch die Bedingungen
t zu re
k k' - k"
0 or
— 16 —
völlig begrenzt ist. Wir nennen ein solches von n 4-1 linearen Kontinuen umschlossenes
Integral P eine Pyramide. Setzt mn t=ku,t=ku,t’=k'u,...., so wird
PEN EEK x fdudu du er:
mit den Grenzen u>0, W >00, «W>0,..., u+-wW-+w'—+-.-<1; da das Integral
keine Konstanten enthält, so kann es durch ‚f(n) bezeichnet werden. Die vorletzte
Integration:
n—1
| du du du ... [" >00, WW" >0,...,w-tW"+uw —...-<1— ].
Man setze «= (1— u)v, W = (1— u)v', ete., so wird
n—\ n—1
r 7 n—1 ; ’ [7 rn rn 7 r Era
[au du Ban) | Donau dee E mA en +... <1]
r—1
= (u) fn—));
( f( 1 1
2 2 u n—1 a} n—1) N
SW=f/R=1.|( Die
0
weil O)= | du E >(, u< 1] —
ist. Es ist also
REINE TE v
nn EI ern Ne ISOIEN ee n
Die Pyramide ist gleich dem Paralleloschem, das mit ihr n von einer
Lösung ausgehende Kanten gemein hat, dividiert durch die Permutationszahl
Wir wollen die Aufgabe noch aus einem allgemeineren Gesichtspunkte betrachten.
Denken wir uns ein geschlossenes Stück eines linearen Kontinuums, für welches die
orthogonale Variable & konstant ist, so können wir sein Mass durch
n—1
S=fdyd2...
ausdrücken, gleich wie wenn es ein Stück einer (n— 1)fachen Totalität wäre. Die
Grenze werde durch den Durchschnitt irgend eines höhern Kontinuums gebildet, dessen
Gleichung die Form
Y 2
BL, E,..)=0
habe. Setzt man nun y—-xu, 2—xuU",...., so wird
Mil
. r r . 77
S= a" fdu dw‘... mit‘ der Grenze F(w,w',...)=0.
Bezeichnen wir mit U den Wert des Integrals I dw du” ..., welcher offenbar nur
durch die Natur der begrenzenden Gleichung F= 0 bedingt ist und daher konstant
eaer—
bleibt, wenn auch x variiert, so haben wir S= U.x"”'!. Variiert nun © von 0 bis h, so
entsteht eine geschlossene Totalität P, begrenzt vom linearen Kontinuum @ = h und
vom höhern
ihr Mass ist
Kurz iewerde S/— Br solist B— Orks und
Se
n
h.B.
Nennen wir nun die geschlossene Totalität P einen Kegel, B seine Basis, den Ursprung
Spitze und den orthogonalen Abstand A dieser Spitze vom linearen Kontinuum der
Basis B die Höhe, so haben wir den Satz:
Das Mass eines Kegels ist der nte Teil des Produkts seiner Basis
und Höhe.
Setzt man die Basis wieder als Kegel einer (n — 1)fachen Totalität voraus u. s. f.,
so erhält man den frühern speziellern Satz über das Mass der Pyramide.
E : er 0 1 N =
S 8. Mass der Pyramide, ausgedrückt durch ihre —n (n— 1) Kanten.
S Y I 2
Bezeichnen wir die als Ursprung angenommene Ecke durch o, die übrigen durch
1, 2,...n und die von jenem nach diesen gehenden Kanten durch k,, lg, ... /ö,, ihre ortho-
gonalen Projektionen durch a, b,c,... mit entsprechenden Zeigern, ferner das Quadrat
der Kante, welche die mit den Ziffern A, u bezeichneten Ecken verbindet, durch (Au),
so sind die Projektionen dieser Kante
aa, b,—b,..., also (Au)= (a, — a,)’ + (b, — b,)’ + ete.
f
= kt, — 2h,k, eos Z (k,k,); folglich
it
(Au) — (oA) — (ou) = 2k,k, cos / (k, Ku)»
und es wird (AA) = 0, (Au) = (u4) sein. Betrachten wir nun eine Determinante 2, deren
allgemeines Element (Au) -- © ist, und wo in jeder Horizontalreihe die Zahl « und in
jeder Vertikalreihe die Zahl A die Werte 0, 1, 2,3, ...n durchläuft und subtrahieren zuerst
die Elemente der Horizontalreihe (4 = 0) von den entsprechenden Elementen aller übrigen
Horizontalreihen, so wird in diesen das allgemeime Element (Au) — (ou). Subtrahieren
wir ferner die Elemente der Vertikalreihe (u — 0) von den entsprechenden Elementen aller
Bi
— lee
übrigen Vertikalreihen, so wird in diesen das allgemeine Element (Au) — (ou) — ((1.0) — (00))
— (Au) — (ok) — (ou) = — 2k,k, cos Z (k,k,), und & bleibt nur in dem Element (A = o,
Au
u = 0) noch übrig. Also ist 2 eine lineare Funktion von ©, in welcher der Koeffizient
von o gleich
92 ee
IE — Er 2
od “) :- ( 2) }
ist, wenn V*, wie früher, die Determinante der Elemente %k,%, cos Z (k,%,) bezeichnet,
wo sowohl A als u die Werte 0, 1,2,3,...n durchläuft. Also ist
Be At zu ee
= = == Die zZ undrendlich2— t V- 1 _ 2 —
(— 2) [00] 122 DM (— 2) do
Für n=3 findet man
P= —;-z[(01) + @39)][— (01) (23) + (02) (13) + (09) 19] — 212) (23) (13).
Wird dieser Ausdruck gleich Null gesetzt, so hat man die Relation, durch welche die
Quadrate der sechs Seiten eines Vierecks verbunden sind. Für n = 4 ist
[= (01) (23)° — 2 2(01)" (23) (34) — 4 3 (01). (23) (34) (42) |
Bo 2 (01) (12) (23) 30) + S (01) (12) (23) (34) |
(Die unter das Summenzeichen gesetzten Ziffern geben die Zahl der Glieder an, welche
jede Summe enthält.) Das Verschwinden dieses letzten Ausdrucks ist die Relation
zwischen den Quadraten der zehn Entfernungen von fünf beliebigen Punkten im Raume.
Sind für ein beliebiges n alle en n (na— 1) Kanten der Pyramide der Einheit
gleich, so ist
$ 9 Anwendung von $ 6 auf die Verwandlung vielfacher Integrale.
n
Es sei 7’ eine Funktion der n Variabeln &, y, 2,... und $ = ,f Tdxdydz.... Man
soll dasselbe Integral durch die n neuen Variabeln t, f, ft"... ausdrücken, wenn &, y, ...
als unter sich unabhängige Funktionen derselben gegeben sind.
Fassen wir &,%,... als Variabeln eines orthogonalen Systems auf, so ist das
Produkt dx. dy ... das Element einer von den Integrationsgrenzen umschlossenen Totalität.
Wird jedes solche Element mit dem der betreffenden Lösung entsprechenden Werte der
Funktion 7 multipliziert und die Summe aller innerhalb des gegebenen Kontinuums
— 1)
fallenden Produkte genommen, so hat man das Integral S. Wenn nun die Incremente
von 7 innerhalb der gegebenen Grenzen überall von derselben Ordnung sind, wie die
unendlich kleinen Abstände je zweier Lösungen, so steht es offenbar frei, das gegebene
Stück der Totalität in Elemente von anderer Form einzuteilen, das Mass eines jeden
mit 7 zu multiplizieren und die Summe aller dieser Produkte zu nehmen. Da der
Fehler jedes Produkts von einer höhern Ordnung ist als das Mass des Elements, so
wird der Fehler der Summe von einer verschwindend kleinen Ordnung sein und daher
das neue Integral mit S zusammenfallen. Wird nun das gegebene Stück der Totalität
durch Kontinuen, welche den Gleichungen t = const., ? = const., t’ = const.,.... ent-
sprechen, in Elemente zerschnitten, so ist ein solches Element ein schiefes Paralleloschem,
5 x £ = x ) R £ 4 R 2
dessen erste Kante die Projektionen Hr dt, ra di,..., die zweite die Projektionen
dx dt, as dt ..., u.s.f. hat. Sein Mass ist also
ot dt
SE rg) X date...
(= er RT
wo die Summe die Determinante der partiellen Differentialkoeffizienten bedeutet. Das
Integral verwandelt sich demnach in
9% Iy I
N ii 7 (2 S= dt ZZ EZ .. N) dtdt hi ...
S$ 10. Ueber Polyscheme.
n
Wenn das nfache Integral Sdaedydz ... durch lauter Gleichungen ersten Grades
vollständig begrenzt wird, so dass keine der Gleichungen bei der Begrenzung als über-
flüssig erscheint, so nennen wir die geschlossene Totalität, deren Mass jenes Integral
ist, ein Polyschem P,. Seine Grenzkontinua sind durch jene linearen Gleichungen
dargestellt und ihre Zahl kann nicht kleiner als n-+-1 sein. Fixieren wir eines dieser
Grenzkontinua, so erscheint es uns, wenn wir nur die in ihm befindlichen Lösungen
betrachten, welche zugleich innerhalb jenes Integrals liegen, als ein geschlossenes lineares
Kontinuum. Wir können dann das ursprüngliche System immer so orthogonal trans-
formieren, dass eine neue Variable in der ganzen Ausdehnung dieses linearen Kontinuums
verschwindet. Mehrere jener ursprünglichen Grenzgleiehungen, deren Zahl wenigstens
n betragen muss, werden dann in ihrer transformierten (offenbar wieder linearen) Gestalt,
wo sie nur die n— 1 übrigen neuen Variabeln enthalten werden, zur Umschliessung
des fixierten Grenzkontinuums dienen. Da eine Variable nın ganz aus der Betrachtung
wegfällt, so ist alles wieder so, wie in einer Totalität, aber einer bloss (n — 1)fachen ;
das geschlossene Grenzkontinuum hat ein dem ursprünglichen ähnliches Integral, das
aber nur (n — 1)fach ist, zum Mass; innerhalb der von den (n — 1) übrigen neuen
5 20
Variabeln gebildeten Totalität ist es daher auch ein Polyschem P,_,. Das gegebene
P, ist also wenigstens von n--1 P,_, umschlossen, jedes von diesen wenigstens von
n PP, u. 8. f. Im allgemeinen schneiden sich drei P,_,, als unbegrenzte lineare Kontinua
aufgefasst, erst in einem (n — 3)fachen, linearen Kontinuum, und wenn sie sich schon
in einem (n — 2)fachen linearen Kontinuum schneiden, so sind ihre Gleichungen nicht
mehr unabhängig von einander. Tritt ein solcher spezieller Fall ein, so können doch
nicht alle drei (oder mehrere) P,_,, als begrenzte Gebilde aufgefasst, das fragliche P,_, in
seiner ganzen Ausdehnung gemein haben; wir zerlegen es dann in Stücke, deren jedes
in seiner ganzen Ausdehnung immer nur zweien nachbarlichen P,_, gemein ist.
Wir wollen daher durchweg annehmen, dass ein im Umschluss des P, vorkommen-
des P,_, immer nur zweien ?,_, und dann in semer ganzen Ausdehnung gemeinschaftlich
sei; hingegen zugeben, dass ein ?, , nicht nur wenigstens dreien, sondern auch mehreren
nachbarlichen P,_, gemein sein könne: em P,_
RUSS
Wenn keine zwei der P,_, aus denen der Umschluss eines ?, besteht, sich
schneiden, und dasselbe doch eine einzige zusammenhängende Totalität bildet, so nennen
wir es nicht überschlagenes Polyschem, im entgegengesetzten Falle ein über-
schlagenes. Wenn keine innerhalb des gegebenen Polyschems befindliche Lösung
dem verlängerten Kontinuum eines seiner Grenz-P,_, angehört, d. h. wenn für sämtliche
innerhalb des Polyschems fallende Lösungen das Polynom einer jeden Grenzgleichung
immer dasselbe Vorzeichen behält, wenn z. B. alle Polynome stets positiv bleiben, so
ist das Polyschem konvex. Durch eine innere Lösung sei ein unbegrenzter Strahl
gezogen, so kann auf diesem die Lösung nur nach den zwei entgegengesetzten Richtungen
sich fortbewegen; man denke sich die Werte der Lösung fortwährend in den Polynomen
aller Grenzgleichungen substituiert. lu demselben Augenblicke nun, wo der Wert eines
einzigen dieser Polynome ein entgegengesetztes Vorzeichen angenommen hat, ist auch
die bewegte Lösung ausserhalb des Polyschems getreten. Das Gleiche gilt für die
Bewegung in der entgegengesetzten Richtung. Folglich kann der Umschluss eines
konvexen Polyschems von einem Strahl in nicht mehr als zwei Lösungen geschnitten werden.
Wird der Umschluss eines Polyschems P,, ohne eines der P,_, zu zerbrechen, so
in zwei Teile geteilt, dass jeder ein einziges gebrochenes (» — 1)faches Kontinuum bildet,
so soll jeder dieser Teile eine offene polyschematische Figur heissen.
Satz. Wenn unter der Voraussetzung einer nfachen Totalität in einem
Polyschem oder einer offenen polyschematischen Figur die Zahl der Grenz-
lösungen mita,, die der Grenzstrahlen mit a,, überhaupt die Zahl der öfachen
polyschematisch geschlossenen linearen Grenzkontinuen P; mita, bezeichnet
wird, und ist endlich a„= 1, wenn ein geschlossenes Polyschem, a, = (0, wenn
eine offene polyschematische Figur vorliegt, so ist
un A We on al:
, wenigstens vieren oder auch mehreren
— 23
Beweis. Ich nehme an, der Satz sei für die (w„— l)fache Totalität schon
bewiesen, und bezeichne in der nfachen Totalität für irgend eine offene polyschematische
Figur die linke Seite der fraglichen Gleichung mit A,. Wird nun dieser Figur ein
neues P,_, angefügt, ohne dass sie dadurch zu einem geschlossenen Polyschem wird,
so ist die diesem ganzen geschlossenen P,-, entsprechende Zahl A,_, nach der Voraus-
setzung gleich 1. Es hat aber mit der anfänglichen Figur eine derselben (n — 1)fachen
Totalität angehörende, offene polyschematische Figur gemein, deren Zahl A,_, ebenfalls
gleich 1 ist. Da diese zweite Zahl A, _, schon in der anfänglichen Zahl A, enthalten
ist, so muss sie, bei der Berechnung ‘des Zuwachses von 4,, von der ersten Zahl
A,_, abgezogen werden; der Rest ist 0. Die Zahl a, ist auch jetzt noch 0 wie vorher.
Die anfängliche Zahl A, hat also durch das Anfügen eines neuen P,_, keine Veränderung
erfahren. Ist hingegen die anfänglich offene Figur so beschaffen, dass sie durch das
Anfügen eines neuen P,_, zu einem geschlossenen Polyschem wird, so verändern sich
die Zahlen «a, &ı, ds, - -. 4, nicht, die Zahl «,_, wächst um 1, und die Zahl «a, geht
aus 0 in1 über. Da aber die Zahlen «,_, und «a, in dem fraglichen Ausdruck mit
entgegengesetzten Vorzeichen versehen sind, so wird auch in diesem Falle der Wert
4A, dieses Ausdruckes nicht geändert. Nehmen wir nun nach und nach ein P,_, nach
dem andern weg, so dass immer eine offene polyschematische Figur übrig bleibt, so
wird diese zuletzt aus einem einzigen P,_, bestehen, und, da ohnehin «a, = 0 ist, so
wird das entsprechende 4, gleich sein der Zahl A,_, dieses einzigen P,_,, also nach
der Voraussetzung gleich 1. Nun ist für n—=1 das P, ein begrenzter Strahl, also
“= 41; folglich a = —-m—=1. Der Satz ist somit bewiesen.
[>
$ 11. Berechnung des Masses eines Polyschems.
Durch ein (n — 2)faches lineares Kontinuum und eine ausserhalb desselben be-
findliche Lösung kann immer ein (n — 1)faches lineares Kontinuum, und zwar nur eines,
gelegt werden. Denn, wenn jenes durch die zwei simultanen Gleichungen u = 0, v—(,
wo u, v lineare Funktionen der Variabeln bedeuten, bestimmt ist, so ist jedes durch-
gehende (n — 1)fache lineare Kontinuum in der Gleichung u +-Av=0, wo 4 einen
willkürlichen Faktor bezeichnet, enthalten. Soll es aber durch die gegebene Lösung gehen
und erhalten für diese die Funktionen ı, v resp. die bestimmten Werte p, q, so muss auch
p--Aqg=0 sein. Hiedurch ist A bestimmt, und man hat gu — pv — 0 als Gleichung
des verlangten linearen Kontinuums.
Denken wir uns nun das gegebene Polyschem P, als konvex, wählen innerhalb
desselben eine beliebige Lösung und fixieren dann irgend ein P,_, des Umschlusses, so
ist auch dieses wieder von vielen P,_, umschlossen, und wir legen durch jedes derselben
und jene innere Lösung ein lineares Kontinuum; dann erhalten wir einen polyschema-
tischen Kegel, welcher die Lösung zur Spitze und jenes fixierte P,_, zur Basis hat.
-_.: I) —:
Wird das Polynom der Gleichung dieser Basis für jene Lösung ausgewertet und durch
die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der Koeffizienten der Variabeln dividiert,
so hat man die Höhe des Kegels gefunden. Kennt man ferner das Mass der Basis
P,-,, multipliziert es mit der Höhe und dividiert durch n, so hat man das Mass des
Kegels. Da endlich das gegebene Polyschem P, in lauter solche Kegel zerfällt, so ist
sein Mass gleich der Summe der Masse aller dieser Kegel.
Wie die Aufgabe, ein P, zu berechnen, auf die für ein P,_, zurückgeführt ist,
so hängt auch diese wieder von der Berechnung eines P,_, ab u.s.f. Zuletzt hängt
alles von der Berechnung eines P, oder eines Abstandes ab. Die Berechnung der Höhen
und die orthogonalen Transformationen, welche jeweilen zur Wegschaffung einer Variabeln,
deren Verschwinden einer Basis entsprechen soll, gemacht werden müssen, erfordern
immer eine Ausziehung der Quadratwurzel aus einer Summe von Quadraten, während
der Natur der Aufgabe nur rationale Rechnungen wesentlich eignen.
Die Zahl der zu berechnenden Kegel wird geringer, wenn man eine Grenzlösung
des P, zu ihrer gemeinschaftlichen Spitze wählt. Nehmen wir nun an, jede Basis
P,-, sei schon in lauter Pyramiden (x"”") zerteilt, so ist jede von diesen die Basis
einer Pyramide ("), welche jene Grenzlösung zur Spitze hat. Wenn man also über-
haupt ein P,_, in lauter Pyramiden zerlegen kann, so ist dieses auch für jedes P,
möglich. Nun kann man aber jedes P, oder Vieleck in lauter Pyramiden (?) oder
Dreiecke zerlegen, folglich kann auch jedes Polyschem (x©”) in lauter Pyramiden (x)
zerlegt werden. Das Mass einer solchen ist der 1.2.3...nte Teil der Determinante
der Projektionen von n ihrer Kanten, die von einer und derselben Ecke ausgehen.
Hiedurch ist also die Berechnung des Masses eines Polyschems auf lauter rationale
Rechnungen zurückgeführt.
$ 12. Ueber die Projektionen eines linearen mfachen Kontinwums, wenn m
zwischen 1 und n liegt.
Da das Kontinuum in paralleloschematische Elemente zerlegt werden kann, so
wollen wir das Mass 5 eines Paralleloschems (®©”) untersuchen, wenn m geringer ist
als die Dimensionszahl n der Totalität. Transformieren wir die Variabeln orthogonal,
so dass für das gegebene Kontinuum n — m der neuen Variabeln verschwinden, so haben
wir es bei der Berechnung des Paralleloschems (®©”) nur mit den übrigen m Variabeln
zu tun. Es gilt also der frühere Satz ($ 5), wenn darin m statt n gesetzt wird. Sind
nun /öy, li, .... /, die Kanten des Paralleloschems „, so ist
Se= | ki . kı ko cos L (ik, ko) . k, kz cos Z (ki, k,) ee
| kok, cos Z (kak,). k; AS COST (Tee)
Dt
23
Sind nun @,, D,, €, ... die n Projektionen von /k, im ursprünglichen System, so haben
wir früher gesehen, dass
kl cosZ (ki) = u, bb, —.---
ist. Bezeichnen jetzt f, 9, h,.... irgend m der n Projektionen «a,b, c,..... so ist nach
einem bekannten Satze:
Se m Roh elle oe!
Ihn ol elle ©
| Im > Im S In >
wenn die Summe sich auf alle Kombinationen gl... ohne Wiederholungen und mter
Klasse aus den n Elementen a, b, e,.... erstreckt. Jede der 1) Determinanten, aus
deren Quadraten diese Summe besteht, nennen wir eine Projektion von S auf das ent-
sprechende mfache lineare Kontinuum, für welches alle n — m mit f, 9, h,.... nicht-
gleichnamigen ursprünglichen Variabeln verschwinden. Es ist sogleich klar, dass, wenn
wir nur die Längen Ä,,%,,...%, der Kanten, aber nicht ihre Richtungen ändern,
sämtliche Projektionen mit S proportional sich verändern werden.
Betrachten wir nun wieder das beliebig umschlossene nfache lineare Kontinuum
und teilen dasselbe durch Scharen paralleler (m — 1)facher linearer Kontinuen in un-
endlich kleine Paralleloscheme (©”) dS, deren jedes die (6, Projektionen dP,dP',dP',...
hat, so ist dS®=dP?+ dP?’- dP"°--...., und die Verhältnisse dS:dP:dP':dP":....
sind konstant. Wenn also S das Mass des mfachen Kontinuums, P, P', P”,.... seine
Projektionen bezeichnen, so ist
Eee ner 2
d. h. das Mass irgend eines geschlossenen linearen mfachen Kontinuums ist
N
gleich der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate seiner (im
) Projektionen.
n
Wenn 1<m<n—1 ist, so sind die (&
) Projektionen nicht unter sich unab-
hängig. Man kann nämlich die Gleichungen des linearen nfachen Kontinuums immer
so darstellen, dass n — m Variabeln als lineare Funktionen der m übrigen erscheinen.
In jeder von diesen sind m Koeffizienten der Variabeln und noch eme freie Konstante
gegeben; die letzte zählen wir nicht, als ohne Einfluss auf die Richtung des mfachen
Kontinuums. Diese Richtung wird also im ganzen durch (n — m) m Data hinreichend
bestimmt. Setzen wir jetzt Projektionen, so kommt ausser der Richtung noch das Mass
u... r . - . . 2
des projizierten Kontinuums als neues Datum hinzu. Also sind unter den („) Pro-
jektionen nur n — m)m--1 unter sich unabhängig, alle übrigen aber sind
durch diese bestimmt.
dh
Die zwei angeführten Zahlen ändern sich nicht, wenn man m mit n — m vertauscht;
. & — 1 2
wir dürfen also m <-,- n voraussetzen. Betrachten wir nun den Bruch
n n—| n—2 n—3 n—m-+1
23m Nn— mM 3 4 m
’
so sind seine Faktoren
N — n—1 n— 2
n—m-+1
3m n — m 3
Mm
al or >ale
*
- en n—1 - > eh
der Bruch ist also grösser als en und, wenn wir mit (n — m) m multiplizieren,
Mm
) > (n—- D)m=(n—m)m-+m(m — 1),
also, da m > 1 vorausgesetzt ist, auch
(er) > (n— m)m—+1.
m
(Für m—=1 oder m=n— 1 hingegen wird jede der zwei hier verglichenen Zahlen
gleich n. Also kann erst für n>4 der Fall eintreten, dass nicht alle Projektionen
unter sich unabhängig sind.)
Es seien nun a, b, «,...e die Zeichen für irgend m-+-1 Projektionen einer
Kante / jenes mfachen Paralleloschems; f, 9, h, ... die Zeichen für m — 1 Projektionen
derselben Kante; nur darf die Kombination (m — l)ter Klasse, f, 9, h..., weder eine
aus den Elementen D, c, ....e gebildete sein, noch das Element a enthalten. Dann sei
die Determinante
| END N me | =eA+rbBr cl L...+eE,
EM oo Dooc A
a EC
wo a,b,c,...e willkürliche Grössen bezeichnen, während die mit Zeigern versehenen
Buchstaben gegebene Projektionen von Kanten bedeuten; es wird also sein;
„Ab B+aC—:...4 4 B=0,
e
%A—-W,B+6C—+ Hr, E=(,
m4-b,„B+ „C++: +, 2=)
Ferner sei
tg a er et
| Er | k
a n
Umelıme Im: Im: DE Zn | | ( Im: An:
er
Man sieht nun leicht, mit welchen Faktoren man die m Gleichungen des vorigen Systems
multiplizieren muss, um die Gleichung
YA+BB+CC+: —CE=0
zu erhalten, welche eine der gesuchten Relationen zwischen den (>) Projektionen von
S darstellt. Wir wollen nun diese Relationen so zu ordnen suchen, dass es klar wird,
wie viele Projektionen P unabhängig sind, und wie alle übrigen aus diesen berechnet
werden können.
Lassen wir vorerst die von den mit a bezeichneten Elementen abhängigen Pro-
jektionen P weg und denken uns die wesentlichen Relationen zwischen den übrigen
schon aufgestellt und mittelst derselben diese alle berechnet. Denken wir uns nun
B,0C,.... E, an Zahl m Projektionen (mit «) willkürlich gegeben und bilden dann aus
den n — 1 Elementen b, ce, ... alle Kombinationen (m — 1)ter Klasse, f,g,h ..., mit Aus-
schluss der aus den m Elementen 5b, c,...e zu bildenden, so sind die entsprechenden W
durch obige Relation immer in Funktion der m unabhängigen 5, (,... E gegeben. Alle
iene W, mit diesen B,C,... E zusammen, sind aber sämtliche (” — I) Determinanten,
m — 1)
worin der Buchstabe « vorkommt, und unter diesen sind also höchstens m unabhängige.
Ebenso kann man zeigen, dass unter allen Determinanten, worin «a fehlt, aber b vor-
kommt, höchstens m unabhängige sind; ebenso unter denen, worin «a, b fehlen, aber c
vorkommt u. s. f. Endlich gelangen wir zu den Determinanten, worin die n — m —1
ersten Buchstaben fehlen und der (n — m)te vorkommt; ihre Zahl ist offenbar m. Zuletzt
ist noch eine Deserminante, diejenige, worin die m letzten Buchstaben vorkommen, übrig.
Wir bekommen so offenbar höchstens (n— m) m --1 unabhängige Projektionen. Der
Natur der Sache nach müssen aber gerade so viele sein, wie wir vorhin gesehen haben.
Folglich haben wir auch alle wesentlichen Relationen aufgezählt.
Sind 69) Projektionen, welche diesen Relationen genügen, beliebig gegeben, so
ist es leicht, die n — m Gleichungen eines entsprechenden linearen Kontinuums zu finden,
das z. B. durch den Ursprung gehen möge. Es seien z, y,... z die m ersten Variabeln,
4, v,a0,.... die übrigen und
USA Yyt tm, VE t+hYt fm? et.
die n — m gesuchten Gleichungen des linearen Kontinuums. Dann sind die in dem Schema
ICAO Om Of ee
OR ER TON
N OEL RR ag Mon tr Een
n x sub ER h a
enthaltenen (”) Determinanten den Projektionen des Kontinuums proportional. Da nun
m,
4
26
die Verhältnisse dieser gegeben sind und unter jenen (n — m) m-+-1 sich finden, denen
die Werte
EN ee Tan ae
zukommen, so sind diese Werte bekannt.
$ 18.
Mass eines mfachen höheren Kontinwums.
eines orthogonalen Systems seien in Funktion von m
unabhängigen Variabeln t, t, £',... gegeben. Wenn durch keine Transformation dieser
unabhängigen Variabeln jene &, y,2,... als lineare Funktionen erscheinen, so nennen
wir das durch die n Gleichungen dargestellte mfache Kontinuum ein höheres. Es wird
durch m Scharen von (m — 1)fachen Kontinuen, welche den Gleichungen t — const.,
Ü = const., ?” — const. ete. entsprechen, in paralleloschematische Elemente zerschnitten.
Die Kante, welche der Variation des einzigen t entspricht, hat die Projektionen
Die n Variabeln x, y,2,...
— dt, — dt, ı Alec,
u.s.f. Das Mass des Elements wird also erhalten, wenn man die Quadratwurzel aus
aus der Summe der Quadrate der (}) in dem Schema
1.00 0920,10 ug
Io 01 It
| PORD NEUE SEN N
| 87 dt dt
ee
I DR GBR ot An
|
enthaltenen Determinanten mit dt dt dt"... multipliziert. Integriert man endlich dieses
Produkt innerhalb der gegebenen Grenzen, so erhält man das Mass des geschlossenen
höheren Kontinuums.
Man kann die Gleichungen des Kontinuums so transformieren, dass die m ersten
Variabeln x, y,... z als unabhängige und die n — ım übrigen «, v, w,.... als Funktionen
jener erscheinen. Das vorige Schema erscheint dann in folgender einfacheren Gestalt:
| 2120 0€
We
du
0%
© dv Iw
oz 9x
0) KÜ Do
Iy 9y
dv dw
02 £
Ist m = 2, so wird
ch NER TOT Nenn
s=- ([Vı+( ( ee) — etc. —+ ( Fa TEA ) —-ete. dedy
das Mass des Kontinuums. Ist m —=n—1 und sind x, y,... z die unabhängigen, « die
letzte und einzige abhängige Variable, so wird
s-[Yı+( N, a ea, a
das Mass des Kontinuums.
$ 14. Orthogonale Transformation der Projektionen eines linearen Kontinwums.
Was in Beziehung auf Verhältnisse der Projektionen für ein paralleloschematisches
Stück eines mfachen linearen Kontinuums gilt, ist auch auf ein beliebig umschlossenes
Stück desselben auszudehnen. Wir denken uns daher ein Paralleloschem, dessen Kanten
die Projektionen
BRD EB ar den,
versehen, mit den Nummern 1,2, 3,... m der Kanten als untern Zeigern haben. Es sei
ab...c irgend eine Kombination mter Klasse aus den n Elementen a,b, ....c,d,e, f,..
so entspricht denselben die Kontinuumsprojektion
I 22 arkıh Wi oo ol
Die orthogonalen Transformationsformeln seien nun
z=ot at tet + ---- !
y— BR ET Bu >,
z=yt+yt rt - ;
v=dt+0t+lt -
v=et+eEei tet
Die Projektionen der Kanten des mfachen Paralleloschems im neuen Systeme seien
h,W,h',..., versehen mit den untern Zeigern 1, 2,...n, entsprechend den Nummern
der Kanten. Dann ist
G [77 r [23 II
u 0020 oe Mh Moe);
Bu SB: Bar au hy ha cha no e.e |
Er
welches Schema eine Determinante bedeutet, deren allgemeines Element die Summe der
Produkte der gleichaccentigen Glieder irgend einer Horizontalreihe links und irgend
einer rechts vom mittleren Vertikalstrich ist. Es ist bekannt, dass diese Determinante
gleich ist der Summe der (7) Produkte von je zwei homologen Determinanten, welche
jedes der beiden durch den mittleren Vertikalstrich geschiedenen Schemate liefert. Die
Determinanten, welche das Schema rechts liefert, sind aber die Projektionen des m-
fachen Paralleloschems im neuen System, und die homologe Determinante im Schema
links ist der Faktor, mit dem man das mfache lineare Kontinuum (ff ...), auf welches
diese einzelne Projektion gefällt wurde, und dem sie angehört, multiplizieren muss, um
seine Projektion auf das axiale Kontinuum (xy ...z) des ursprünglichen Systems
(@y ...zuvw...) zu erhalten. Man kann daher die Transformation auch so darstellen.
Im ursprünglichen System (xy ...zuwvw....) wird ein durch die m Variabeln
(xy . . 2) bestimmtes axiales Kontinuum fixiert. Im neuen System (t!'f'...) denkt man
sich alle axialen mfachen Kontinua und projiziert auf diese das gegebene geschlossene
lineare mfache Kontinuum 8; dann werden alle diese Projektionen wiederum auf das
fixierte ursprüngliche axiale Kontinuum (xy... z) projiziert; die Summe dieser letzten
Projektionen wird gleich sein der Projektion von 8.
Irgend eine aus der linken Hälfte des obigen Schemas entnommene Determinante
kann auch aufgefasst werden als Projektion eines Stückes des axialen Kontinuums
(x/...2) vom Masse 1 auf das mit der Determinante homologe axiale Kontinuum des
neuen Systems. Ersetzen wir das Mass 1 durch T, so haben wir nach dieser Auf-
fassung folgenden Satz:
Wennin der nfachen Totalität ein orthogonales Axensystem und
irgend zwei lineare mfache Kontinua S und T gegeben sind, so ist die
Projektion von S auf T, multipliziert mit 7, gleich der Summe der Pro-
dukte der Projektionen von S und T auf je eines und dasselbe axiale
mfache Kontinuum des orthogonalen Systems.
Es ist also klar, dass man im Subjekte dieses Satzes auch S und 7 vertauschen
darf, ferner, dass der Wert des/Prädikats vom gewählten orthogonalen System unab-
hängig ist. Wir.können ihn daher mit ST cos / (ST) bezeichnen.
Wir wollen noch die Beziehung eines linearen mfachen Kontinuums S zu einem
schiefen System betrachten. Fixieren wir in diesem irgend ein axiales mfaches Kon-
tinuum (/, um S darauf zu projizieren, so müssen wir in allen Lösungen von $ die
Werte der n — m Variabeln, welche in C, verschwinden, durch Null ersetzen. Das ge-
schlossene in C, fallende Kontinuum aller so veränderten Lösungen ist die Projektion
P, von S auf C,. Es ist sogleich klar, dass der Wert von P, nur von den Richtungen
der n — m nicht in ©, fallenden Axen des schiefen Systems, aber nicht von den m
Axen, durch welche ©, gelegt ist, abhängt. Nehmen wir S als mfaches Paralleloschem
an und bilden die Determmante D, der Projektionen seiner Kanten anf die in €, lie-
senden Axen, ferner die Determinante ©,, der Kosinus der Winkel, welche jede dieser
m Axen mit jeder bildet, so ist A} = D, YO,,. Es sei ©, ein anderes axiales ın-
faches Kontinuum des schiefen Systems, P, — D, Y@,;, und ©,; die Determinante der
Kosinus der Winkel, welche jede der Axen von (©, mit jeder von (©, bildet, so ist
S?= Di 091 + D 92 ...+2DD©%:+...+2D D0,4+...
= P-FARt...+2D
& ep n . a 1er -
welche Summe -—, (tn) —1 h Glieder zählt. Aus dem für ein orthogonales
System Gesagten ist klar, dass
9: = Y9ı - VO:
ist. Man kann also setzen:
S—- Pr Rt... 1 8P BR cos2(e Olten
Man bemerke die vollständige Analogie dieser Formel mit derjenigen für einen
Abstand im schiefen System.
Sind &, Bi, Yı,-.. dien Richtungskosinus der ersten Axe in (), u.s.f. mit
den unteren Zeigern 1, 2,.. m, ferner @', 8°, y,... (mit den unteren Zeigern 1, 2,...
m) die m Gruppen von je n Richtungskosinus der Ayeh in (©, (alle Richtungskosinus
beziehen sich auf ein orthogonales System), so ist
ic0E/ (C, ,CH)
Y BE Een Vi erelee | Sace: ee Ne 200800.)
| rer |* Br. Y - a . Pr |
|
KessBeryn.... En DER ER lan. Bu. |
EN Ne Bar: a |
Gy. Ba 92 - & . Br. P:
|
le. Im: N oenoblne es |
$ 15. Ueber das Verhalten linearer Kontinua zu einander.
Sind in der nfachen Totalität zwei lineare Kontinua, ein mfaches und ein m’-
faches, gegeben, so hat man im ganzen 2 n — (m —- m’) Gleichungen; die beiden Kontinua
werden also im allgemeinen nur dann sich schneiden, wenn m + m >n ist. Ist z. B.
m m’ =n, so haben sie im allgemeinen nur eine Lösung gemein, einen Strahl, wenn
m+m —=n-+1,u.sf. Wenn dagegen m + m’<n ist, so können im allgemeinen
die beiden Kontinua keine Lösung gemein haben. Handelt es sich nur um die Ver-
— 890 —
gleichung ihrer Richtungen, und legt man daher mit jedem derselben ein Kontinuum
parallel durch den Ursprung, so bestimmen diese zusammen ein (m+m’)faches Konti-
nuum,. Man kann das System orthogonal transformieren, sodass n — (m +- m’) neue
Variabeln für dieses lineare Kontinuum verschwinden, und dann dieses wie eine (m+-m')-
fache Totalität betrachten, in welcher jenes mfache und m’fache lineare Kontinuum ge-
geben sind. Der Fall m + m’ <n ist somit auf den Fall m + m — n zurückgeführt.
Um der ferneren Erörterung dieses Gegenstandes die gehörige Deutlichkeit geben
zu können, muss ich den Begriff normaler Kontinuen einführen. Sind x, y,... die
Projektionen eines dem mfachen linearen Kontinuum (€ angehörenden Strahls », und
X, Y,... diejenigen irgend eines Strahls »’, für welchen z#’ + yy +... = 0 ist,
bleibt ferner die Lage des ersten Strahls » innerhalb des Kontinuums (© völlig frei, so
sind sämtliche vom Ursprung ausgehende Strahlen » in einem (n — m)fachen linearen
Kontinuum (© enthalten. Nun, zwei solche Kontinuen C und € nenne ich normal.
Sind 4, %,...t, die Variabeln eines beliebigen in C’ angenommenen schiefen
Systems, und demgemäss
Beh ne a ar so (ler
yÄßhthı trieb... 4 Bun tm
etc.
die orthogonalen Projektionen eines Strahls », dessen schiefe #,, fy,... f,„ sind, so ver-
wandelt sich die obige Bedingung z«’ + yy +... = 0 für den Strahl » in
eh +, +...+, WW) +B th kt. - +. )Yt:..-=0
und zerfällt, da 4, t,,.... i,„ frei bleiben sollen, in die m Gleichungen
el Een
Diese stellen ein (n — m)faches lineares Kontinuum (’ dar, welches wir das normale
nennen.
Ich behaupte nun, dass, wenn (, C’ als geschlossen gedacht werden, die Pro-
jektionen des einen mit denen des andern proportional sind. Um dieses zu
beweisen, teile ich die n Variabeln «, y,..... in zwei Gruppen, von denen die eine aus den
m Variabeln «&',y,...z,w, die andere aus den n — m Variabeln v, w,...p,q
besteht.
Elimimiert man nun aus den m Gleichungen
()se + y+..:- +32 +4 W EV +...+&pP+ngd=0,ke=12,...m]
die m — 1 ersten Variabeln &,Yy,...z, so wird man die Gleichung
u: B--.H1.- u av tt... +6. md)
%. Ber au t,V +... +bp md)
oder
Aw-+EvV+...Zp+ Hg =0
zuTe >
erhalten. Es seien n — m unter sich unabhängige Lösungen des Systems (a), nämlich
= Yy = Py..:k=m+1l,m+2,...n —1,n] bekannt, so ist auch
mn It nEt..- +. Z+ mu H=(0,
EN BR IE
mr? mt 2
ae re ER a Sn N = al
Folglich sind die mfachen Determinanten 4, E,... H proportional mit den (n — m)-
fachen, welche aus den Koeffizienten d, &,...» der n — m letzten Gleichungen gebildet
werden können; z. BA = N ß, .-. Yu, 0. ist proportional mit Ir &,14 Ente» -.
dm Uu.8.f. Die Zahl der proportionalen Glieder in jeder der beiden Reihen ist hier
en-1 m
freilich nur n — m + 1; aber, wie man leicht sieht, kann man sie bis auf ) bringen,
wenn man nach und nach immer andere Gruppen von je m — 1 Variabeln aus dem
System («) eliminiert. Den soeben gefundenen Satz kann man nun so aussprechen:
Wenn im Schema einer nfachen Determinante die Kombination jeder
der ın ersten Horizontalzeilen mit jeder der n — m letzten eine verschwin-
dende Produktensumme liefert, z.B.
,. +Bß; +...-+5%- N) et 9, ;) ’
so sind die aus den Elementen der m ersten Horizontalzeilen gebildeten
mfachen Determinanten proportional mit ihren reciproken (n — m)fachen
Determinanten, deren Elemente in den n — m letzten Horizontalzeilen
enthalten sind.
Da nun die mfachen Determinanten den Projektionen des Kontinuums (), die reci-
proken (n — m)fachen Determinanten den Projektionen des normalen Kontinuums (
entsprechen, so ist der oben behauptete Satz bewiesen.
Für ein System orthogonaler Transformationselemente ist jede partielle Deter-
minante ihrer reciproken (oder ergänzenden) Determinante geradezu gleich. Dies folgt
aus der mn $ 2 erwähnten Eigenschaft dieses Systems, vermöge welcher jedes ur-
sprüngliche Element seinem reciproken Elemente (einer (n — 1)fachen Determinante)
gleich ist. Da man die Axen t,, t,,...t„ des Kontinuums (© orthogonal annehmen
kann, und ebenso diejenigen des normalen Kontinuums ©’, so erhellt leicht, wie man
auch von dieser Seite her den Satz beweisen kann, dass die Projektionen zweier nor-
malen Kontinua proportional sind.
Nach dieser Abschweifung über dienormalen Kontinua kehren wir zur Betrach-
tung des gegenseitigen Verhaltens zweier linearen Kontinua zurück, deren Dimensions-
zahlen zusammen derjenigen der Totalität gleich sind. Das eine mfache Kontinuum
heisse A, das andere (n — m)fache B, und es sei m<-+n. Das zu A normale Kon-
tinaum A’ wird dann B in einem (n — m)fachen Kontinuum € schneiden; das normale
zu diesem ist ein 2 mfaches Kontinuum C', welches A in sich enthält und B in einem
ah
mfachen Kontinuum D schneidet. Wird dann B als (n — m)fache Totalität aufgefasst,
so sind darin die Kontinua C und D enthalten und zu einander normal. Das ursprüngliche
Kontinuum DB hat also gleichsam eine orthogonale Zerlegung in die Kontinwa C und D
erfahren, und da von diesen ( zu A orthogonal ist, so darf es bei der Beurteilung der
gegenseitigen Lage von A und D ausser acht gelassen werden; es kommt nunmehr alles
hlossauf die gegenseitige Lage der mfachen Kontinua A und D an, welche beide dem 2-
mfachen Kontinuum ©’ angehören. Man kann also alle dem (n — 2 m)fachen Kontinuum
C entsprechenden Variabeln gleich Null setzen, das Kontinuum C’ als Totalität be-
handeln, und hat es dann nur mit der Untersuchung der gegenseitigen Lage zweier
mfacher linearer Kontinua innerhalb einer 2 mfachen Totalität zu thun.
Der Fall, wo die Summe der Dimensionszahlen der gegebenen linearen Kontinua
die Dimensionszahl der Totalität übertrifft, ist auf den vorigen Fall zurückzuführen.
Sind die gegebenen Kontinua ein (+ m)faches A und ein (l -+ n)faches B, und die
Dimensionszahl der Totalität !-+- m — n, so schneiden sich A und B in einem /fachen
Kontinnuum ©. Das normale (m —- n)fache Kontinuum sei 0”, so schneidet dieses die
Kontinua A und B resp. in einem mfachen D und einem »fachen E, deren gegenseitige
Lage nun ebenso wie oben zu behandeln ist.
Den Weg zur Beurteilung des einzigen Falls, auf den alle übrigen zurückgeführt
wurden, bahnen wir uns nun durch die Lösung der folgenden Aufgabe.
Aufgabe. Eine orthogonale Transformation der n Variabeln x, y,...z
in die neuen t,,%,,...t, zu finden, durch welche die beliebig gegebenen
n homogenen und linearen Polynome
y=acr+by—+... +02, pP =saz+bdby—+...—+ cz, etc.
in solche Formen
yahth ht... +, pP ah +hb+...+ Mt, etc.
übergehen, wo alle Summen gleichnamiger Produkte je zweier Koeffizienten
denselben Polynom, z. B.
h, ,+hbk+lhl —...
verschwinden.
Auflösung. Es si + A’ +h + MM —...—=s, ete, N die Determinante
der nn Elemente h; die reciproken Elemente sollen mit 4 bezeichnet werden, z. B.
OaN 9N '
7 Fı an Hs etc.
Dann ist
H,
h= hi — A ,, etc.
Sind num x, te td mn, u ee, ur Biene ya Ze de
orthogonalen Transformationsformeln, so ist
h, = ao, bp, +... 69, ete.,
=
also
N=|«@ Dan ee]
I | |
U En 2 10 ur |
weil die Koeffizienten h entstehen, indem jede Horizontalzeile der linken Hälfte dieses
Schemas mit jeder Horizontalzeile der rechten Hälfte zu einer Produktensumme kom-
biniert wird. Die Determinante der rechten Hälfte ist bekanntlich 1, und die reci-
proken Elemente sind den ursprünglichen gleich. Die Determinante der linken Hälfte
ö ? { } Ab, a
sei J, und die reeiproken Elemente seien 4, B,...0; A,... z.B. A = = 5
Dann
ist N — 4. Die Grössen H entstehen aus obigem Schema, wenn in jeder Hälfte eine
Horizontalzeile weggelassen wird. Also ist
AH =Au+Bb +:..:-+9, HH = Aa +Bh +... + C'y, etc.
Wir bekommen daher n Systeme von je n Gleichungen:
(55 a) « H(3s b)B oo (Ss \r=0,
(3: «') « (£s vB | (5s -)y=0, REN N)
Dieses System hat man sich nmal wiederholt zu denken, indem die Buchstaben s, «, ß,
...y nach und nach mit den unteren Zeigern 1, 2, 3,...n versehen werden. Eli-
Koeffizienten von @,ß,...y mit S: 4, so erhält man eine Gleichung 5 — 0, in der
nur die Unbekannte s vorkommt. Die irgend einer Horizontalzeile jener Koeffizienten
entsprechenden reciproken Elemente der Determinante werden nach geschehener Sub-
stitution eines Wertes von s mit «, ß,...y proportional, sodass zu jedem bestimmten
Werte von s immer nur eine Reihe von Verhältnissen @:ß:...:» gehört. Die De-
terminante S: 4 wird man erhalten, wenn man das Produkt
(= 9)(2° 3). (3-9)
entwickelt, ohne die alphabetische Folge der Faktoren jedes Monoms zu verändern, und
dann jedes solche Monom durch eine Determinante ersetzt, in deren Schema die Faktoren
jenes als Elemente der ersten Horizontalzeile erscheinen. Wird ferner jede solche De-
terminante als Summe von Produkten je einer aus den Elementen — a, — b,...—c
: - ? > ß © A
gebildeten Determinante öten Grades mit der ungleichnamigen, aus den Elementen 7, 5,
ete., gebildeten (n — ö)fachen Determinante dargestellt und beachtet, dass diese immer
das (— 1)" ® 5 fache von jener ist, so erhält man
— By
Se RE Be er Ra)
wo K, die Summe der Quadrate aller Determinanten ten Grades bezeichnet, welche
aus den Elementen a, b,...c,«@,... gebildet werden können, und somit (r) Glieder
zählt. Es ist klar, dass X, = 4° wird. Wenn also die Polynome p,p,p',... alle
von einander unabhängig sind, so ist die Gleichung 5 = 0 vom nten Grade und kann
die Null nicht zur Wurzel haben.
Betrachten wir nun ein reciprokes Element der Determinante $: 4, z. B. das,
welches dem ursprünglichen Element 4 s — «@ entspricht, und sehen davon ab, das 4,
' ; e ’ 0/8 A
B', ete. Funktionen von a sind, so ist dasselbe (5) Denkt man sich aber S als
BR. S ı 88 R
Funktion von s und den nn Grössen a, b,...C,d,..., soist — 9 wegen der überall
vorkommenden Quadrate von Determinanten gerade doppelt so gross. Jenes erste reci-
1098
proke Element hat also den Wert — TEN
08,08 08 08,98 0,5 ,
=) ee ette mn Or DE Ton open ERt. Du RRE Far, (3)
Die gesuchten Verhältnisse werden erst dann unbestimmt, wenn sämtliche nach den
nn ursprünglichen Elementen a, b,... abgeleiteten Funktionen von S verschwinden. Da nun
08 08
Folglich ist
an gl
an — 24 da — etc.
ist, so ist dann zugleich $S = 0, a8 —= 0; folglich hat dann die Gleichung S = 0 gleiche
os
Wurzeln.
Wir müssen jetzt umgekehrt zeigen, dass, wenn die Systeme (1) gelten, sie die
gemachten Voraussetzungen zur notwendigen Folge haben. Es sei h = aa +bB—...
+, W=de+ bB-+...+cy, ete, wo h,W,...a,ß,...y nach Belieben mit
einem der unteren Zeiger 1,2,3,...n zu versehen sind. Multipliziert man die Glei-
chungen (1) mit a,«@,«@',... und addiert, ‘so ergiebt sich, wenn man die ähnlichen
Gleichungen hinzunimmt, das System
weder Sr |
B=bh+bW + —+...,
RENNER ee
sp =ch +ch +c'W + |
Bringen wir hier den untern Zeiger 1 an, multiplizieren mit «,, ß,,...Y, und addieren,
so ergiebt sich
sy,» +hAB+.:-- mn Yy)=hh, thkt+hil +...
Vertauscht man die Zeiger 1 und 2 und subtrahiert beide Gleichungen von einander,
so bekommt man
G<- 5); +hı +... mm).
Wenn die Wurzeln s,, ss verschieden sind, se folgt hieraus
2 0 Be ee er een eng (0)
und
„kb, +hh—+...=0.
Wären s,, ss zwei konjugierte imaginäre Wurzeln der Gleichung S — 0, so hätten auch
je zwei Verhältnisse, wie ß, : «,, ß, : @, konjugierte Werte, und ihr Produkt wäre die
Summe zweier Quadrate; die Gleichung (5) könnte also nicht bestehen. Also kann die
Gleichung S = 0 keine imaginären Wurzeln haben. Hätte sie gleiche Wurzeln, und
man durch geringe Variation eines oder mehrerer der ursprünglichen Elemente die
Gleichheit der Wurzeln in eine geringe Verschiedenheit umändern, und dann würden
auch die entsprechenden Verhältnisreihen nur sehr wenig von einander abweichen; die
Gleichung (5) würde dann
®—+-ßB+...+7+2(eode + BdB + ...—+ ydy) =.
Da man die Variationen de, dß,...dy so klein, als man nur will, muss machen können,
so muss auch @ 4 ß?--...-- 9? für die wirkliche Gleichheit beider Wurzeln ver-
schwinden, was die imaginäre Beschaffenheit der Verhältnisse, also auch des entspre-
chenden Werts von s voraussetzt. Wenn also die Gleichung $ = 0 gleiche reelle Wurzeln
hat, so dürfen die Verhältnisse @&:ß:...:y durch das System (1) nicht bestimmt
werden, was notwendig erfordert, dass alle nn abgeleiteten Funktionen von 5 für eine
solche Wurzel verschwinden. Es ist dann immer noch möglich, dass n — 2 Gleichungen
liefern, und es ist dann leicht, diese so einzurichten, dass sie der Orthogonalitätsbedingung
genügen. Der entsprechende rechte Winkel kann dann nach Belieben in seinem zwei-
fachen linearen Kontinuum herumgedreht werden.
Man kann immer a? -- ß?--...--y®—= 1 machen. Wenn man nun die Glei-
chungen (4) resp. mit «, ß,...y multipliziert und addiert, so erhält man
s=#®+NMN’+N"”—+....
Die Wurzeln der Gleichung S — 0 sind also sämtlich positiv, was auch schon aus den
n Zeichenwechseln in (2) folgt.
Wir haben nun nachgewiesen, dass die Auflösung des Systems (1) im allgemeinen
(Gleichheit [von Wurzeln der Glchg. S—= 0 ausgeschlossen) alles dasjenige in reeller
Form leistet, was die Aufgabe verlangt. Wegen der Anwendung auf das Folgende be-
merke ich nur noch, dass vermöge der Eigenschaft h, h, —+- A hy +- ete. = 0, etec., aus
den Frrmn p= ht +h,&+..:+4,,pP=lMt-+..., ete. noch andere sehr
vereinfachte sich sogleich ergeben. Man mache
h h' li nr
= Der he ==
Vs Vs
Ys
— 36 —
wo zu s,h,n nach und nach die untern Zeiger 1,2,...n hingehören, dann sind
! ’ [77 ‚ f ’ ’ [23 [27
np typ tm? rt.» Bm PtTmpPp tmp +... etc
orthogonale Transformationsformeln, und man erhält mittelst derselben
>
4ı Vsı S b, ds \s3 & to, a, An VS. 7 ln.
Satz. In der 2nfachen Totalität sind zwei nfache lineare Kontinua
C und © beliebig gegeben. Von ihrer gemeinschaftlichen Lösung aus werden
in denselben resp. die Strahlen », » gezogen. Der spitze Winkel / (vv) hat
offenbar ein absolutes Minimum, welchem das Strahlenpaar a, « entsprechen
möge. Die Bestimmung desselben hängt von einer algebraischen Gleichung
nten Grades ab, deren Unbekannte cos? Z (aa) ist, und ihre Auflösung liefert
daher im ganzen n Strahlenpaare a,d; b,b;...c,c, welche den analytischen
Bedingungen der Aufgabe genügen. Dann bilden die n Strahlen a,b,...e
ein orthogonales Axensystem des Kontinuums (), und ebenso die n andern
Strahlen a,b,...c ein orthogonales Axensystem des Kontinuums CO’; und
jeder Strahl a des einen Kontinuums ist mit den nichtzugeordneten n — 1
Strahlen d,...c des andern Kontinuums orthogonal. Endlich ist der Pro-
jektionsfaktor des einen Kontinuums auf das andere, oder
608 7 (CO) — c08 / (aa) > eos ZNbb) >... C08,7 (ee).
Wenn »,»' zwei beliebige Strahlen beider Kontinua (, ©’ sind, so ist
cos / (rr)= cos / (aa) . cos / (ar) . cos Z (ar) + cos Z (bV’'). cos / (br). cos / (br)
a, eos. (ce); 2e03.2 (er). eos Zen):
Beweis. Es ist leicht, in jedem der gegebenen Kontinua C, ©’ ein orthogonales
Axensystem zu finden. In C sei es durch die » Variabeln z,y,...2, in ©’ durch #,
t3,... t, dargestellt. Zu jenem System nehmen wir noch n Axen ı,»,...w hinzu,
sodass &, Y, .-- 2, 1,%,...w die orthogonalen Variabeln der Totalität sind. Dann sind
u 0, v—0,... w= 0 die Gleichungen des Kontinuums C; diejenigen von (€ seien
TO ne ;
Ulz= B, tı 17 B, t, ro dr Pr Ins
zeyhtrbte. rn en
vu Tb. Ion
OLE Wen ont En
MD ee era,
Es wird sein
— 3917 —
mit unterm Zeiger 1, 2, 3,...n; ferner bestehen 4n (n—1) Gleichungen, wie
herr th rt en. (6)
Alle diese Relationen bestehen fort, wenn man auch das Axensystem (t,,1,,...t,) oder
das System (x,Yy,...2) oder das System (z#,v,...) orthogonal transformiert. Wir
haben nun schon gesehen, dass man durch die zwei ersten Transformationen bewirken
kann, dass die n ersten Gleichungen des linearen Kontinuums ©’ sich so vereinfachen:
zone Min
Dann reduzieren sich aber die } n (n — 1) Orthogonalitätsbedingungen (6) auf:
5 tE 5 t..:-4+4& =), ete.
Wird jetzt «=1—-e°,ß = ß,...y°=1-—y” gesetzt, so hat man auch
2 2 ı 72 Daye SSE 1ER oo Ernte 2 BP) ann
284... +0=03, 828 =Pß%..,,+&84+...4[Q ;
«' t! n*
dutesv+...+4w ‚ Ggu+&gV0+...+&w ' HUtEmdY +... + mw ‚
D 2 IE B; I ; pl
Diese auf ı,v,...w bezügliche Transformation ist orthogonal. Bezeichnet man die
daraus entstehenden neuen Variabeln wieder mit x, v,...w, so hat man zuletzt folgende
Systeme von Gleichungen:
für das Kontinuum ©
U 00 Ol 0;
für das Kontinuum C’
a oe en
Man sieht, dass der Kosinus des Winkels der Axen x und t, gleich « ist, und dass
die übrigen Axen t,,t,,...t, zur Axe x orthogonal sind, u. s. f.
Denkt man sich ein nfaches Paralleloschem, dessen Kanten sämtlich gleich 1
sind und auf den Axen t,,t,,...t, liegen, so ist sein Mass I, und die Projektionen
seiner Kanten auf die Axen &,%,...z des Kontinuums C sind:
OWNER
DIBROETO:
Op:
folglich ist der Projektionsfaktor von ©’ auf (€, oder cos / (CO) = aß...y.
Es sei » irgend ein in (’ befindlicher Strahl, &, y,...z seine Projektionen, ebenso
r irgend ein Strahl in 0’ und #,,t,,...t, seine Projektionen, © —= Z (vr'), so ist
rr cos = ext, + By t... + Yalı
woraus vermöge einer bekannten identischen Gleichung
(e?2?+ B?y?—+...+yY?z?)r? —(rr cos 9)? = (axt, — Byt,)’ + ete.
folgt. Wenn also der Strahl » fest bleibt, und nur »’ variiert, so ist «@®’=?-4- By? —-
...-+Y°z? der grösste Wert von ”* cos? ©, und dieser findet statt für
BE BYE PA None F
Ist ferner «® das
Maximum von
und dieses Maximum findet statt für y=0,...2= 0; dann ist aber auch t%, — o, t, = 0,
.t,=o. Folglich ist der spitze Winkel / (xt,) das absolute Mnimum von ©, und für
dieses « = cos ©, wenn « positiv genommen wird. Da aber «* eine Wurzel derselben
Gleichung nten Grades ist, welche auch ß°,...y” zu Wurzeln hat, so haben die Winkel
Z (Yyts),.../(zt,) und die Axenpaare, von denen sie gebildet werden, dieselbe analy-
tische Bedeutung, wie der / (xzt,) und die ihn einschliessenden Axen.
Bemerkung 1. Ergänzt man das System t,, t,,t, zu einem totalen orthogonalen
System, so kann man unter anderm dem Schema der Transformationselemente folgende
Gestalt geben:
ee en
One or These (0)
ON, Po Op
OR or, 0)
Oo Mihean 0
On klare 0
Die Determinante muss den Wert 1 haben. Es ist leicht, dieses zu verifizieren,
Die Determinante wird erhalten, wenn man die Vertikalzeilen auf alle möglichen Arten
permutiert und das Produkt der in die Diagonale fallenden Elemente positiv oder negativ
nimmt, je nachdem die Permutation eine positive oder negative ist. Sobald man aber
nicht zwei gleichnamige Vertikalzeilen der linken und rechten Hälfte vertauscht, fällt
eine Null auf die Diagonale. Hieraus ist klar, dass die Determinante
(e + 9) (B+89...(9°-+ 7%)
sein muss.
Bemerkung 2. Wenn ein Strahl und ein lineares Kontinuum gegeben sind, so
ist der in diesem befindliche Strahl, welcher mit jenem den kleinsten spitzen Winkel
bildet, seine Projektion auf dieses lineare Kontinuum. Dieser Satz ist sehr leicht zu
beweisen.
Sind nun in der 2nfachen Totalität zwei lineare »fache Kontinua beliebig ge-
geben, so sind ihre n Axenpaare durch die Bedingung bestimmt, dass von je zwei
Axen eines Paares jede die Projektion der andern ist.
$ 16. Ueber die Zahl der Teile, in welche die n fache Totalität durch eine
beliebige Menge (n — I)facher linearer Kontinua geteilt wird.
Satz. Sind i lineare Gleichungen mit n Variabeln gegeben, von denen
nie n--1 zugleich bestehen, so ist die Zahl der durch sie gebildeten Teile
der Totalität
PESHEZHEZHE EEE NE AU!
Beweis. In der letzten der i linearen Gleichungen nehmen wir die Konstante
gross genug an, dass ihr Polynom immer das gleiche Vorzeichen mit dieser Konstanten
behält, welche gemeinschaftliche Lösung von je n der i— 1 übrigen Gleichungen man
darin auch substituieren mag. Die Zahl der Teile der Totalität, für welche jenes Polynom
das entgegengesetzte Zeichen seiner Konstante behält, ist dann gleich der Zahl der Teile
des (n—1)fachen linearen Kontinuums, für welches das Polynom verschwindet, oder
gleich der Zahl der Teile, in welche eine (n— l)fache Totalität von i—1 linearen
Kontinuen geteilt wird, also gleich f (n— 1,i—1). Da aber die erwähnten Teile der
nfachen Totalität durch die letzte lineare Gleichung zu den schon von den übrigen
i—1 Gleichungen gebildeten Teilen neu hinzugebracht werden, so ist
In) =fmi- DIR 1:1).
Variiert man nun jene zuerst sehr gross angenommene Konstante, sodass die Gleichung
irgend eine schon vorhandene gemeinschaftliche Lösung von n der übrigen festen Glei-
chungen passiert, so ist leicht zu zeigen, dass die Zahl f (n, ö) nachher gleich gross
ist, wie vorher. Statt eines geschlossenen Teiles nämlich, worin jenes bewegte Polynom
gleiches Vorzeichen mit seiner Konstanten und die n zur Lösung gehörenden Polynome
jedes sein bestimmtes Vorzeichen hatten, tritt nun wiederum ein geschlossener Teil auf,
innerhalb dessen alle n-+1 Polynome entgegengesetzte Vorzeichen haben, wie vorher;
innerhalb aller übrigen Teile dagegen behält jedes der i Polynome dasselbe Vorzeichen
wie vorher. Um das Gesagte noch näher zu begründen, bezeichne ich diejenigen n von
den ö gegebenen Polynomen, welche für die betrachtete Lösung verschwinden, mit p,,
Per». P,, das Polynom, dessen Konstante berührt wird, mit p,;+,, eliminiere dann aus
den n-+-1 Gleichungen, welche diese p als lineare Funktionen der n Variabeln x, y,...
angeben, diese letzteren, und erhalte so die Gleichung
am try +... +, m Ft Han O,
wo nur (© von jener variierten Konstanten abhängt. Ist nun zuerst €’ positiv gewesen,
so geben die Bedingungen, dass alle Glieder der linken Seite positiv sein sollten, einen
geschlossenen Teil der Totalität; und wenn jetzt € die Null passiert hat und negativ
geworden ist, so muss man verlangen, dass a, Pı, da Pay --- 4-41 P41 sämtlich negativ seien,
um eine geschlossene Totalität zu bekommen. Innerhalb beider geschlossener Totali-
täten hat also der Wert eines jeden der Polynome p,,P3, - - - 2.4, entgegengesetztes Vor-
0) —
zeichen. Die gemachte Bemerkung gilt, so oft das bewegte Polynom eine Lösung
passiert. Die Zahl f (n, ö) ist daher von der gegenseitigen Lage aller ö linearen
Kontinua unabhängig, wofern nur nie mehr als n derselben in einer Lösung zusammen-
treffen.
Ist kein lineares Kontinuum gegeben, so zählt die ungeteilte Totalität für 1;
folglich ist f (n,o)=1. Addiert man nun die Gleichungen
In) =fni—V)+fn—Li—1),
ISmni—-Y)=fni—2)+fn— 1i—2),
n,D)=f(no)+f(n— 1,0),
Ro),
so erhält man
Flo, dt Sl, 0) Ad An een a:
Es sei f(n,i) -f(n—1,i)=g(n, i), so ist p(n,o) =o, und
9yn,)= pn — 1L,1)+9(n— 1,2) +9 (n— 1,3)—+...+p(n — 1: —]).
Nun ist /(l,J)=i-+1, also f(,ö—1)=f(l,i)—f(l,:—1)=1, daher auch f(o, i)
—] und deshalb p(1,:)=i; folglich ist
9@)=1+2+3+...+l -D=(j)
= Q+O+ + (5) =0)
und überhaupt p(n, i) = (o): Da somit
N
fo) =fa—-19)+()
ist, so folgt nun leicht:
Sad) Fr th)
Man sieht leicht, dass, wenn ö<n ist, f (n, ©)?‘ wird.
Der soeben bewiesene Satz kann auch so ausgesprochen werden: Wenn : li-
neare Polynome mit n Variabeln beliebig gegeben sind, sodass nie mehrals
n zugleich verschwinden, aber auch immer n durch eine und dieselbe end-
liche Lösung zum Verschwinden gebracht werden, so ist die Zahl der ver-
schiedenen Gruppen von Vorzeichen, welche die Werte dieser Polynome für
alle reellen Lösungen annehmen, gleich ()+ (o)airneus ()
Satz. Unter derselben Voraussetzung ist die Zahl der Vorzeichen-
gruppen, welche nur für endliche Werte der Variabeln stattfinden können,
gleich =; Man kann dies die Zahl der geschlossenen Teile der Totalität nennen.
2... ge
Beweis. Wenn irgend n--1 Polynome gewählt werden, so kann man dieselben
mit solchen konstanten und endlichen Faktoren multiplizieren, dass aus der Summe der
Produkte die n Variabeln verschwinden. Wir haben dann eine homogene lineare Funktion
der n-H1 Polynome gefunden, welche einer Konstanten gleich ist. Denken wir uns z. B.
jene Faktoren und diese Konstante sämtlich positiv und setzen für die n —- 1 Polynome
eine Gruppe positiver Vorzeichen, so ist klar, dass unter dieser Bedingung kein Polynom
einen unendlich grossen Wert haben kann. Da aber jede Variable als lineare Funktion
von n dieser Polynome dargestellt werden kann, so kann auch keine Variable unendlich
gross werden. Nun sei ein Polynom p so beschaffen, dass sein Wert für alle Lösungen,
welche irgend n der übrigen Polynome verschwinden machen, dasselbe Vorzeichen, z. B.
—-, habe, und es sei eine Gruppe von Vorzeichen bekannt, welche für p = o nur endliche
Lösungen gestattet, z. B. die Gruppe von ©— 1 Pluszeichen; man nehme dann beliebige
n Polynome p,,Ps,...2„ heraus und suche die identische Relation
pm Mm -t-..:-+,m = 4:
wo A positiv sein möge, so müssen, damit für p—=o nur endliche positive Werte von
Prs Per» Pn Stattfinden können, sämtliche Faktoren a,, das, ...«, positiv sein. Da aber
für die Lösung p, = 0,3 = 0,...p, = 0 auch p positiv sein soll, so muss auch a positiv
sein. Dann gestattet aber die Gruppe der positiven Vorzeichen für 9,9,,...p, nur
endliche Lösungen. Sobald man aber dem Polynom p» jeden beliebigen negativen Wert
giebt, so kann auch z. B. p, jeden beliebigen positiven Wert bekommen. Hieraus er-
giebt sich, dass zu der für die &— 1 Polynome stattfindenden Zahl der fraglichen Vor-
zeichengruppen durch das neue Polynom p noch die Zahl der für p = o stattfindenden
Vorzeichengruppen, welche nur endliche Lösungen erlauben, hinzugebracht wird. Wenn
wir also die fragliche Zahl mit f (n,i) bezeichnen, so ist
In) =fmi—-— + fn—-Li—).
Dass der Durchgang von p durch eine Lösung nichts ändert, haben wir schon gesehen.
Daher dürfen wir jetzt die Bedingung fallen lassen, dass unter den gegebenen Polynomen
eines » sich finde, dessen Wert immer dasselbe Vorzeichen behalte, so oft auch je n der
übrigen Polynome zugleich verschwinden mögen; die Formel gilt allgemein. Nun ist
FRa,Ü)=o für i<n, aber f(yn+1)=1; also fu, i)=fn — 1L,n)+fn—1,n-+1)
+ — 1,n+2)+...+fn— 1i—1) Es ist f(L)=i—1 für i>1, daher
De) — (sed Ke)— ( ar überhaupt f (n, i) = we)
9
za
Satz. Wenn ö homogene lineare Polynome mit n Variabeln beliebig
gegeben sind, so ist die Zahl der Vorzeichengruppen
i FEN) A) Mr ea)
2 {( ) : 1 ; 2 ee
oder doppelt so gross wie für i—1 nicht homogene lineare Polynome mit
nur n— 1 Variabeln.
Beweis. Man transformiere die n Variabeln so, dass eines der Polynome sich
auf eine einzige Variable, z. B. x, reduziert, dividiere dann alle übrigen Polynome durch
diese Variable x, so hat man es nur noch mit n —1 Variabeln und ©— 1 nicht homo-
genen Polynomen zu thun. Man stelle sämtliche Gruppen der <—1 Vorzeichen auf.
Multipliziert man jetzt die Polynome mit einem positiven Werte von x, so werden die
Gruppen nicht geändert, und zu jeder kommt noch das positive Vorzeichen des Polynoms
x hinzu. Multipliziert man dann auch mit einem negativen Wert von x, so werden in
jeder Gruppe alle Vorzeichen geändert, und für das Polynom x kommt das Minuszeichen
hinzu. Die Zahl der Vorzeichengruppen wird also wirklich doppelt so gross als vorher.
Wenn z nichthomogene Polynome mit n Variabeln gegeben sind, so ist die Zahl
aller Vorzeichengruppen zusammengesetzt aus der Zahl derer, welche nur endliche
Lösungen, und die Zahl derer, welche auch unendliche Lösungen gestatten. Die letzte
Zahl ist aber dieselbe, wie wenn man die Konstante eines jeden Polynoms weglässt,
sodass alle Polynome in Beziehung auf die n Variabeln homogen werden. Wenn also
F(n,i) die Zahl aller Vorzeichengruppen überhaupt bezeichnet, so ist
In)=2/(n—1,i Den
Verbinden wir dieses mit
Sad) =fmni -Y+-fnm—1Li—]),
so folst
a) =
oder
Sn, — fm —1,i) = ():
woraus wiederum
sich ergiebt.
$ 17. Reguläre Polyscheme der vierfachen Totalität.
Wenn in der dreifachen Totalität, oder im Raume, ein reguläres Polyeder von
regulären m Ecken umschlossen wird, deren je n in einer Ecke zusammenstossen, so
wollen wir dasselbe mit dem Charakter (m, n) bezeichnen. Die Geometrie kennt zwei
Verfahren, alle Kombinationen (m, n), welche vorhandenen Polyedern entsprechen, auf-
zuzählen und die Zahl der Stücke eines jeden zu bestimmen. Das erste Verfahren ist
rein konstruktiv, ohne Rücksicht auf Massverhältnisse. Man stellt sich nur die Aufgabe,
aus lauter » Ecken, deren je n einen Körperwinkel bilden, ein geschlossenes Polyeder
[5]
zusammenzufügen. Der Satz in $ 10 reicht für diesen Zweck hin; für n—=3 wird er
%—- +4 —a,—=1, oder, da as=1 ist, ,— 4, +@=2. Man findet leicht na, =
2a, = ma, und hieraus
4,:4 :4:1=4m:2mn:4n: (A— (m — 2) (n— 2)).
Die Natur der Aufgabe verlangt für 4 — (m — 2)(n — 2) einen positiven Wert. Da nun
der kleinste Wert für m sowohl rn für n die Zahl 3 ist, so sind für das Produkt
(m — 2)(n —2) nur die Werte 1, 2, 3 möglich, woraus als einzig mögliche Charaktere
3,3) 89), @, 5), (&, 3), (5, 3) ze .. a man für @,„,d,,@, auch unendlich
grosse Werte, so kann noch (m —2)(n— 2) =4 sein, woraus die Charaktere (3, 6),
(4,4), (6, 3) entstehen, welche nur die Arten anzeigen, auf welche die Ebene mit gleichen
regulären Vielecken bedeckt werden kann.) Durch dieses Verfahren ist das Vorhanden-
sein der den fünf obigen Charakteren entsprechenden Polyeder noch nicht bewiesen,
sondern nur gezeigt, dass keine anderen Charaktere möglich sind. Es kommt nur noch
darauf an, einen dem Charakter entsprechenden Körperwinkel zu konstruieren. Gelingt
dies, so weiss man dann zum voraus, dass beim wiederholten Aneinanderfügen der offenen
polyedrischen Figur des Körperwinkels ein geschlossenes Polyeder von der bestimmten
Anzahl von Stücken entstehen wird. Vermöge der Natur dieses ersten konstruktiven
Verfahrens ist es gleichgiltig, ob der Körperwinkel einfach oder überschlagen sei; ebenso
in Beziehung auf das Vieleck; die Zahl der Stücke des Polyeders wird dieselbe bleiben.
Wenn wir z. B. das Symbol ; für ein überschlagenes reguläres Fünfteck gebrauchen,
dessen Perimeter zweimal herumgeht, so haben das einfache Polyeder (5,3) und das
überschlagene (3,3) die gleiche Zahl von Stücken.
Das andere Verfahren gründet sich auf die Betrachtung von Massverhältnissen.
Man weiss z. B., dass die Konstruktion eines dem Charakter (m, n) entsprechenden re-
1 l l E
gulären Ecks die Bedingung a io: erfordert, und dass ein solches Eck auch für
Z
gebrochene Werte von m,n möglich ist, wenn sie nur dieser Bedingung genügen. Die
Projektion der Oberfläche des Polyeders auf eine um sein Centrum beschriebene Kugel
liefert ein Netz von regulären sphärischen Vielecken, und, da der Inhalt eines solchen
durch seine Winkel ausgedrückt werden kann, so ist das rationale Verhältnis, in welchem
er zur ganzen Kugelfläche steht, bekannt. Dabei ist aber immer noch möglich, dass
das Netz nie sich schliesst. Setzen wir z. B. m Te 9, so ist die Bedingung
1 3 NER 5 A
n + — > erfüllt; der Inhalt des (5 )Eeks ist — sc oder J der Kugelfläche. Obschon
man däher einen Augenblick glauben könnte, das Netz bestände aus 12 überschlagenen
Siebenecken und enthielte die Kugelfläche 5 Mal, so kehrt doch das Netz nicht in sich
selbst zurück, weil (7,3) nicht Charakter eines Polyeders sein kann.
Schliesst man aber überschlagene Körperwinkel und Vielecke von der Betrachtung
aus, so giebt auch dieses zweite Verfahren nur die wirklichen regulären Polyeder, und
44
der Satz über den Inhalt eines sphärischen Vielecks lehrt uns die Zahl der Stücke eines
jeden kennen.
Gehen wir jetzt vom Raume zur vierfachen Totalität über, so ist sogleich klar,
dass der Umschluss eines regulären Polyschems aus lauter gleichen regulären Polyedern
bestehen muss, denen wir den Charakter (m,n) geben wollen. Da aber um jede Grenz-
lösung herum die betreffenden Stücke des Umschlusses auf reguläre Art zusammengefügt
sein müssen, so ist nicht weniger klar, dass die Enden aller von der Grenzlösung aus-
gehenden Grenzstrahlen oder Kanten in einem und demselben dreifachen linearen
Kontinuum liegen, und wenn man dieses als Raum betrachtet, darin als Ecken eines
regulären Polyeders gruppiert sein müssen; da die Seitenflächen des letzten reguläre
n Ecke sind, so setzen wir (n,p) als Charakter dieses Polyeders. Hierdurch ist die
Bedeutung des Charakters (m,n,p), den wir für ein reguläres Polyschem gebrauchen
wollen, hinreichend erklärt. Bei der Aufsuchung der möglichen Charaklere dieser Art
können wir wiederum, wie vorhin für den Raum gezeigt worden, entweder ein kon-
struktives oder ein rechnendes Verfahren anzuwenden versuchen. Das erste würde,
wenn m,n,p rationale Brüche sind, nur ihre Zähler, das zweite hingegen ihre Werte
berücksichtigen. Was die allgemeine Bestimmung der Zahl der Stücke eines vierfachen
Polyschems vom Charakter (m,n,p) betrifft, so lassen uns leider beide Verfahren gleich
sehr im Stich; das erste, weil die Formel ,— «4, +4, —a,--a,—=1 sich auf «,— a,
A, — Ad, —0 reduziert und deshalb nur die Verhältnisse der gesuchten Zahlen, nicht
ihre Werte selbst uns kennen lehrt; das zweite, weil es auf einfache Integrale von
transcendenter Natur führt, deren Auswertung nur für jeden einzelnen Charakter be-
sonders und zwar mit Hilfe des ersten konstruktiven Verfahrens gelingt. Es bleibt
also kein anderes Mittel übrig, die Existenz irgend eines Polyschems (m,n,p) zu beur-
teilen und die Zahl seiner Stücke zu erfahren, als die wirkliche Konstruktion; durch den
Mangel einer apriorischen Formel für reguläre Polyscheme unterscheidet sich demnach
die vierfache Totalität wesentlich vom Raume.
Wir versuchen zuerst auf dem allgemeinen Standpunkt das Mögliche zu thun.
Der Umschluss des regulären Polyschems (,n,p) enthalte «, Ecken, a, Kanten, «,
Vielecke, a, Polyeder, so ist a,— 4, +4, — a, —0. Das schon erwähnte Polyeder (n,p)
nennen wir Basis derjenigen Grenzlösung des Pelyschems, welche Kanten aussendet
nach allen Eeken jenes ersten. Diese Basis hat 4n: (2n--2p—np) Ecken, 2np:
(2n-H-2p— np) Kanten und 4p: (2n-+-2p — np) Vielecke. Von der entsprechenden
Grenzlösung des Polyschems gehen also resp. so viele Kanten, m-Ecke und Polyeder
(m, n) aus. Multipliziert man mit a, so erhält man die Gesamtzahlen. Da aber jede
Kante zwei Grenzlösungen verbindet, jedes m-Eck deren m und jedes Polyeder (m,n)
deren 4m: (2m + 2n — mn) in sich vereinigt, so hat man
u ea IL a, ma I a =
am +p)—np ° TV Ym+p)—np ° >9(m+p)—np ° 2m-tn)—mn 3°
oder
0,24 :4:4 =m(2 (n+P) — np): mn:2np:p@ (mn) — mn) . . (A)
Es versteht sich von selbst, dass beide Charaktere (m, ») und (n,p) nur existie-
renden Polyedern entsprechen dürfen. Ist 1 die Seite eines regulären Polyeders (n,p),
- NEE PIE N} 5 Te o 6 = ä
so ist — sin I Vsin® Br der Radius der umschriebenen Kugel. Wird aber
7 Sei: DE
1 als Kante AB des Polyschems (m,n,p) angenommen, so ist 2 cos = die Seite der
Basis der Grenzlösung A, und wenn M das Centrum dieser Basis bezeichnet, so ist also
Ä 2 2 Ze rt ee VE I
der Radius MB der umschriebenen Kugel — cos m nz: Van: : Da AMB
ee 5 : = s - ELONTCH: 57 Te See Bar7.
ein in M rechtwinkliges Dreieck ist, so ist AM Vonz a Van: Di cos” m)
und sin "sin => cos DEREN ALS (D)
m p n
eine Bedingung, ohne welche das Polyschem nicht existieren kann. Auf der Verlänge-
rung des Strahls AM liegt eine Lösung O, welche von A und B gleichweit absteht; sie
wird dann auch von allen andern Ecken der Basis gleichweit abstehen, ist also über-
haupt von allen Grenzlösungen des Polyschems gleich weit entfernt; wir nennen sie
daher das Centrum des Polyschems und OA seinen Radius. Ist nun € die Mitte der
Kante AB, so ist das Dreieck OAC’ dem ABM ähnlich; daher der Radius gleich:
zu
Von 27 _ cos?
» n
ya EEE NE: Tr
= / sin? — sin? — — cos?
m pP
N
Ist N das Centrum eines der in A zusammenstossenden Grenzpolyeder, so ist
NA= — sin: Vsin: = cos? ; folglich bleibt das Verhältnis
sin Vsin: * sin? a cos?
EOBeHEL BE nn
NA vr £ N Bi m p n
OA Malz Sa aa EZ
sin“ — — 608° — V sın“ — — cos”
m n p
N
sich gleich, wenn man auch m und p miteinander vertauscht; daher ändert sich auch
das Verhältnis ON:OA nicht. Im Raume entspricht der Satz, dass, wenn (m,n) und
(n, m) derselben Kugel eingeschrieben sind, sie auch wieder derselben Kugel um-
schrieben sind.
Halten wir uns an ganze Werte von m,n,p, so genügen der Bedingung (2) nur
folgende Charaktere:
(553,3), &; 3,4), @,3,5), (8,4, 3), (443,3), 18, 3, 3):
Der Charakter (4, 3, 4), welcher sin = - sin = — 08 - giebt, lässt A mit M zusammen-
fallen und zeigt also nur die Erfüllung des Raums durch aneinander gelegte Würfel an.
u de
Die Centra N aller in A zusammengefügter Polyeder (in, n) liegen in einem drei-
fachen linearen Kontinuum und entsprechen den Vielecken jener Basis (n, p), indem die
Strahlen AN durch die Mittelpunkte dieser Vielecke gehen; diese N bilden also em
Polyeder (p,n). Es ist nun leicht einzusehen, dass die Centra aller das Polyschem
(in, n,p) umschliessenden Polyeder die Grenzlösungen eines neuen Polyschems (p, n, ın)
sind. Wenn also ein Polyschem von einem gewissen Öharakter existiert, so existiert
auch das Polyschem, in dessen Charakter die Elemente die umgekehrte Ordnung be-
folgen. Wir nennen solche Polyscheme reciproke. Wenn zwei reciproke Polyscheme
gleichen Radius OA haben, so ist auch m beiden der Abstand ON des Centrums eines
Grenzpolyeders vom eigentlichen Centrum gleich. Unter den 6 oben nicht als unmöglich
aufgeführten Charakteren sind zwei, (3, 3,3) und (3, 4,3) mit sich selbst reciprok; die
übrigen bestehen aus zwei Paaren reciproker Charaktere: (3,3, 4), (4, 3,3) und (3, 3,5),
(5,3,3). Im Raume ist bekanntlich nur das Tetraeder mit sich selbst reciprok; reciproke
Paare sind: Oktaeder, Hexaeder und Ikosaeder, Dodekaeder.
Wir wollen nun durch wirkliche Konstruktion die Existenz aller 6 den obigen
Charakteren entsprechenden Polyscheme beweisen.
1. Dem Charakter (3, 3,3) entspricht das Polyschem mit der kleinsten Zahl von
Grenzkontinuen. Es hat also 5 Ecken, 10 Kanten, 10 Dreiecke und 5 Tetraeder. Wir
nennen es Pentaschem.
2. Um das Polyschem (3, 3,4) zu konstruieren, tragen wir auf den positiven und
negativen Hälften der vier vom Ursprung O ausgehenden Axen acht gleiche Abstände
auf, so werden je vier auf lauter verschiedenen Axen befindliche Endlösungen ein Te-
traeder bilden, und da eine Gruppe von vier Vorzeichen auf 16 Arten variiert werden
kann, so giebt es 16 solche Tetraeder. Ist A das eine Ende einer Axe, so bilden die
6 Enden der 3 übrigen Axen ein Oktaeder (3, 4), als Basis von A. Das konstruierte
Polyschem entspricht also dem Charakter (3,3, 4); es hat 8 Ecken, 24 Kanten, 32 Drei-
ecke und 16 Tetraeder, und möge daher Hekkaidekaschem heissen.
3. Da jede Grenzlösung des Polyschems (3, 3,5) eine ikosaedrische Basis hat, so
erheischt die folgende Erörterung eine vorläufige Bezeichnung aller Stücke des Ikosaeders
mit Ziffern. Ich denke mir zwei entgegengesetzte Ecken desselben durch eine Axe
verbunden und zähle dann die Stücke zonenweise ab. Es giebt dann zwei Zonen, welche
je 5 Ecken enthalten; je die dem einen Axenende benachbarte nenne ich seinen
Fünfeckschnitt.
Schema der Ecken. | Schema d. Dreiecke. Schema der Kanten.
1 mzmarttr 5 1 2 3 4 5
DES Di Seal) 6 % (6) 0) 10
Tr 88: ZILO LE NDS 15 | 1219.16: RR 1713.18 EI TI5T2O
12 16 17 18 19.20 | 25 31 23 23 24
} | 26 27 28 29 30.
Im Schema der Ecken sind 2,3,4,5,6 die Ecken des Fünfeckschnitts von 1; die Ecken
2,3,7 bilden ein Dreieck, u. s. f. Im Schema der Flächen bedeutet 1 das 4 (1.2.3),
die erste Horizontalzeile enthält die um das Eck 1 herumliegenden Dreiecke, die zweite
die fünf Dreiecke, welche mit den vorigen Kanten gemein haben; und wie die
übrigen Dreiecke angeordnet sind, wird deutlich genug werden, wenn ich sage, dass
z. B. die Dreiecke 1, 2, 7,11,6 im Eck 3, die Dreiecke 7, 11, 16, 17,12 im Eck 8 zu-
sammenstossen. Im Schema der Kanten enthält die erste Horizontalzeile die vom Eck I
nach den Ecken 2, 3, 4, 5, 6 gehenden Kanten, die zweite die Seiten (2.3), (3.4), etc.
des Fünfeckschnitts, die dritte die Kanten (2.7), (7.3), (3.8), (8.4), ete., die vierte
die Kanten (11.7), (7.8), (8.9), ete., endlich die fünfte die vom Eck 12 ausgehenden
Kanten (12.7), (12.98), ete.
Es sei nun «a ein Eck des Polyschems; die 12 Ecken seiner ikosaedrischen Basis
seien mit Db bezeichnet; ich stelle dann dieses Eck dar durch
b, b,
i Fi “= ai He Y ak “ - ln b.
7 8 9 10 11 4 8 12 10 5
bie bs
indem ich links die Grenzlösung, rechts innerhalb der Klammern die Ecken ihrer Basis
in irgend einer Anordnung, aus der man ihre gegenseitige Lage erkennen kann, hin-
6
schreibe.
Die dreifachen Kontinuen der Basen von « und b, müssen sich in einem zwei-
fachen linearen Kontinuum schneiden. Unter den 12 von b, ausgehenden Kanten des
Polyschems sind nun 6 schon bekannt; es sind die, welche nach «, b,, b,, b,, b,, b, gehen.
Diese Ecken gehören also der Basis von b, an, und die fünf letzten derselben hat sie
mit der Basis von a gemein. Jenes zweifache Kontinuum ist also die Ebene des Fünf-
eckschnitts b, 5b, b, b, b,; und in Beziehung auf denselben kann man « und Db, vertauschen.
Das Eck b, kann demnach durch die Formel
7
DEEDEEDNEDEE DE
b, =
dargestellt werden, wo x einen der noch unbekannten Scheitel der Basis bezeichnet.
Wiederholt man das gleiche Verfahren in Beziehung auf die beiden Formeln für « und
b,, um Formeln für D, und D, zu erhalten, so werden diese
a A \
Dbsntabn b; Diabı bealr.b,
b; GE RE ER TN b,
N
einzig in diesen Formeln für D,, b,, b, kann das neue Eck z vorkommen, weil unter
allen bis jetzt bekannten Ecken nur diese mit z durch Kanten verbunden sind. Die
en . 2 - 5 12.8 B
Zahl aller ähnlichen neuen Scheitel ist demnach —,—- = 20; sie entsprechen den
Flächen des Ikosaeders und sollen durch c,, €, ...,, bezeichnet werden. Die mit a
diametral entgegengesetzten Scheitel der Basen von b,, bz,... bj, mögen d,, dg,...dys
heissen.
Demnach sind jetzt die vollständigen Formeln für die Ecken b,, b,, b,, welche
wir darum gerade anführen, weil nur diese den Scheitel ec, enthalten, folgende:
[7 a A
’ Ds on na li: ’ Mi. ib Wr din 0: 5 I li li. le
) 5
i VL G NEs Cs} Ca NA NEE &% % %&ı 6 0%
d, dy, d,
Sie geben für das Eck c, die Formel:
} b,
I a a
Ci Ey el ds;
Von den drei noch unbekannten Scheiteln der Basis kann der mit & bezeichnete nur in
den Formeln der benachbarten Ecken c,, d,, d, vorkommen. (Die beiden nicht bezeich-
neten verhalten sich ähnlich). Jeder mit x analoge Scheitel kommt also in den 20
a e 2 E 20 E
Formeln für ce nur zweimal vor; ihre Anzahl ist daher ——- = 30; sie entsprechen den
Kanten und sollen mit e bezeichnet werden; jenes z z. B. wird, da es der den Flächen
1, 2 gemeinschaftlichen Kante entspricht, zu e,. Wir bekommen so für die Ecken ec
der ersten Horizontalzeile, deren Basen den Scheitel d, gemein haben, die Formeln:
b, b; b,
m ine, ah & DD HG, Dr a
ı Be Rd, es Ken Eden .6 sale 8 er Ba RR De)
es: e es
b, b,
DDR ec, li a eh,
04 EL EL a En:
09 10
Aus der früheren Formel für b, und aus diesen fünf ergiebt sich folgende Formel für
d,, welches anderswo bis jetzt nicht vorgekommen ist:
— 4 —
Der einzige hier fehlende Scheitel kann sonst in keiner der 12 Formeln für die d vor-
kommen. Alle analogen Scheitel sind daher auch 12 an der Zahl; wir bezeichnen sie
mit /, den hier fehlenden z. B. mit /\.
Der Scheitel e, findet sich nur in den Formeln für c,, e,, d,, d,; die zwei
letzten sind:
“ Y
Der eine hier noch fehlende Scheitel kann unter allen 30 Formeln für die e nur in
denen für e,, €, e,, der andere nur in denen für e;, e,, e,. vorkommen. Jener entspricht
also dem von den Kanten 1, 2, 6 umschlossenen Dreieck 1, dieser dem Dreieck 5. Die
analogen Scheitel sollen mit y bezeichnet werden; ihre Zahl ist‘ 2. — 20. Wir be-
kommen so folgende Formeln:
61 2) Cz
ie ch 0 & ce due, ae: Me en a
e n e; n R e 4 f :
I a NEO) en a laadan Dale
I; I VB
71 \ cz €
DIBERC, Ede Tesmke, Win an ce en & User cards euer
e > e; a e [
: uhr RE eh h A
Is I Is
Unter den bis jetzt gefundenen Formeln sind die für d,, e,, €, &,, e,, €, die einzigen, in
denen f, vorkommt. Sie geben
d,
Bi LO er nery 65
Ai Iı 9 9% A 9]
' h,
wo wir den neuen Scheitel schon mit h, bezeichnet haben, weil es sogleich klar ist,
dass er in allen 12 ähnlichen Formeln nur einmal gerade hier vorkommt und daher
dem f, oder dem Ikosaedereck 1 entspricht.
—ı
— 50° —
9, kommt vor nur in den Formeln für e,, &, €, fi, fa /,; von diesen sind die
zwei letzten:
e, & ı @0 Co e& & os eco &%
J I I Is Io 9]' Ja 92 % Iı I 9ı
li, N;
Alle sechs Formeln geben
e
Mh P {
91 SS 9 hg] U
\ Nz /
alle Ecken der Basis von g, sind also schon vollständig vorhanden.
h, kommt bis jetzt vor nur in den Formeln für f,, 91, 92, 93, 94, 95: Nie geben
r \
r 9ı %$ 9 9 9
! By Dr Alle Vz De
t
Der neue Scheitel © muss in den Formeln aller benachbarten Scheitel Ka RNIT:
sich wieder finden. Er ist daher einzig in seiner Art, hat die vollständige Formel
h,
(Ho Wi ler Id, ide
: hr hs an, Rolle
Nie
und schliesst daher das Polyschem zu.
Die Ecken a und ö waren einzeln, die b, d, f, h zu 12, die c und g zu 20, die e
zu 30. Das Polyschem hat also 120 Ecken, 720 Kanten, 1200 Dreiecke und 600 Te-
traeder; es möge Hexakosioschem heissen.
Die hier ausgeführte Konstruktion ist von der einfachen oder überschlagenen Be-
6)
. . . D . 2 . . 7T . Zt
schaffenheit der ikosaedrischen Basis eines Ecks unabhängig. Da nun sin 7 sin
7U . n . En . . . .
cos „ und daher die Zusammenfügung eines Ecks möglich ist, so ist durch das vorige
>
B)
auch die Existenz des überschlagenen Hexakosioschems (3, 3
) bewiesen.
4. Sind x, y, 2, w orthogonale Variabeln, so können diese auf 6 Arten zu zweien
kombiniert werden; bei zwei Variabeln können die Vorzeichen auf 4 Arten variiert
werden. Es giebt also im ganzen 24 Gleichungen von der Form 2—+y=1; diese nun
stellen den Umschluss des Polyschems (3, 4, 3) dar. Das Oktaeder («--y=1) hat die Ecken
(1,0, 0, 0), (Ye, Ye, Ya, Ye), (Va, Ya, Ye, Ye), (le, Ya, — Ys, — Ye), (Ur, Ye, Ya — a),
(0, 1, 0,0). Auf den Axen liegen 8 Ecken, wie (1, 0, 0, 0), (— 1, 0, 0, 0), ete.; ausser
— 51 e-
diesen giebt es noch 16 Ecken, wie ("/a, Ye, '/s, /s). Im Eck (1, 0,0, 0) treffen die 6
Oktaeder, <+y=1, 2t+z=1, etw=1, zusammen; im Eck (ta, !/e, !/a, '/2) die
6 Oktaeder, 2 Tl y = ee 21,2 y—- 1, yv=1l wre =],
z+-w=1. Der Abstand jedes Ecks vom Ursprung ist 1; jede Kante ist 1. Das
Centrum des Oktaeders (e—-y=1) ist (2, '/., 0,0), sein Abstand vom Ursprung also
1
ve)
Polyschem (3, 4, 3) nach der Zahl seiner Grenzoktaeder Eikositetraschem. Es hat
24 Ecken, 96 Kanten, 96 Dreiecke und 24 Oktaeder. Will man eines der 16 Ecken
gleich dem Radius der dem Oktaeder umschriebenen Kugel. Wir nennen dieses
1 1 1 1 r 5 R
( -- 7) als Axenende erscheinen lassen, so braucht man nur die Variabeln
TER ET
mittelst der orthogonalen Formeln
Ey 2,
y-=+17+4y—-+z7—;w
z=4+2 — 4y++z7Z tw,
u—=+a 4y —47++wW
zu transformieren; die Determinante dieser Transformationselemente ist — I. Eine
andere orthogonale Transformation ist
== Ya Hey
y=--Yı E4y:Y
2 = VE-2+YV4w,
w— ee:
im neuen Systeme sind dann alle 24 Ecken auf ähnliche Weise, z. B. durch der v.
. . . . r /T
0, 0) dargestellt, hingegen von den Grenzkontinuen acht durch Gleichungen, wie « —=Y5
und die 16 übrigen durch Gleichungen, wie « +y +27 + w= 2.
Man wird leicht erkennen, dass dieses Polyschem (3, 4, 3) eine Kombination des
Hekkaidekaschems (3, 4,3) und des sogleich näher zu beschreibenden Oktaschems
(4, 3, 3) ist.
5. Das Polyschem (4, 3, 3) ist zum Hekkaidekaschem (3, 3, 4) reciprok; seine
Existenz ist hierdurch schon bewiesen; es hat 16 Ecken, 32 Kanten, 24 Quadrate und
8 Würfel, und möge daher Oktaschem heissen. Als Gleichungen der acht Grenz-
kontinua kann man w=+1, 2 =+1, y=+1, z2=+1 setzen; dann geben z. B. die
Bedingungen w= +1, —1<z>1, —1<y<1, —1<z<1einen Würfel. Die Ecken
sind (1,1,1,1), und alle übrigen, welche sich hieraus durch Variation der Vorzeichen
ergeben. Das Oktaschem ist das vierfache orthogonale Paralleloschem, dessen Kanten
alle gleich sind.
6. Die Existenz des Polyschems (5, 3,3) ist schon durch seine Reeiprozität zum
Hexakosioschem (3, 3,5) bewiesen, Das es 600 Ecken, 1200 Kanten, 720 Fünfecke,
120 Dodekaeder hat, so möge es Hekatonkaieikosaschem heissen. Es giebt zwei
Arten desselben, ein einfaches, das eigentliche (5, 3,5), und ein überschlagenes
(7: ah 3), welches von überschlagenen Dodekaedern (3; 3) umschlossen wird.
Ich lasse hier eine Uebersicht der Massverhältnisse der vierfachen regulären Poly-
scheme folgen. Die Kante eines jeden ist als lineare Einheit angenommen. Es sei O
das Centrum des Polyschems, AB eine Kante eines Grenzpolyeders, N dessen Centrum,
OA=R, NA=K, ON=r, ZAOB=a; ferner sei 0= cos = der Radius der einer
Basis eines Ecks umschriebenen Kugel, X’ der Radius der einem Grenzpolyeder ein-
geschriebenen Kugel, n die Zahl der Grenzpolyeder, P der räumliche Inhalt eines solchen,
und S das Mass der vom Polyschem umschlossenen Totalität; endlich sei d der Winkel
zwischen zweien benachbarten Grenzkontinuen, d. h, wenn ac +by+ cz +dw=r,
act+by+cz+du=r (ww + +d.+d=1, @’+b’+c’+d’=]) die
Gleichungen dieser Grenzkontinuen sind, so sei aa + bb +4-ccd + dd’ = — cos d. Dann ist
1 Br, RE en
Be gnz, re Rı RK, Me Se
1. Pentaschem. o= a ne 2, K=|?,K = 2
8 4 5 s 24°
Vi Zah et ya
ne mn We I; Ten IRe
2. Hekkaidekascl st gerne Er
d. e almdekaschem. 0 — DW d = 9» = 9a A = 3 == 94’
NV 11 EL
= V4=$R,0 a 1
5 : 51y5 5 /5+2
3. Einfaches Hexakosioschem. oe = 415 u 5 — RR: h er
d _W%-2. ES Va
cotg —; — = sind—=sin 5 sin 10: 8 1 3 = Rt.
: 3 5—1 5— 23
4. Ueberschlagenes Hexakosioschem. a=, R= et le
N) v5+2
cotg = vs
r \ /3 - MI ; ar Au
5. Eikositetraschem. o =, a—=,; ale Ke— 3; = Zurzlan
OL au veil-a
4 3 = 3 =: 1 1 { 7
6. Oktaschem. =, Me = Hill; Bet -, R—_- , r7r——-,0— a
S — 1:
3 YHi a
= E) rir, tang 7 Pre
R a), K UN w_l Ve)". hand () ol de]
2 m) 2
7. Einfaches Hekatonkaieikosaschem. o= %
s— 15/5 (ke ,) 45
2 2
oo: [7 (DER
8. Ueberschlagenes Hekatonkaieikosaschem. tang — = Y
2
2= ya. (Ba al
e) 3 2
Wie das Eck des Polyschems (in, n, p) durch seine Basis (n, p) und den Wert
von e bestimmt war, ebenso ist das centrale Eck O, welches das Grenzpolyeder (m, n)
zur Basis hat, durch diese und durch den Wert von = bestimmt. Ist nun eines jener
äusserlichen Ecken mit irgend einem der centralen kongruent, so ist das jenem ange-
hörige Polyeder geeignet, durch Aneinanderreihung .die vierfache Totalität auszufüllen.
= a en
Nun ist e (3, 3,4) —# (3, 4, 3) = V:: ea, = ,03,3) =
E33, 4). Die vierfache Totalität wird also stetig erfüllt: 1. durch Hekkai-
dekascheme, indem deren 24 um eine Lösung herumliegen, und die oktaedrischen
Basen der hier zusammenstossenden Ecken ein Eikositetraschem bilden, Charakter
(3, 3, 4, 3); 2. durch Eikositetrascheme, indem deren 3 um eine Lösung herum-
liegen, und die hexaedrischen Basen der vereinigten Ecken ein Oktaschem bilden,
Charakter (3, 4, 3, 3); 3. durch Oktascheme, indem deren 16 um eine Lösung herum-
liegen, und die tetraedrischen Basen der vereinigten Ecken ein Hekkaidekaschem bilden,
Charakter (4, 3, 3, 4).
$ 18. Reguläre Polyscheme der fünffachen und aller mehrfachen Totalitäten.
Was in der fünffachen Totalität der Charakter (m, n, p, q) eines regulären Poly-
schems bedeuten soll, ist nach dem Vorhergegangenen wohl ohne Erklärung zu ver-
stehen. Damit nun ein solches Polyschem existieren könne, müssen in der vierfachen
Totalität die regulären Polyscheme (m, n, p) und (n, p, q) schon existieren, und der
Ausdruck
...9. TE PrLi . oo an 9 MT 9, MT g a
sin? — — cos? —) (sin? — — cos? —) — cos? — cos? —
m n q p n p
muss positiv sein. Für ganze Zahlen m, n, p, q entsprechen diesen Bedingungen nur
Er
die drei Charaktere (3, 3, 3, 3), (3, 3, 3, 4) und (4, 3,3, 3). (Es giebt auch nur drei
Charaktere, für welche der letzte Ausdruck verschwindet, nämlich (3, 4,3, 3), (3, 3, 4, 3)
und (4, 3, 3, 3), welche, wie wir schon wissen, alle Arten anzeigen, auf welche die vier-
fache Totalität durch reguläre Polyscheme ausgefüllt werden kann.) Die Existenz der
entsprechenden Polyscheme ist leicht zu beweisen. Das erste ist die Pyramide mit
lauter gleichen Kanten; das letzte ist das orthogonale Paralleloschem mit gleichen
Kanten, und das zweite das reciproke des letzten.
Ueberhaupt existieren in der nfachen Totalität drei reguläre Polyscheme: 1. die
Pyramide vom Charakter (3, 3, 3...3, 3), 2. das orthogonale Paralleloschem vom Cha-
rakter (4, 3,3...3, 3), 3. das diesem reciproke Polyschem (3, 3, 3...3, 4).
Es leuchtet auch sogleich ein, dass durch das Paralleloschem die Totalität erfüllt
werden kann, und dass diese Erfüllung durch den Charakter (4, 3,3...3,3, 4) dar-
gestellt wird.
Wenn nun für die (an —-1)fache Totalität nur die drei angeführten regulären
Polyscheme existieren, so sind für die nfache Totalität nur vier Charaktere denkbar:
1. wo alle Elemente gleich 3 sind, 2. wo die n— 2 ersten 3 und das letzte 4 sind,
3. wo dieselben Elemente in umgekehrter Ordnung stehen, 4. wo das erste und letzte
Element 4, alle übrigen 3 sind. Da aber der letzte Charakter die Erfüllung der (n—1)-
fachen Totalität anzeigt, so giebt es auch für die nfache Totalität nur drei reguläre
Polyscheme.
Da nun schon in der fünffachen Totalität nur die drei erwähnten regulären Poly-
scheme existieren, so existieren überhaupt in der „fachen Totalität nur diese drei,
sobald n>4 ist. Wir wollen nun diese regulären Polyscheme etwas näher betrachten.
1. Reguläre Pyramide. Die n+-1 Grenzkontinuen sind durch ebenso viele
Gleichungen dargestellt. Zur Bildung eines ifachen Grenzkontinuums werden n —i von
n +1
diesen Gleichungen erfordert; es giebt ver
) Kombinationen dieser Art; wenn also a,
die Zahl der öfachen Grenzkontinuen bezeichnet, so ist a,— a) Sind ferner S, B, h
resp. das Mass, die Basis und die Höhe der »fachen Pyramide, so ist nach dem
Schlusse von $ 8:
un 1 TE AH 1 RE
S= 793 a on Dh De les
. n-+1 .. 4 5 3 ae
folglich hı =, — = sin „, wenn a den Winkel bezeichnet, unter dem die Kante vom
: 1 & 5
Centrum aus erscheint, also auch cos « = ee und, wenn d den Winkel zwischen
zweien (n — 1)fachen Grenzkontinuen bedeutet, cos d = m Wird die Kante als lineare
Einheit angenommen, der Abstand eines Ecks vom Centrum durch R, derjenige eines
—- DD —
. n
(n — 1)fachen Grenzkontinuums durch r bezeichnet, so ist R= -— . — = Vor =
sin & Yn-1) ’
1 R /m-+1)jr* n [ja +ı 3 1
h— R=- ——--,$= ar" ze - R". Setzt man abkürzend — — cos d,
Y2n(n +1) n nm" n n—l
1 n ir s 2 6 & >
= a OR Od, ... 9 — 608 0,_., bezeichnet die Variabeln mit x,,%,...2,
und die Polynome der Gleichungen der Grenzkontinuen mit 9, P1, Pas--:P„, so kann
man setzen: 9, —=X%,,
— 22 — 080; 0 AL —
Pm 1
- — — c08 0 — cos d,
0) Ö 1 Ü m—1
- COS Dy cos o7 cos c [0753 7 cos - 9
+1 en Im
u für m=1,2,3,...n —1;
m
cos 3
) x 00 a
Ba _ eng COS eos, =, N.
cos — COS cos 5. cos
Das durch die Gleichungen p=0, 9, =0, m; =9%..., Maı=ı mt =%:..p=o be-
stimmte Eck hat dann folgende Werte der Variabeln:
On
92
0) d
Lmtz = 608 0,008 1....241 = 6080,_16087,
0 a = 608
Ön_a
D)
Z
2. Reciprok-Paralleloschem (3, 3,...3,4). Sein Umschluss kann durch
Gleichungen wie e
= er —i alas BR ! V:=o
dargestellt werden, wo die Vorzeichen der Variabeln auf alle möglichen Arten zu vari-
Br 05.075.608 n = RR One
ieren sind. Es giebt also 2” solche Gleichungen. Die Ecken sind z.B. x, = ya 2
— — —x,= 0; da die Vorzeichen der nicht verschwindenden Variabeln nach Be-
lieben zu sind, so giebt es 2n Ecken. Irgend ein ifaches Grenzkontinuum geht
durch i-+ 1 Ecken, von denen keine zwei ae diametral entgegengesetzt sind;
sieht man von den Vorzeichen ab, so giebt es 3: ) Kombinationen; die @©—1 Vor-
+1
zeichen aber können auf 2‘! Arten variiert werden; folglich ist die Zahl der ifachen
Grenzkontinuen
— 9i+ Hi
(= ee (; r )
Gilt die Kante als lineare Einheit, so ist a—J, cos“
2° n 2
92 In
IE OEL
_ 56 —
3. Reguläres Paralleloschem (4,3,...3,3). Sein Umschluss wird durch die
2n. Gleichungen , = +4 u = +5... =+ + dargestellt, wenn die Kante als
lineare Einheit gilt. Die Zahl der ifachen Grenzkontinua (lauter Paralleloscheme) ist
;/[R . . . rn . .
= 2a" la) Eines der 2” Ecken ist (a, =4, 2, =#,...2,= 5); die übrigen erhält
man durch Variation der Vorzeichen.
A Ki 1 j ae en
sin =i i A, B=#, a N
D)
Zweiter Teil.
Lehre von den sphärischen Kontinuen,
$ 19. Einleitung. — Begriff der Polysphäre, Mass derselben und ihres
Umschlusses.
Dieser Abschnitt ist der Betrachtung des nfachen Integrals P,=[ "Axdydz. Be,
begrenzt durch 2° -+y?—+---<1 und durch n lineare und homogene, unter sich unab-
hängige Polynome, welche z. B. nie negativ werden dürfen, gewidmet. Obschon P, zu-
nächst als Funktion der nn Koeffizienten dieser Grenzpolynome erscheint, so ist doch
leicht zu zeigen, dass nur „n (n — 1) Unabhängige vorhanden sind, die sich immer
2
gleich bleiben, welche orthogonale Transformation auch mit den Variabeln vorgenommen
werden mag; eine solche Unabhängige ist nämlich die Summe der Produkte der gleich-
namigen Koeffizienten je zweier Grenzpolynome, vorausgesetzt, dass die Summe der
Quadrate der Koeffizienten eines jeden Polynoms der Einheit gleich sei: Wird für n—2
das Integral P, geometrisch aufgefasst, so stellt es den Inhalt eines Kreisausschnitts
dar, und die einzige Unabhängige ist der Kosinus des Mittelpunktswinkels; wir werden
der Konsequenz wegen in diesem Falle eine notwendige Integration annehmen, da der
Ausschnitt, oder, wenn man lieber will, der Kreisbogen eine transcendente Funktion
seines Kosinus ist. In diesem Sinne können wir sagen, dass das ursprüngliche nfache
n n—| e - - 5 =
Integral P, nur — oder —,— notwendige Integrationen erfordert, je nachdem seine Di-
mensionszahl n gerade oder ungerade ist. Es wird sich nämlich zeigen, dass im letzten
Fall das Integral P,,;, als lineare Funktion von Integralen P,.„, Pu. ,--- Pi, P, dar-
gestellt werden kann. Während diese Reduktion ungerade Dimensionszahlen betrifft,
bringt eine andere nicht minder merkwürdige die Zahl >. n (n— 1) der Unabhängigen auf
n — 1 herunter. Die allgemeine Funktion P, kann nämlich auf n Arten als ein Ag-
gregat von 1.2.3.4...(n— 1) speziellen Funktionen @, dargestellt werden; wenn
bei einer solchen Q, die Grenzpolynome passend geordnet sind, so ist die Summe der
Produkte der Koeffizienten je zweier benachbarter im allgemeinen eine von Null ver-
schiedene Unabhängige, die Zahl dieser Unabhängigen demnach » — 1; alle anderen
8
Produktsummen dagegen sind Null. Nachdem einige diese besondere Klasse von Funk-
tionen betreffende Sätze, finite Relationen zwischen denselben enthaltend, bewiesen und
zu Wertbestimmungen benutzt worden sind, werden diese letzten noch mit Hilfe der
regulären Polyscheme des vorigen Abschnitts verifiziert, und nehmen wir hievon Anlass,
ganz besonders die Theorie der regulären Polyscheme der vierfachen Totalität zu ver-
vollständigen.
Erklärung. Sind x, &%g,..:., z, orthogonale Variabeln, so ist die durch die
Bedingung
+22 + ---+22<a?
umschlossene Totalität eine n-Sphäre oder Polysphäre; a ist ihr Radius, und die
Lösung mit den Nullwerten sämtlicher Variabeln ihr Centrum. Demnach würde der
Kreis Disphäre, die Kugel Trisphäre heissen.
Wir sagen, eine Lösung sei innerhalb, auf oder ausserhalb einer Polysphäre,
wenn ihr Abstand vom Centrum kleiner, gleich oder grösser als der Radius ist. Das
(n -- 1)fache höhere Kontinuum, welches alle auf der Polysphäre befindlichen Lösungen
enthält, also dieselbe umschliesst, heisst totales sphärisches Kontinuum; ein Stück
desselben, welches von (n — 1)fachen durchs Centrum gehenden linearen Kontinuen
begrenzt wird, sphärisches Polyschem, und im Besondern Plagioschem, wenn die
Zahl der begrenzenden Kontinuen n ist. (Dieses ist nämlich die kleinste Zahl, wo die
Eigentümlichkeit der n-Sphäre sich offenbaren kann; für eine noch kleinere Zahl be-
grenzender Kontinuen sinkt das Polyschem, als analytische Funktion betrachtet, auf
eine niedrigere Stufe herab.) Die einzelnen Stücke, aus denen die ganze Begrenzung
besteht, nennen wir Perischeme, und zwar haben wir zunächst (n — 1)sphärische Peri-
scheme, deren jedes wiederum von einer Menge (n — 2)sphärischer Perischeme begrenzt
ist, u.s. f. Die disphärischen Perischeme endlich mögen Seiten und die monosphäri-
schen Ecken heissen.
Jedes Element des sphärischen Kontinuums ist zu seinem Abstand vom Centrum
(seinem Radius) normal, weil
x, de, de, I ---I-.2,.de,—o0
ist; seine Projektionsfaktoren sind also
a Un.
RR a
daher kann es durch
7 a
= BERUHEN 6 Un, er dr dd de:
x, %g
ausgedrückt werden.
Setzt man
X —7.6050,5, 0, —N SIND COS1p8 2, MSIOID EINIGE LCOSID ee,
%, — Sn, SIND, er. SINI9,1.C0S. DE ee SINN, BIN O5 SInImE Bm Dr
so heissen 7, @,, 3, .--, 9,., sphärische Variabeln. Variiert man immer nur eine
dieser neuen Variabeln, während alle übrigen konstant bleiben, so durchläuft die Lösung
die Wegelemente
dr, rdg,, rsinp, dg,, rsing, sing, dg,,...., rsing, SiNQ,.... sin @,—.d@,-ı,
deren Projektionsfaktoren das orthogonale System
COS P,, SIN P, COS @y, Sin, SINP, COS Pa,» . , SINPLSIN Pz SIN Pz...SINPy-. COSP,.., , SINQ, Sin Pz SIN Pg.. .SIN Py-2 SIN Py-ı
— sin P4, COS, COS Py, COSP, SIN Py COS Pz,..., COSP, SIN Pz SIN Pz..- SIN Py„_» COS Py_, , COS; SINP, SIN Pg... SIN Pr. SIN Pu-ı
0%, — sin, COS Pg COS Py.. +, COS p, SIN Pz..- SIN Pn_a COS Py_ı COS Pz SIN Pz:».SIN Py_a SIN Pu—ı
0, 0, — SIN Pgy +, COS Pg...SIN Pn_a COS Py_ı COS Pg ...SIN Py„_g SIN Pu—ı
0 0, Öjsey — Sin P,_1 , COS Pn_ı
bilden. Das Element dx, de, ...dx, der Totalität verwandelt sich demnach in
r" sin" ”o, sn", ...sin®Q,_,sing,.drdp, dp ...dp..u
und, wenn man hier den Faktor dr weglässt, so hat man einen Ausdruck für das
.._. 7 . . 25 r
Element des sphärischen Kontinuums vom Radius r anstatt des früheren 7 Ursdre dr
ı
Ist nun
am A age !
IN | RR UHES E ; N= | — Mesa dach h
. Js,
(+22 -+..-+@2<a?) (+ 3 +22 +... +i=a)
d.h. sind X, S die Masse der Polysphäre und des totalen sphärischen Kontinuums, so
hat man auch
ar
Eu
95 d 9%... sin Q,_2 d Pu-2 d Pu-1r
“o “
Eu IT
SI— 037% (Esin”2o, do \rsin
0 0
n—?2 n—3
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K= ae | he
d “u
oder, weil
dem
sin” odpo=— E )
ist,
: ik n—1 u ® n.
En (Br Re ”
5) (+)
5 . a er
Füra=1 undn=4,5,6 ist S'resp. 27°, — 77°, rı°.
v3 ,
— 60° —
S 20. Gegenseitige Abhängigkeit der Stücke eines sphärischen Plagioschems.
Es sei 2-+232 +. :+22=1 die Gleichung des sphärischen Kontinuums,
Ian
Ts pe. 1
a | U dig . » . Al
fe 2
das Mass eines Teils, welcher alle den Bedingungen p, > 0,9, > 0,..., 9„> o genügenden
Lösungen enthält, wenn p,,Ps,...,?, unter sich unabhängige lineare und homogene
Polynome bezeichnen. Es steht frei, anzunehmen, dass in jedem Polynom die Summe
der Quadrate der Koeffizienten gleich 1 sei. Dann sei z. B. — cos (12) die Summe der
Produkte der gleichnamigen Koeffizienten in den Polynomen p,,ps, und (12) heisse der
R 0 9 £ ö ıl >
Winkel dieser zwei Polynome. Es giebt im ganzen „n(n — 1) solche Winkel (12),
13),...((n — 1)n); ich nenne sie die Argumente des Plagioschems S; sein Mass ist
’ oO oO
eine Funktion von nur diesen „n (rn — 1) unter sich unabhängigen Argumenten. Denn
die Zahl aller unter sich unabhängigen Elemente der n Polynome p ist n (n — 1), und,
Q B 1 Te B
wenn man hievon die Zahl gn (n — 1) der unabhängigen Elemente einer orthogonalen
1 . s
>n (n — 1) wesentliche Elemente des Plagioschems
Transformation abzieht, so bleiben nur
übrig; als solche können wir daher jene der Zahl nach übereinstimmenden Argumente
annehmen. ;
Das (n— m)fache lineare Kontinuum, das durch p, = 0,P, = 0, ... Prn—ı = 0, Pn 0
bestimmt ist, werde durch (123...m) bezeichnet. Man kann die Variabeln immer so
orthogonal transformieren, dass für dieses Kontinuum m der neuen Variabeln verschwinden.
Man unterdrücke dann diese Variabeln in den Polynomen pP, , Prmnt2s-:-P„ dividiere
jedes durch die positive Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der in ihm übrig
gebliebenen Koeffizienten und bezeichne sie dann mit
p(123...m,m-+1), ARERZIR p(123...m,n)
als Grenzpolynome des (n — m)sphärischen Perischems S(123...m); die Winkel dieser
neuen Polynome oder die Argumente des von ihnen begrenzten Perischems mögen z. B.
durch (123...m, (m +1) (m +2)) dargestellt werden. Ihre Zahl ist (3: und da
2
R . Beuks . Fa el . .
wo) die Zahl aller (n — m)sphärischen Perischeme von S ist, so kommen an diesem im
im ganzen ) et Stücke der erwähnten Ordnung vor ((n — m)sphä-
2 2 m
rische Stücke). Gegen das Ende treten Kugeldreiecke, wie (45 ...n), auf; die
Argumente eines solchen (trisphärische Stücke) sind seine Winkel (45...n, 23),
(4 Dranllnedie ), (45...n, 12). Endlich kommen Kreisbogen (disphärische
STAR
Stücke oder Seiten), wie (345...n), von denen jeder selbst sein einziges Argument ist;
d.h. es ist 8 (345...n)=(345...n,12); hingegen S(45...n)= ge SR)
en, ;T 3)+(45...n,12)— x. Da die Zahl der Seiten — n (n — 1)
)
ist, so kann man das Plagioschem S auch als Funktion seiner Seiten auffassen. Die
’ oO
Zahl aller seiner Stücke mit Einschluss der Argumente und Seiten ist
m=n—! i 9
N E was) NN (3): on-2
—— i .
FEN m 2
Ihre Abhängigkeit von den Argumenten ist folgende. Da man die Variabeln immer
so orthogonal transformieren kann, dass in den drei Polynomen ?,, Ps, p, nur drei Va-
riabeln erscheinen, so kann man die Argumente (23), (13), (12) als Winkel eimes Kugel-
dreiecks auffassen, welches die (n — 1)sphärischen Stücke (1,23), (2, 13), (3, 12) zu Seiten
hat; diese sind somit durch die bekannten trigonometrischen Relationen in Funktion
jener gesetzt. Man kennt also alle (n — 1)sphärischen Stücke in Funktion der Argumente.
Wiederum sind z.B. (1, 34), JuE 24), ( (1,23) als Winkel, und (12, 34), (13, 94), (14, 23)
als entsprechende Seiten eines Kugeldreiecks anzusehen und dadurch mittelbar alle
(na — 2)sphärischen Stücke in Funktion der Argumente gesetzt. Dies geht so fort, bis
endlich die Seiten in Funktion der Argumente gefunden sind. Es ist klar, dass die
Supplemente der Argumente dieselben Funktionen der Supplemente der
Seiten sein werden, wie die Seiten von den Argumenten sind.
Um diesen Vorstellungen ein analytisches Gewand zu leihen, suchen wir zuerst
ein Grenzpolynom eines Perischems so auszudrücken, dass wir keiner Transformation
der Variabeln bedürfen. Denkt man sich im Ausdruck eines solchen die anfänglichen
Variabeln restituiert, und ist die Ziffer ? von 1, 2,... m verschieden, so muss man setzen
Deo (1)
die Faktoren A sind dann durch die Bedingung bestimmt, dass das neue Polynom zu
jedem der m Polynome p,, Ps,:.:Pm orthogenal sein muss, also zusammen mit e durch
die Gleichungen:
1—0°— A, cos il) — A, cos 2) — ...— A, cos (im) = (0,
—cos(li) —+A, — Ag cos (12)— ... — A, cos (lm) =(, |
— cos(2:) —A,cos 21) —-A, —...—4,cos(2m)=(, (2)
— cos (m i) — A, cos (m1) —A, cos (m2)— ..... + A, —ı |
Gehen ;, 0,4 in k, o, «u über, so ist offenbar die Produktsumme der Koeffizienten der
Polynome Pt 4, PH An dm und Pr + Pı hmm gleich, wie wenn das
zweite Polynom bloss durch p, ersetzt wird, da die Polynome ?,, Ps, -:. 9, Zum ersten
orthogonal sein sollen. Man hat demnach
. @6.c0s (12...m,ik) = cos (ik) +Aeos(1k)-+ A, cos (2k)+... +, cos (m k).
u
Bringt man in dieser Gleichung alle Glieder auf die linke Seite und setzt sie dann im
Systeme (2) an die Stelle der ersten Gleichung, so wird man durch Elimination der
Grössen A den Wert von e6cos(12...m,ik) bekommen, während der von 0° sich
unmittelbar aus (2) ergiebt, und der von 6° aus diesem durch Vertauschung von i und k.
Setzt man abkürzend
al, een. m) = ,— cos (ik)- — cos (il) - — cos (2) - — cos (iB)--- — cos (im)
— cos (1%)- 1 .— cos (12)- — cos (13)---— cos (1 m)
— cos (2%k)- — cos (21)- 1 » — cos (23)... — cos (2 m))
elek did eh ek eltern u |
— cos (m k)- — cos (m 1) - — cos (m 2) - — cos (md)... 4er
und hiefür einfach 4 (i123...m), wenn k—=i und daher cos ik) = — 1 ist, so hat man
A(123...m).o6cos(12...m, )+4(} 123...m)—0,
4(123...m)— 0°4(123...m)=0, 4(k123...m)—0°4(123...m)—=0,
und hieraus
al, 123...m)
m Yad12 3...m) YA(k123...m)
wo die Quadratwurzeln positiv zu verstehen sind, weil in der Gleichung (1) für p, = o,
(3)
cos (12... m,ik) =
Ps = 0%... Pm = 0 die Polynome p; und p (12...m, i), grösser als Null gesetzt, dieselbe
Grenzbedingung ausdrücken sollen, wodurch e (und ebenso 0) notwendig positiv werden.
Die drei in diesem Ausdruck vorkommenden Determinanten sind receiproke Elemente der
symmetrischen Determinante 4 (ik123... m); und wenn wir diese auf leicht verständliche
Weise durch die Ziffern der fehlenden Horizontal- und Vertikalzeile bezeichnen, so be-
kommen wir
Ela] cos? (12...m,ik) = :[%)
|;| El sin? (12...m,ik) = :]: £) AN ER) E Bil
k k
BER
AERO NAD BER) (4)
ZI REEL ENTE
Man kann diese Formel auch durch Betrachtung eines Paralleloschems beweisen, dessen
Kanten zu den linearen Kontinuen (1), (2),...(m), (#), (k) normal sind. Der hierzu
erforderliche Satz würde heissen:
Das Mass eines nfachen Paralleloschems ist gleich dem Produkt zweier begren-
zender (n —1)facher Paralleloscheme, welche in einem (n — 2)fachen Paralleloschem sich
oder
sin? (12...m, ik) —
na
schneiden, dividiert durch dieses letzte, und multipliziert mit dem Sinus des von den
beiden ersten gebildeten Winkels.
Um ihn zu beweisen, bezeichnen wir die erwähnten vier Paralleloscheme mit P,
A, B,C, den Winkel zwischen A und B mit ©, betrachten A als Basis von P, und C©
als Basis von BD, und setzen h, k als entsprechende Höhen. Denkt man sich nun das
Paralleloschem ? von einem auf € normalen zweifachen linearen Kontinuum geschnitten,
so liest in diesem ein rechtwinkliges Dreieck, dessen Hypotenuse /, der Winkel, dessen
Scheitel in © fällt, ©, und die gegenüberliegende Kathete h ist. Es ist also h =ksin ©.
Aber P=Ah, B=Ck. Also CP=ABsin®.
Die independenten Formeln (3) und (4) verwandeln sich in bekannte Relationen
der sphärischen Trigonometrie, wenn m=1 angenommen wird. Die erste z. B. giebt
cos (2 k) + cos (1) cos (1 %)
sin (12)sin (1 k)
cos (1, ik) =
Das orthogonale System der Variabeln kann immer so gewählt werden, dass die
Grenzpolynome in folgender Gestalt erscheinen:
Bir %5
pP = — 2%, cos (12) + z, sin (12),
Ps = — &, cos (13) — x, sin (13) cos (1,23) + x, sin (13) sin (1,23),
Pan = — 2, cos(lm) — x, sin (1 m) cos (1,2m) — x, sin (Im) sin (1,2m) cos (12,31) en
+2, sin(1m)sin (1,2m)sin(12, 3m)...sin(123...(m—3), (m—2)m) cos(12...(m--2),(m—1)m)
+ x, sin (1m) sin (1,2m) ... sin (12...(m—3), (m —2) m) sin (12... (m—2), (m —1) m),
Bei dieser Darstellung ist die Lösung (& =, = --= m, =0,m—=]1) das mit
(123...(n— 1)) zu bezeichnende Eck des Plagioschems $; nennen wir dieses Spitze
A, so entspricht ihr das Perischem (n) als Basis. Von A aus gehe ein Strahl normal
zum linearen Kontinuum der Basis (p,= 0) und treffe dieses in der Lösung B; die
Länge des Strahls oder der Abstand AB der Spitze vom linearen Kontinuum p, —= 0 sei
sinh. Vom Centrum O aus gehe ein Radius durch B und treffe die sphärische Basis
selbst in C; diese Lösung heisse Fusspunkt; der Kreisbogen, welcher 4 und € ver-
bindet, ist A und soll Höhe heissen. Endlich sei P irgend eine auf der sphärischen
Basis befindliche Lösung, p ihr sphärischer Abstand von der Spitze A oder der Winkel
der Radien OA und OP. Da wir jetzt nur drei Strahlen OA, O0, OP vor Augen haben,
so können wir uns durch dieselben ein lineares dreifaches Continuum (Raum) gelegt
denken, und die Lösungen A, ©, P werden als Ecken eines rechtwinkligen Kugeldreiecks
erscheinen, worin AP=g die Hypotenuse ist. Ist der Winkel APO=®, so ist sin h
—sinpsin®. Um P herum liege ein unendlich kleines Element 6 der sphärischen
Zu,
Basis; alle darin enthaltenen Lösungen werden mit der Spitze A durch Kreisbogen ver-
bunden; dadurch entsteht ein partielles sphärisches Kontinuum, welches die einzige end-
liche Ausdehnung von A bis P hat, während die übrigen unendlich klein sind. Wird
nun dieses in P normal durchschnitten, so ist der Querschnitt ein (n — 2)faches unendlich
kleines Kontinuum, dessen Mass o sin © beträgt.
Da AB =sinh der der Spitze entsprechende Wert des Polynoms p,, so ist nach (5)
sinh=sin (1n)sin (1,2 n) sin(12,3n)....sin(12 ... (n— 3) (n—2) n) sin(12... (n—2,(n—-1)n), (6)
wo die Ziffern 1, 2,3,...n — 1 permutiert werden dürfen; die Werte des Fusspunkts (sind:
x, —tang h eos(1n), &, = tang I sin (1 n) cos (1,2n),..., m = cos h.
$ 21. Hilfssatz.
Wird jedes Element des n-sphärischen Plagioschems $ mit dem Kosinus
seines sphärischen Abstandes von der Spitze multipliziert, so ist die Summe
dieser Produkte der (n—1)te Teil des Produkts des Masses der Basis und
des Sinus der Höhe.
Beweis. Es seien
& — BIDP.. 0 2, — 80.0. 2 De END rn, er COsAp,
so wird das Element des sphärischen Kontinuums
sin”gpgdgp.o,
wo w das äquatoriale Element bezeichnet, welches man auch durch
Verden dm 2. ' 15 9
Te BE ee
|
ausdrücken kann. Wenn wir nun das Integral
zn
cosp.sm'"pdp.w
bestimmen wollen, so setzen wir zuerst &/, #5, . . . x, _, als konstant voraus und integrieren
von g—=o bis zu dem durch die Basis p, — o bestimmten Werte von ®, für den wir
diesen Buchstaben behalten wollen. Wir bekommen
n—2
1 Y a
1 | Sin, - 9.0,
oder, da, wie wir oben gesehen haben, für eime auf der Basis befindliche Lösung P der
normale Querschnitt
« r . . oO
sm’p.@—=sin O.0=sith--—
sing@
ist, zuletzt
n—1 n—2
r En sinh f
| cos p . sin pd9.0— .o; |
d. h. gleich dem (n — Nten Teile des Simus der Höhe, multipliziert mit der Basis.
’
65° —
$ 22. Mass eines sphärischen Plagioschems.
Satz. Die in Beziehung auf die Argumente genommenen Differential-
koeffizienten des Masses eines n-sphärischen Plagioschems sind gleich den
Massen der mit den Argumenten gleichnamigen (n» — 2)-sphärischen Peri-
scheme, dividiert durch n — 2:
; 1 : E NET 7
ds — ISÜY)AUY+SAH) AH) +: +8 (m Ind (an)!
N
Beweis. Um das einzige Argument (12) zu variieren, variieren wir nur das
Polynom p,, die Darstellung (5) in $ 20 voraussetzend. Dasselbe verwandle sich in
(dl Ir k,) 2 Z 2 hi, %, Ar hy %z —- “re =1- ki Ins
wo /y,la,... /k, unendlich kleine Grössen bezeichnen. Da die Summe der Quadrate der
Koeffizienten gleich 1 bleiben und die Argumente (15), (1&),... (1 ») konstant sein sollen,
so hat man n—1 Bedingungsgleichungen, welche gerade hinreichen, um die n—1 Ver-
hältnisse Ak, :Ay:...:%, zu bestimmen. Die erste Gleichung
(S: FR): = k2 Hate... |
reduziert sich, da es nur auf unendlich kleine Grössen erster Ordnung ankommt, auf
2%, =o. Dann sind aber sämtliche Bedingungsgleichungen gerade so beschaffen, wie
wenn die Werte der Variabeln für das Eck (1345...n) zu bestimmen sind. Versetzen
wir uns aber in das (n— 1)-sphärische Kontinuum (1) hinein, indem wir die durch 22
bezeichnete Dimension aufheben, und fassen (1 2) als Basis des Perischems S (1), folglich
jenes Eck als dessen Spitze auf, so tritt der für diese geltende Wert von ©, als Sinus
der Höhe, sin ı, auf. Da man ferner für den Winkel zwischen dem variierten Polynome
m = ken, + k 0% +: k,x, und dem unveränderten Polynom
Pa = — %,cos (12) + x, sin (12) die Gleichung
— cos ((12)+d(12)) = — cos (12) — %k, sin (12)
hat, so muss /, = d(12) sein. Folglich verhalten sich \,, /,,...%, zu den gleich-
namigen der Spitze (1345... n) zukommenden Werten der Variabeln, wie d (12): sin h.
Ist nun @ der sphärische Abstand der Spitze von irgend einer im Perischem $ (1) ent-
haltenen Lösung (0, x, @,, ... . 2,), so ist demnach
Bon £
ya tl. + m = 42),
und das partielle n-sphärische Kontinuum dS bekommt ausser den Grenzen von S (1)
noch die unendlich nahen Grenzen: ursprüngliches p, < 0, und variiertes p, > 0, oder
COS (ip
+ al)>o>n,
=.
oder eier
sin A
Weil somit x, unendlich klein ist, so sind im Ausdruck für dS die auf x, ©,,...@,
bezüglichen Integrationsgrenzen so zu nehmen, wic wenn x, — 0 wäre, also dieselben
wie für das Perischem $ (1). Integriert man nun die Formel für d S in Beziehung auf
x, so ergiebt sich dS gleich der Summe sämtlicher Elemente von S (1), jedes multi-
.. . COS rn vhs, .
pliziert mit . d(12); und dag der sphärische Abstand dieses Elements von der
Spitze (SA n), so ist nach dem vorigen Hilfssatz:
SAU U) ee Aa 9
OSE — nn —, Basis S (1 2 RI — re IP) Da 2):
Bemerkung. Diese Form des Satzes hat das Unbequeme, dass man ihn nicht
bis auf n — 2 hinunter verfolgen kann. Dies wird jedoch durch eine leichte Umge-
staltung möglich gemacht.
Es sei v
= | Rbanı Gheas (95 or olthaR.
a el
pı > 0, >20, 200
ein von n durchs Centrum gehenden linearen Kontinuen begrenztes Stück der n-Sphäre,
das wir allenfalls »-sphärische Pyramide nennen können, so ist offenbar
„ı
ES | T'dr, oder P= Z S.
« 7
{j
Bezeichnet dann z.B. P(12) die im (n— 2)fachen linearen Kontinuum (p, = 0, P, = 0)
befindliche (n — 2)-sphärische Pyramide, so ist ebenso
Per Se):
n—2
Wenn man also im gegenwärtigen Satze sphärische Pyramiden statt der sphärischen
Plagioscheme einführt, so erhält man
d P= n PÜDAAL)+PUS)AAH) +: +Plm-Yn)dlm—ı) nl.
Setzen wir jetzt n 2, so wird die disphärische Pyramide zum Kreisausschnitt,
und in der Formel dP—- P(12)d(12) bezeichnet (12) den Mittelpunktwinkel und
[SS
P(12) das Mass des nullfachen Kontinuums, welches die begrenzenden Radien (p, =o,
Ps 0) innerhalb des Kreises gemein haben, d.h. das Mass des Centrums. Nun sind
zn =
leicht Gründe aufzufinden, die uns berechtigen, 1 als Mass einer nullfachen Totalität
er l - l
anzunehmen. Wir bekommen also d P= — d(12), und durch Integration P= ,(12),
als Inhalt eines Kreisausschnitts vom Radius 1.
Setzen wir n—3, so wird die trisphärische Pyramide zur Kugelpyramide;
in der Formel
pet | p(i2) AADHPÜ)AAY)+PAHNAE 3)
sind (12), (13), (23) die Flächenwinkel der Pyramide oder die Winkel des Kugel-
dreiecks S; P (12) ist das Mass des einfachen Kontinuums (p, — 0, p, — 0), welches
durch die Bedingungen p, > o und «7 + 3 + a3 < 1 begrenzt wird, d. h. das Mass des
vom Centrum nach dem Eck (12) gehenden Radius, also gleich 1. Bezeichnen wir die
5 R c 1 5
drei Argumente mit «, ß, 7, so ist demnach d P= — (da + d? -+dy) Um die Inte-
grationskonstante bestimmen zu können, lassen wir P verschwinden, was dadurch ge-
schieht, dass wir p, = Ps = — p, annehmen; dann wird aber (12) — x, (13) = (23) = 0.
Wir haben also
De : (e+ß+y— nz) oder: S=a+ß+y —z,
wenn S das Mass des Kugeldreiecks bezeichnet.
Von jetzt an halten wir uns wieder an die erste Form des Satzes. Für n = 4
oder für das tetrasphärische Plagioschem 5 ist das disphärische Perischem S (12)
ein Kreisbogen, dessen Mass mit seinem Argument (12, 3 4) ein und dasselbe ist. Also ist
13
I
a
34)412)+(13,24)4(13)+ (14,23) a(14) + (23,14) (23)
+(24,13)a2@ +84, 12)AWH),
oder: das Mass des tetrasphärischen Plagioschems hat seine halben Seiten
zu Differentialkoeffizienten. Sind diese Seiten unendlich klein, so verwandelt sich
Sin eine dreiseitige Pyramide des Raums; man kann nun wirklich nachweisen, dass
das Integral des vorliegenden Ausdrucks sich alsdann auf die bekannte Formel für den
Inhalt einer räumlichen Pyramide reduziert.
Für das pentasphärische Plagioschem S wird das trisphärische Perischem 5 (12)
zum Kugeldreieck, dessen Mass gleich der Summe seiner Winkel weniger ‚r ist. Die
Funktion $ hat 10 Argumente, und von den bezüglichen Differentialkoeffizienten ist z. B.
DES
92)
1 yL u
„(2 3)+(12,35)+(43,45) — =},
I, PAR.
und, wenn man die 30 Glieder wie (12,34) d(12) nach den Kombinationen (123 4)
vierter Klasse ordnet:
348/13, 34) 4(12)-+(13, 24)4(13)+ (14, 23)4 (19
+ (23, 14) 4 (23) --(24, 13) (@4)+ (34, 12)4@4) !-+ ete.
— ad (1) +(13)+::-+@5)}
= 2d15(1239 + 81235) + S(1245) + 8(1345) + 8(2345)}
— ad (YA) +5},
wo 8 (1234) z. B. ein tetrasphärisches Plagioschem bezeichnet, dessen Argumente (12),
(13), (14), (23), (24), 34) sind. Um die Integrationskonstante zu bestimmen, nehmen
wir an, alle Argumente des pentasphärischen Plagioschems seien rechte. Dann wird
In l Sn n® ae In? zu*
SI 235) A I ee
und wir bekommen
zZ — z — 77. 10%. = —+- Const., also Const. = 4r”,
und endlich
9)
$(12345)=-—
>
12}
18(2345)+S(1345)--8(1245) +8(1235) +8 (1 234)!
— [12 343) FAN ee (34)4+@5)4-45)} | =,
Wir sehen hieraus, dass, wie das Mass des Kugeldreiecks auf Kreisbogen zurückkommt,
so dasjenige des pentasphärischen Plagioschems auf tetrasphärische Plagioscheme und
Kreisbogen. Wollten wir diese Wahrnehmung weiter verfolgen, so würden Gamma-
funktionen und Potenzen von r den an sich einfachen Satz „über die Reduktion perisso-
sphärischer Plagioscheme auf artiosphärische“ *) ohne Not verwickeln. Wir ziehen es
daher vor, zuerst statt der allgemeinen Masseinheit eine besondere für sphärische Plagio-
scheme passende Einheit einzuführen, von ähnlicher Bedeutung wie die des Quadranten
für Kreisbogen.
$ 23. Plagioschematische Funktionen; vreduzierbare Fälle von Orthogonalität
Wir setzen fortan
| dxzdydz.,: NDS) | drdaydz..:
; Ra) B u y? AAN)
MEN BEI U > On
*) |Die Ausdrücke „perissosphärisch* und „artiosphärisch‘ werden S. 70 erklärt.|
— 69 —
oder, was dasselbe ist
n n
n? BB, n?
P(123...n)=z. Fey} 123. ..W). 8(123...n)< = ras/t23. m
und nennen /(123...n) eine n-sphärische plagioschematische Funktion, pP, Pas» + Pı
ihre Grenzpolynome, und die von diesen gebildeten Winkel (12), ... ihre Argumente.
Jede solche Funktion bekommt die Einheit als Wert, wenn alle Argumente z sind.
Es ist dann z. B.
FU (2, FAB)-FUN)+FAH)+FAH)- 2,
ste, 2 (713) + ete. | oT
ist, so wird die allgemeine Differentialgleichung
des vorigen $:
daf(123..m)=f(12,34...n) afa2)+f(13,245...n) df(L3)+ete.
Nehmen wir jetzt an, jedes der m ersten Polynome p,, Ps, - - - 9, sei zu jedem
der übrigen Pyı» Pmtss -- - P„ orthogonal. Man wird überhaupt die Variabeln so
wählen können, dass in jenen nur die m Variabeln x, x3,... x, erscheinen. Kämen
nun diese auch in einem der folgenden Polynome vor, so würde aus den entsprechenden
m Orthogonalitätsbedingungen das Verschwinden der Determinante der Koeffizienten
jener m ersten Polynome folgen, was wir nicht zugeben dürfen, da diese unter sich un-
abhängig sein sollen. Also können die n — m letzten Polynome nur die übrigen Va-
riabeln 2,41, Lmf2, - - : x, enthalten. Es sei nun
BO rt. = SEM O.Y, ne MO Ya... in En GO. Ya
und man denke sich die m ersten Variabeln, also auch ®, zuerst als konstant, und die
Integration nur in Beziehung auf die n — m letzten Variabeln vollzogen, so werden die
auf diese bezüglichen linearen Integrationsgrenzen durch die Einführung der Variabeln
y nicht geändert, und es kommt noch die Grenze y +12 ++ 1%. < 1 hinzu. Da
das Produkt 4%... dx... -. da, sich ın
L
SImLTig) ul ADE E
verwandelt, so hat man:
P123..n)=flm +1) m-+2)... n)x | sinlar- Oldzı dusın. ads dypdyaecsdiinem
(M>% B>9.-.Pn> 0, Yı >09, Ya> 9; ..-Ym-m>0)
”
„r
— (im +1) m—+2)... n) x | IE Ola) ne REEL u RE Eye og Kr ;
(RIO > 0.20 >0)
Au:
Denkt man sich bier die n — ın letzten Variabeln 2,41, Zunjes - - - 2, zuerst als konstant,
und die Integration nur in Beziehung auf die m ersten Variabeln vollzogen, so erhält
man auf demselben Wege wie vorhin:
P(23..n)=f(m +) m+2)...n)xf(123...m)x | Dede, ;
also endlich:
FB ne fill 281.80) Allm-- Dim 2)enen);
d. h., sind m Grenzpolynome einer n-sphärischen Funktion sämtlich zu den n — m übrigen
orthogonal, so ist dieselbe das Produkt der von jenen begrenzten m-sphärischen Funktion
und der von diesen begrenzten (n — m)-sphärischen. Hierbei ist zu bemerken, dass
FU)=1, weil auch für die Grenzen 2 <1,2>o, [d&=1ist. Wenn also, das
erste Grenzpolynom zu allen übrigen orthogonal ist, so hat man f (123...n)=f(234...n);
und wenn überhaupt die m ersten Polynome nicht nur zu allen übrigen, sondern auch
alle unter sich orthogonal sind, so hat man f(123...n) = f((m-+ (nn).
Wenn zwei plagioschematische Funktionen sich bloss dadurch unterscheiden, dass
ein bei der ersten positiv genommenes G@renzpolynom bei der andern negativ genommen
wird, so ist die Summe dieser Funktionen doppelt so gross als die nur von allen übrigen
Polynomen begrenzte Funktion; oder
Ale Paetz- = Da) ll Dos Denn Da (NE DR ee
Wenn man sich nämlich die zwei ersten Funktionen durch die entsprechenden Integrale
ersetzt denkt, so ist deren Summe ein ähnliches Integral, worin die Grenzbedingung
pı > 0 oder — p, > 0 wegfällt; diese Summe bleibt sich daher gleich, wenn auch das
Polynom p, sich ändert, z. B. zu allen übrigen Polynomen orthogonal wird; dann hat
aber jede der Funktionen, aus denen die Summe besteht, den Wert f (234...n);
folglich ist diese 2 f 234...n).
$ 24. Reduktion der perissosphärischen Plagioscheme auf artiosphärische.
Um die zwei Fälle einer geraden und einer ungeraden Dimensionszahl zu unter-
scheiden, gebrauchen wir die Ausdrücke Artiosphäre und Perissosphäre. Wir haben
schon gesehen, dass die trisphärischen und pentasphärischen Plagioscheme sich linear
durch artiosphärische Plagioscheme niedrigerer Ordnung ausdrücken lassen, und stellen
nun folgenden allgemeinen Satz hin:
Wenn f,,4. eine von den Polynomen 9,, Pas - - - Pantı begrenzte plagio-
schematische Funktion ist, und man mit NY /,, die Summe aller 2m-sphärischen
2ın
— 7
Funktionen bezeichnet, welche von irgend 2m jener Polynome begrenzt
werden (/, = 1 angenommen), so ist
m
TED Mint, U mlen au.on
wo die Koeffizienten « durch die Gleichung
SS |
ED een a re)
Ko: ROBERT OE) (
definiert sind.
Beweis. Differentiiert man die Gleichung (1) nach irgend einem Argument von
Jon+ı, z. B. nach (12), so fällt rechts das letzte Glied (— 1)”a, weg, und man erhält
REIS ee),
eine ähnliche Gleichung, worin nur die Dimensionszahl 22-1 durch 2n — 1, und die
Grenzpolynome durch p (12,3), p (12,4), ...p (12, n) ersetzt sind. Wäre nun der
Satz für die (272 — 1)-Sphäre schon zugegeben, so könnte man durch Integration von
dieser Gleichung auf (1) zurückschliessen, und brauchte nur noch nachzuweisen, dass die
Integrationskonstante (— 1)” «a, richtig bestimmt ist. In der That, wenn wir annehmen,
dass alle Argumente von /f,,,., rechte seien, und edenken, dass die Summe N f,,_,,; so
viele Glieder zählt, als 22 -- 1 Elemente zu je 2rn — 2i kombiniert werden können,
so wird die Gleichung (1)
PZN ealssn,)
oder, wenn man mit 1.2.3...(2n—-1) dividiert,
men .
Di Palo SER EL. PEN ER 3)
— 119.32..0n2) 1.933...08F1} 193... 0m)
cos I 7 I
multipliziert, und in der Entwickelung die Koeffizienten von =°”'' auf beiden Seiten
einander gleich setzt. Die Integrationskonstante wäre also richtig bestimmt, wenn der
Satz für die Dimensionszahl 22 — 1 wahr wäre. Da aber für die Trisphäre wirklich
I 2 ad, 1, a, = 2 ist, so ist der Satz allgemein bewiesen.
22175 2, und 7a, 2 ist, so ist der Satz allgemein be
ir wollen di ichung noch einer andern Pr nterwerfen, indem wir
Wir wollen die Gleichung (1) nocl er andern Probe unterwerfen, inde
annehmen, ein Grenzpolynom von fs... sei zu allen übrigen orthogonal; jenes mag
=..78
äquatorial, diese meridian heissen. Scheiden wir nun alle Funktionen ‚f,, in zwei
Gruppen, je nachdem das äquatoriale Polynom in der entsprechenden Kombination vor-
kommt oder nicht, und versehen im ersten Falle den Funktionsbuchstaben mit dem
Zeichen des senkrechten |, und bei der ungeschiedenen Summe das Symbol & mit
demselben Beisatz, um anzuzeigen, dass das äquatoriale Polynom sich unter den Ele-
menten befinde, über deren Kombinationen die Summe sich erstreckt, so haben wir
m
; ee, h = Dub
Jen Jam Jon Jen 2 fom = Zjem t ZJamtır
2 5 2 N an S h
wo auf der rechten Seite der letzten Gleichung die erste Summe (, Mi; die zweite
( -” ) Glieder zählt. Nach (1) ist
2m—l
A a A—1 )
Vo > >> = 1) dr-ı Sn -mahr
4=1
Will man nun dieses in der vorigen Gleichung substituieren, so frägt es sich, wie oft
eine und dieselbe Kombination von 2m — 24 meridianen Polynomen, oder vielmehr die
entsprechende f,,.,, im entwickelten Ausdruck für &f,,,_, sich wiederhole. Da 2m —24
meridiane Polynome schon gesetzt sind, so bleiben deren noch 2n — 2m -- 24 übrig,
und daraus können 24 — ] gewählt und mit jenen zu einer Kombination vereinigt
werden, welche einer gewissen Funktion /,,_, entspricht. Dies kann aber auf
> —- 2m-+214
23ı —1
Jsn-, wiederholt. Demnach ist
) Arten geschehen, und eben so oft wird also jede einzelne Funktion
a8 Jim y 1, 70) 9 9
5 e > In —-2m+2X > £
DER et > ca) ( n 94 . 1 )ai ı ZJom-23 -
1
Setzen wir nun, indem wir diese Formel in der Gleichung (1) substituieren, m = n —i
und 4 = k — i, so bekommen wir
= : ; a i 1 (daran Ik m
"=> Ce Da 2. DD DE (u ya re
0
Kehrt man in der Doppelsumme rechts die Ordnung der Summationen um, so durch-
läuft, wenn man % als konstant voraussetzt, i@ die Werte 0,1,2,...%— 1; und dann
ist nach und nach k=1,2,...n zu setzen. Man bekommt daher
ken | i=k—1 \
0 = > ( 1). (dy, — »>3 (: 2% ) dt, ui) I fen 9x-
Kl
bs
Zur identischen Giltigkeit dieser Gleichung wird erfordert, dass überhaupt
i=n-1,
)
E ST ( zn /
a, = > SE, aka a ee es Ss)
sei. Dividiert man diese Gleichung durch 1.2.3...2x, so sieht man leicht, dass sie
aus der Gleichung des Koeffizienten von z°" dx in der Entwicklung von dtang x —
dx -+- tang’x . dx hervorgeht.
Setzt man «a, —= 2" c,, so erhält die Rekursionsgleichung (4), indem man die Fälle
von geradem und ungeradem n unterscheidet, die Formen
ien—I ’
i=n—1
4n S en-+2 Il (4n+2 £
Can — >> ( nl CG;lan-i-n Can+ıD = 5 h ) €; Cgn- Ze ei; ) C %
: — il 2 = — aaa) e Srrozie 2 \an+H1)
2 Am-2\ » 3 n
Man braucht also nur zu zeigen, dass (; 2) immer durch 2 teilbar sei, um daraus
schliessen zu dürfen, dass alle ce ganze und positive Zahlen seien. Dieses ist nun wirklich
in folgendem allgemeinen Satze enthalten.
Wenn p eine Primzahl, n, i, /* überhaupt ganze positive Zahlen sind, o<k<p,
so ist Be: ) durch p teilbar. Denn es ist
ip-+k
en)ih (ni) (np—ip— 1) (np—ip—2)..: (ap—ip—4+ 1) (,,2,) .(ip+1) (ipr2)...(ptk);
da die linke Seite den Faktor p hat, und rechts die % letzten Faktoren durch p nicht
np
ip+
ar
5
teilbar sind, so muss der erste Faktor ( .) es sein.
7,
Manktındesce lee lan
Baar jener Bl...
Sind die Bernoullischen Zahlen B, durch die Gleichung
na o
en x ST 22
a in WE MINE 03 om
definiert, so folgt
N £ " lan Yan+2_1 A
tang x = eotg x — 2cotg2 cr = a a, m Prim es
n—ü Zee En4 )
also 6. 9n+tı®
=
Endlich möge noch eine leichte Probe der Gleichung (1) erwähnt werden. Wird
das von n --1 linearen Kontinuen umschlossene reguläre Polyschem der n-fachen To-
talität auf die konzentrische Sphäre projiziert, so zerfällt ihr Umschluss m n +-1 re-
ur . 5 = > eo ß © Ir
guläre Plagioscheme, und die Argumente eines solchen sind sämtlich gleich —. Wenn
o
10
ea
R 2 3 Inn 2 ; an
also alle Grenzpolynome der Funktion /, miteinander Argumente —— bilden, so ist f, ER
Setzt man diese Werte in die Gleichung (1), so erhält man
Y2nH i_n [9 an 2n-—2i
EA = ES (— 1): I } 1 2) Dansk.
2n+2 En ’ \an-Ü) In —airt
(— 1)" he ö 2 le
Multipliziert man diese Formel mit ; 95 er m), 50 fällt sie zusammen mit derjenigen,
welche man durch = en e Koeffizienten von x?” * in der Entwicklung der
Gleichung 1 — cos? x = sin 22 X tang x erhält.
S 25. Zerlegung der sphärischen Plagioscheme in Orthoscheme.
D) LE x
Sind die Grenzpolynome ?,, Ps, - - - P„ eines Plagioschems S so beschaffen, dass nur
die n— 1 Argumente (12), (23), (#4), (45), ... ((n — 1)n) frei bleiben, alle (92 > ')
übrigen aber rechte sind, so nennen wir S ein Orthoschem und betrachten sein Mass
als Funktion der n — 1 freien Argumente, bei denen die obige Ordnung wesentlich ist,
aber auch umgekehrt werden darf, ohne dass die op sich ändert. Es soll nun
gezeigt werden, dass jedes n-sphärische Plagioschem in 1.2.3... (n — 1) Orthoscheme
zerlegt werden kann, deren Argumente durch ee Relationen aus denen
des Plagioschens herzuleiten sind.
Wir wollen zuerst sehen, wie die orthogonalen Variabeln gewählt werden müssen,
damit die Grenzpolynome eines Orthoschems in der einfachsten Gestalt erscheinen. Ich
setze voraus, man habe die in $ 20 gegebene Darstellung (5) der Grenzpolynome vor
Augen, wo das erste nur eine Variable und jedes folgende immer eine neue Variable
mehr als das vorhergehende enthält. Weil nun (13)—=(14)=---—=(1n) = sein soll, so
muss x, in den Polynomen 93, P4, - -- P. fehlen. Da p, nur =, und x, enthält, so folgt
, 7T . .
ferner aus (24) —= (25) =... =(2n)=,.dass in den Polymomen »,, P., »- . Du die
Variable x, fehlen muss. Also ist nicht nur (13) = (14)=---—=(1n) — sondern
auch (@ 24) = (di 25)— .—=(1,2n)= = . Wird diese Schlussweise fortgesetzt, so
sieht man, dass das Polynom p,„ nur die Variabeln x„_, und x, enthält, und dass
(123...n .ın, (m +1) (m-+3 ))= (123...m, (m—+ 1) (m-+4))— — (123...m, 23...m, (nm )n)<z
ist; die Grenzpolynome erhalten folgende Form:
|
I
|
EL
|
PN TF 2,
9% = — x, cos (12) + x, sin (12),
pP; = — X, C0S (1, 2,3), x,.sin (MB 2 3),
De — 93 C0S (1 2. 34) —- x, sin (1 2, 34),
= — Inıcos(123... (n—2,(n—1)n) + &, sin (ERBE RR):
Werden die allgemeinen Formeln (1) bis (4) des $ 20 auf die Grenzpolynome
und Argumente des Perischems 5 (m) angewandt, so erhält man
mE | m C0S = 1 Fer m+ı 7 m cos ( se
a Ne Dauenncne Lem Dad N Trac Ameosilmm )),
sin ( (m — 1) m) sin (m (m +1))
und für jedes von m — 1, m, m --1 verschiedene :, p (m, i) =»,
cos ( (m +1) (m +2) )
sin (m (m +1) )
== N os ((m—2 —1) = /
cos (in, (m — 2) (m — ee me) Wm= » cos (m, (m-+1) (m-} 2)) =
sin ((m —1) m)
’
cos (m, (m—1) (m+1)) - cotg ((n—1)m) cotg (m (m +1) )
sonst (m, : G+1))=(6 @+1)) füri=1,,3,...m 3; m +23, m+3,...n—1;
ausser diesen n — 2 Argumenten von S (m) sind alle übrigen rechte; also ist
S(m,123...(m— 1) m-+-2) (m-+3)...n) ein (n— 1)-sphärisches Orthoschem. Der
Beweis gilt für alle (n — 1)-sphärischen Perischeme und kann an jedem von diesen in
Beziehung auf seine (n—2)-sphärischen Perischeme wiederholt werden, und so fort.
Folglich sind alle Perischeme von jeder beliebigen Ordnung Orthoscheme, und bei jedem
die Ziffern seiner Grenzpolynome in derselben Ordnung zu nehmen, wie sie im Ausdruck
des ursprünglichen Orthoschems auf einander folgen.
Denken wir uns nun das soeben betrachtete Orthoschem S(123...n) auf eine
(n -+- 1)-sphäre gesetzt, und x, als neue Variable, so dürfen wir immerhin x, — 0 als
Gleichung des Kontinuums, in dem jenes Orthoschem sich befindet, annehmen und alle
vorigen Ausdrücke für die Grenzpolynome p,, Ps, . - - 2. beibehalten. Dann seien x,
hy... %&, die Werte der Variabeln, welche die Gleichungen p, = 0, 9 = 0,...m 0,
2-23 --- +24 = 1 genügen, oder die Werte des Ecks (0234...n). Durch dieses
Eck und durch die Normale (x, = x, =: ::x,-- 0) oder den Pol jenes Orthoschems
gehe ein lineares zweifaches Kontinuum (x :%:...:0,=&:2,:...:@,), welches
das (n +- 1)-sphärische Kontinuum in einem Kreisbogen schneidet, der jenes Eck mit
dem Pol verbindet. Oder kurz gesagt: man ziehe durch jenes Eck einen zum Orthoschem
normalen Kreisbogen. Auf diesem nehme man eine beliebige Lösung A, so sind deren
Werte
2, sin h, 2, =, 00h 2 — Deo. I Eich,
n n
=: 7 =
wo h ihre Höhe über dem n-sphärischen Orthoschem bezeichnet. Es ist zum voraus
klar, dass alle durch diesen normalen Kreisbogen gelegten n-sphärischen Kontinuen zum
Orthoschem S (0) orthogonal sind, mit andern Worten, dass in ihren Gleichungen die
Variable x, fehlt. Durch jedes (n— 1)-sphärische Perischem des letzten und durch jene
Lösung A ist ein n-sphärisches Kontinuum bestimmt; man versehe die Polynome jener
mit Accenten und schreibe diejenigen dieser gleich, aber ohne Accent; dem Orthoschem
selbst entspreche das Polynom p,. Man hat dann im ganzen n-+-1 ein Orthoschem
umschliessende n-sphärische Kontinua, wie man sogleich an den Ausdrücken ihrer Po-
Iynome sieht:
= (x cos h) 0 + sin.
Y sin? h + x? cos?
} n
Mora u — Pa — Pr Pa Pa Pr Pr»
Es ist übrigens vermöge der Formel (6) in $ 20: = = sin (345...n, 12); daher
2 sin (84...n,12) cos%+ 2
Pu Tune u
Yı— sin? @ An, 1 »)sin?n
Wie wir jetzt gesehen haben, kann man jedes n-sphärische Orthoschem zur Kon-
struktion eines (n-| 1)-sphärischen gebrauchen, indem man jenes auf eine (n--1)-Sphäre
versetzt, auf dasselbe durch sein erstes Eck einen normalen Kreisbogen 7 zieht, diesen
beliebig begrenzt und durch dessen Endlösung (Spitze) und jedes der n-Perischeme des
gegebenen Orthoschems (Basis) ein »-sphärisches Kontinuum legt. Das erste derselben
wird dann zur Basis schief, alle folgenden aber orthogonal sein; d.h. man hat ein
(n +- 1)-sphärisches Orthoschem konstruiert, wovon das gegebene n-sphärische (die Basis)
das erste Perischem ist, und die n übrigen dieselbe Ordnung befolgen wie die (n—1)-
sphärischen Perischeme der Basis, durch welche sie gelegt sind.
Nach dieser Vorbereitung ist es nun leicht, irgend ein n-sphärisches Plagioschem
von einer beliebig gegebenen Lösung A aus in 1.2.3...n Orthoscheme zu zerlegen.
Es mag beiläufig bemerkt werden, dass die Zerlegung eine wahre Summe geben wird,
wenn alle ursprünglichen Argumente spitz sind, und die Lösung A innerhalb des
Plagioschems liegt. Weil dieser Fall die geringste Schwierigkeit für die Vorstellung
hat, werde ich mich im folgenden immer so ausdrücken, als ob ich nur diesen Fall
vor Augen hätte; wir haben dann den Vorteil, dass alle in Betracht kommenden Winkel
positiv und kleiner als — sind. Im allgemeinen aber kann die Zerlegung auch negative
Örthoscheme enthalten. Ich zeige zuerst die Möglichkeit der Zerlegung, und dann gebe
ich die trigonometrischen Relationen, durch welche die Argumente der Orthoscheme in
Funktion derjenigen des gegebenen Plagioschems und der sphärischen Abstände semer
Perischeme von der Lösung A bestimmt sind.
er ae —
Es seien zuerst ein trisphärisches Plagioschem (Kugeldreieck), begrenzt von den
disphärischen Perischemen (Kreisbogen) 5 (Mi Ss (2), 5 (3), denen die Polynome p,,
Ps, P, entsprechen, und die Lösung A gegeben. Man ziehe von A aus auf S (1) einen
normalen Kreisbogen, A (1) sei sein Fusspunkt. Dieser teilt S (1) in zwei Stücke, von
denen das eine nach dem monosphärischen Perischem S (12) geht, welches wir auch
als Fusspunkt betrachten und durch A (12) bezeichnen können. Dieses von A (1) bis
4 (12) reichende Stück können wir als disphärisches Orthoschem betrachten, obgleich
auf der Disphäre die Unterscheidung zwischen Plagioschemen und Orthoschemen eigent-
lich dahin fällt; und da A A (1) zu demselben normal ist und durch sein erstes Eck
A (1) geht, so bekommen wir ein trisphärisches Orthoschem, welches A zur Spitze und
das genannte disphärische Orthoschem, welches einen Teil von 8 (1) ausmacht, zur
Basis hat. Von seinen disphärischen Perischemen ist das erste der genannte Teil von
S$ (1), das zweite geht durch A und $ (12), das dritte durch A und A (1). Diese
Ordnung entspricht der Permutation 123. Da es im ganzen 1.2.3 solche Permu-
tationen giebt, und jeder ein trisphärisches Orthoschem entspricht, so ist die Zerlegung
des trisphärischen Plagioschems in 1.2.3 Orthoscheme bewiesen. Obgleich es auf
der Stelle klar ist, dass ein Kugeldreieck mit lauter spitzen Winkeln von einem inner-
halb desselben befindlichen Punkte aus in sechs rechtwinklige Kugeldreiecke zerlegt
werden kann, so habe ich doch absichtlich die Sache mit dieser scheinbar unnötigen
Ausführlichkeit behandelt, um am leichtesten Beispiel den Gang der nun folgenden
allgemeinen Konstruktion zum voraus anzudeuten und dadurch etwas klarer zu machen.
Nehmen wir an, es sei bereits gezeigt, dass ein (n — 1)-sphärisches Plagioschem
von einer innern Lösung aus in 1.2.3...(n — 1) Orthoscheme zerlegt werden kann,
welche den Permutationen seiner Grenzpolynome entsprechen, und versuchen nun das
Gleiche für ein »-sphärisches Plagioschem zu bewerkstelligen, dessen Grenzpolynome
mit den Ziffern 1,2,3...n bezeichnet sein mögen. Von der gegebenen innern Lösung
4A aus werde auf das (n — 1)-sphärische Perischem S (1) ein normaler Kreisbogen ge-
zogen, und von seinem Fusspunkte A (1) aus dieses Perischem in 1.2.3... — 1)
Orthoscheme zerlegt; eines von diesen entspreche der Permutation 234...n. Da A()
sein erstes Eck ist, und durch dieses der Kreisbogen A A (1) normal zum genannten
(n — 1)-sphärischen Orthoschem gezogen ist, so ist nach dem früher Gezeigten das letzte
Basis und A Spitze eines n-sphärischen Orthoschems, welches der Permutation 123...n
entspricht. Wird von A (1) auf S (12) ein normaler Kreisbogen mit dem Fusspunkt
\
A (12), von diesem aus auf 8 (123) ein normaler Kreisbogen mit dem Fusspunkt A (123),
u. 8. f. gezogen, so ist das erste Perischem dieses n-sphärischen Orthoschems jenes ortho-
schematische Stück von $ (1), das zweite geht durch S (12) und A, das dritte durch
S (123), A und 4 (1), das vierte durch 8 (1234), A, A (1) und A (12), und so fort,
un 78
das letzte endlich durch A, A (1), 4 (12), A (123),..., A (1234...(n— 2)). Es ist
klar, dass z.B. der Fusspunkt A (123...m) sich nicht ändert, wie man auch die
Ziffern 1, 2,3,... m permutiert. Denn, um denselben zu bestimmen, kann man auch
durch das Centrum auf das (n— m)fache lineare Kontinuum (123...m) das normale
mfache lineare Kontinuum legen; dieses wird mit dem nach A gehenden Radius ein (m--1)-
sphärisches Kontinuum bestimmen, welches das (n— m)-sphärische Perischem S (1 Dax: m)
im verlangten Fusspunkt A (123... m) triftt. Wird diese Konstruktion in Beziehung
auf alle (n— 1)-sphärischen Orthoscheme, in welche 5 (1) zerfällt, wiederholt, so setzen
sich die erhaltenen n-sphärischen Orthoscheme, welche den sämtlichen mit 1 anfangenden
Permutationen der Ziffern 1, 2,3...n entsprechen. zu einem Plagioschem zusammen,
welches A zur Spitze und das ganze Perischem $ (1) zur Basis hat. Nimmt man nun
nach und nach S (2), 5 (3),...S (n) als Basen, so setzen endlich alle entsprechenden
Plagioscheme um die gemeimschaftliche Spitze A herum sich zum ganzen ursprünglichen
Plagioschem zusammen. Da nun die Möglichkeit der Zerlegung in Orthoscheme für das
trisphärische Plagioschem bewiesen ist, so ist es nach dem vorigen auch für das tetra-
sphärische, und so fort; sie ist also allgemein bewiesen.
Fällt die Lösung A nicht in die Begrenzung des gegebenen n-sphärischen Plagio-
schems, so ist aus dem Gesagten klar, dass 1.2.3...n die Zahl der Orthoscheme
sein wird, aus denen es besteht. Fällt sie aber mit einem Eck, z.B. (2 34.. .n), ZU-
sammen, so ist dieses die gemeinschaftliche Spitze von 1.2.3... (n— 1) Orthoschemen,
deren Basen das gegenüberliegende Perischem 5 (1) zusammensetzen, und mit diesen
ist die Zerlegung vollendet. Wenn man also eine Zerlegung des Plagioschems in die
kleinstmögliche Zahl von Orthoschemen verlangt, so muss sie von einem Eck aus ge-
macht werden.
Wenn wir nun zweitens die trigonometrischen Relationen anzugeben haben, durch
welche die Argumente eines durch die Zerlegung entstandenen Orthoschems, z. B. des-
jenigen, welches der Permutation 123...» entspricht, in Funktion der Argumente des
gegebenen Plagioschems bestimmt sind, so liegt es uns daran, den Gebrauch der ortho-
gonalen Werte der Lösung A, von der aus die Zerlegung geschehen soll, zu vermeiden,
um nicht durch die Willkürlichkeit des orthogonalen Systems belästigt zu sein, sondern
nur die wesentliche Zahl von Daten der Aufgabe in Rechnung bringen zu können. Wir
bestimmen daher die Lösung A durch die Werte der Grenzpolynome 9, Pas: - - Pa-
Dann ist z. B. der Wert von p, der Abstand der Lösung A von dem durch p, = 0
dargestellten linearen Kontinuum (1), oder, da A auf der n-Sphäre liegt, der Sinus des
sphärischen Abstandes der Lösung A vom Perischem S (1). Man kann also auch sagen,
die Lösung A sei durch die Längen der auf den Perischemen normalen Kreisbogen
AA(), AA(2),...AA(n) bestimmt. Weil aber A auf der Sphäre liegen soll, so
79
muss zwischen den Werten von 9,, Ps, - - . ?, eine Relation bestehen, welche der Glei-
chung &°—+ y’—+2?----- = 1 entspricht, wenn &,%,... die orthogonalen Variabeln
bedeuten. Wir finden diese leicht auf folgendem Wege.
Es seien y = cc +b,y-+..
Da der Ausdruck
Mm = bYy--..., ete. die Polynome.
en. RR UNNZ
| TMOTREG, binnen
| ne 05.16, Os orle
| - Je:
| Ad, b, En | A, b, Ey
verschwinden muss, weil jede Hälfte dieses Schemas n — 1 Horizontalzeilen und nur
n Vertikalzeilen hat, so bekommt man, indem man ihn in eine Determinante von Produkt-
summen verwandelt und 2° -+- y?-1-»-- = 1 voraussetzt,
Mies mie: Ps Suse Ba VEN) Beer ai)
In il; — cos (12)... — cos (1n) |
| 9. cos (12). 1 .„ eos (an)
| Pa. — cos (ln). — Tosl2 n). 1 |
als Gleichung des n-sphärischen Kontinuums.
Formeln zur Berechnung der Orthoscheme, in welche ein gegebenes
n-sphärisches Plagioschem zerfällt.
Es seien «a (1), a (2), ..... a (n) die Werte der Grenzpolynome p (1), p (2)... p (rn),
welche für die Lösung A stattfinden, von der aus die Zerlegung geschehen soll, mit
andern Worten, die Sinusse ihrer sphärischen Abstände von den Perischemen; sie müssen
der Relation (1) genügen. Es sei ferner
a(l)eos Im) +a (m)
a (1.m) = — sin (1 m) :
Me a (1,2) cos (1, 2m) + (1, m)
‚ (12,m) =
sin (dr 2 m)
sin (12,3 m)
79.3) cos nz J, <
alas, m) a (12,3) co: (E} 3m) a(ı2 m) (2)
Fasern — al12...m—2),n—1) eos (12... 2), (n—1)n) + a(12...(n—2),n)
sin (12... — 23), (n—1)n)
- 80 —
(A) 1,3) a (12, 3)
u tang P,, MIR) INNE = tang ß,, si TR
PRGEENE ala, 3) a (123,4)
>
a(123 .n— 3), n—1)_ e en)
ER — —— = tang P,-:;
ECCSEmBIE 3, n) 5
so sind cos .ß,, Sin PB, COS ß,, sin Br COS Bs,..., SUP, 5 CB, ı - . Ka)
die Kosinusse der Argumente desjenigen Orthoschems, welches der Permutation 123...n
entspricht.
An diesen Satz reihe ich noch folgende Behauptungen.
Der Wert von a (123. ..;, m) ändert sich nicht, wie man auch die überstrichenen
Ziffern 1,2,3,...2 permutiert. Die Gesamtzahl dieser Grössen ist demnach
naar, USE als Day art: ehe BD)
Die Relation (1) verwandelt sich in
a(1)®+ 01,2)? +a 13,8) + a 128, +. - Fa RBedan:=1. (6)
Wird im Systeme (2) der Buchstabe « durch p ersetzt, d. h., ‚ denkt man sich die
Werte der Variabeln nicht gegeben, sondern frei, so ist p (12...i,m) das Polynom
des durch $ (123...im) und orthogonal zu $ (1)....S @), ...S (i) gelegten
Kontinuums. . . an Eee
Für den Tupankt Mt (a2 ...) gelten die Gleichungen:
Pr m=I...m =,
——— [7 (12: 23...i,m)
308 m) — == =
Van emEen inte
(m=i+1li+23,i+3...n)
». &
wo der Radikand im Nenner durch eine Permutation der Ziffern 1,2,3,... nicht
geändert wird.
Beweis. Das durch (ln) und die Lösung A gelegte lineare Kontinnum hat
die Gleichung
an) en) 0 1 ee)
Die Summe der Quadrate der Koeffizienten der Variabeln auf der linken Seite ist
a (1)? —+ 2a (1) a (m) cos (1 m) + a (m)? = (a (1) cos (1 m) +- a (m) )>+-a(1)’ sin? (Im),
also nach (2) gleich
%
(a (1)2 2a, n)?) sin? (1 ın).
— is
Das Polynom des betrachteten Kontinuums ist demnach
sin (m) Yalı)?-+a (1, m)?
Wenn nun das Orthoschem, dessen Argumente wir suchen, der Permutation 123...n
entspricht, so ist p (1) = q, sein erstes Grenzpolynom, und
Ar ON De)
sin (12) Ya (1)?+a (1,2)?
sein zweites. Ist ß, der Winkel der Polynome q,, 9, so hat man
a 1) eos (12) Ha (2) 42 ONE 46.46 HL, (11)
sin (12) Ya (1)? + a (1,2)? Ya? +a (1,2)?
cos f, =
woraus sogleich
folgt.
Multiplizieren wir die Gleichung (9) mit einem beliebigen der Ziffer ın entsprechen-
den Faktor A, und summieren dann für m = 2,3,...n, so stellt die erhaltene Gleichung
2) ’ {>}
"m
ein durch A gehendes Kontinuum dar. Soll dieses noch zu (1) orthogonal sein, so muss
24, (a (1) cos (1 m) + a (m)) = 0
sein. Demnach ist für den von A aus normal auf das Grenzkontinuum (1) gezogenen
Kreisbogen
al) m)—am)p(l) _ 5)
TONER ee el)
während m = 2, 3,...n wird. Durch die hieraus entspringenden n — 2 Gleichungen
ist das normale disphärische Kontinuum gerade bestimmt. Für den Fusspunkt kommt
noch die Bedingung p (1) = 0 hinzu. Mit Rücksicht auf (2) haben wir also für den
Fusspunkt 4A (1):
uoh
— —— —geonsia UN 2 aa):
a (1, m) sin (1 m) \ 5 )
Nach der in (7) vorausgesetzten Erweiterung des Systems (2) ist aber
_ p(l) cos (lm) + pP (m) e
sin (1 m)
p (1, m)
Wie wir weiter unten noch erläutern werden, und wie schon durch die Bezeichnung an-
gedeutet werden soll, hat dieses Polynom für das (n — 1)-sphärische Perischem $ (1)
11
Pr Ro
dieselbe Bedeutung, wie p (m) für das ursprüngliche »-sphärische Plagioschem. — Im
vorliegenden Falle haben wir also, wegen p (1) = 0, für den Fusspunkt A (1)
252) = BAUT Rn See,
a(1,2) a (1,3) a(1,n)
Wir erfahren hieraus nur die Verhältnisse der Werte der Polynome p (1, ın). Um ihre
wirklichen Werte zu bekommen, schreiben wir in der Gleichung (1) überall « statt p,
was erlaubt sein muss, weil die Lösung 4 auf der Polysphäre liegt. Die oberste Ho-
rizontalzeile beziffern wir mit 0, die folgenden mit 1,2,...». Multiplizieren wir nun
die Horizontalzeile |1] mit cos (1 m) und addieren die Produkte zur Horizontalzeile |],
während [1] unverändert bleibt, so ändert sich der Wert der Determinante bekanntlich
nicht, und die zwei ersten Glieder der Zeile [m] werden:
a (m) + a (1) cos (1 m) = a (1, m) sin (1 m), 0
Das Glied vom Range m wird sin? (1 m), und dasjenige vom Range i wird
— cos (i m) — cos (11) cos (lm) = — sin (1 ;) sin (l m) cos (1, im);
diese Horizontalzeile ist also durch sin (1 m) teilbar. Da rechts die Null steht, so kann
man diesen Faktor der Determinante weglassen. Man führe dieses durch für m — 2,
3,...n. Von der Zeile [0] subtrahiere man die mit « (1) multiplizierte Zeile [1], so
werden ihre Glieder
1—a(1),0,a (1,2) sin (12), a (1,3) sin (18),..., a (1,n) sin (1).
Bezeichnen 4, H,,... H, die ursprünglichen Horizontalzeilen, so können wir die
neuen durch
I, a, Ba. (Be, con) nl
ausdrücken. Man wird nun bemerken, dass die Vertikalzeile |1] nur im Range [1] das
Glied 1, sonst lauter Nullen hat; folglich kann man auch in der Horizontalzeile [1] alle
Glieder ausser dem erwähnten durch Nullen ersetzen. Jetzt ist aber die Vertikalzeile
[ö] durch sin (1) teilbar geworden. Man lasse diesen Faktor für = 2,3,...n weg,
so hat man endlich die Gleichung
1—-a(l). ale) ® EB) FR, a (1,n) NDR (14)
aa) E 1 .- —eos (1,28) ----— cos(1, 2%)
a (1,3) -— cos (1,32). 1 -+..—cos(1,3n) |
|
|
a (1,n) -— cos(1,n2)- — cos(1,n3)-... 1
33 —
Da diese Gleichung für das (n — 1)-sphärische Kontinuum (1) gerade dieselbe Bedeutung
hat, wie die Gleichung (2) für das »-sphärische, so folgt, dass für A (1) die Grenz-
polynome von (1) folgende Werte bekommen:
ul 1, m)
p (mi -
Mal)
ann ee er
Was am gegebenen n-sphärischen Plagioschem in Beziehung auf sein Grenz-
kontinuum (1) und die Lösung A gethan worden ist, soll nun am (n — 1)-sphärischen
Plagioschem (1) in Beziehung auf seine Basis (12) und die Lösung A (1) wiederholt
werden.
Man hätte also eigentlich die Variabeln orthogonal so zu transformieren, dass
das Polynom p (1) einer einzigen Variabeln gleich würde, und dann in jedem der übrigen
Polynome diese Variable wegzulassen und seine zurückbleibenden Koeffizienten pro-
portional so zu verändern, dass wiederum die Summe ihrer Quadrate — 1 wird. Nun
ist z. B. im Polynom p (m) der Koeffizient der zu unterdrückenden Variabeln — cos (1m);
die zurückbleibenden Koeffizienten sind also mit sin (1m) zu dividieren; das entsprechende
Grenzpolynom von (1) wird demnach
2» (m) ee em,
und man braucht sich in die Transformation der Variabeln nicht einzulassen. — Mit
andern Worten: Durch die Unterdrückung der mit p (1) koineidierenden Variabeln geht
das Kontinuum (m) in ein durch (1m) gelegtes und zu (1) orthogonales über. Die
erste Bedingung wird durch die Form p (m) 4 4p (1) erfüllt, und der Faktor A ist durch
die zweite Bedingung, p (m) +Ap(1) Lp (1) oder cos (1 m) — A —= 0 bestimmt. Da
nun die Summe der Quadrate der Koeffizienten des Polynoms p (m) + 4 p (1) gleich ist
14-4? — 2%4cos (lm) — sin’ (1 m), so haben wir auch so wieder die obige Formel
für p (1, m) bewiesen. Sie ist übrigens als spezieller Fall in den allgemeinen Formeln
(1) und (2) des $ 20 enthalten.
Für das folgende brauchen wir einen Ausdruck für den Winkel der Polynome
p() und p (1, m). Wir finden seinen Kosinus
\
cos (im) + cos (1 i) eos (1 m)
sin (lm)
— sin (1) cos (1,im) | (16)
und im Besonderen fürö—= m, — — sin (1m). |
Nun haben wir ähnlich wie in (10) für das dritte Grenzpolynom des betrachteten
Örthoschems den Ausdruck
I: a
r a(1,2)2 (3) — a1. 3) (1, 2) ugs
NT 0 — —.e ° a 2 > , > > (an)
sin (1,23) Ya(1,2)°+ a (13,3)°
Der Zähler ist eine homogene lineare Funktion von p (1), p (2), p (3), also geht das
Kontinuum durch (123); der Zähler verschwindet für A und wegen (15) auch für A (1),
das Kontinuum geht also durch beide Lösungen.
Wir haben also die negative Summe der Produkte der gleichnamigen Koeffizienten
der Polynome p (2) und «a (1,2) p (1,3) — a (1,3)p (1,2) zu berechnen; nach (16) ist sie
sin (12) | a (1,2) eos (1,23) + a (1,3) N — a (12,3) sin (12) sin (1,23);
ferner ist p (1) La (1,2) p (1,3) — a (1,3) p (1,2), und endlich mit Rücksicht auf den
in (10) gegebenen Wert von gs:
we = AN) —— =sin ß, cos ß,,
VYalı)?+a(2)? Ya(ı,2)°+a(13,3)*
cos / (9 45)
wenn man die Abkürzungen (3) gebraucht.
Bezeichnen wir mit p (12, m) das Polynom eines durch (12) und orthogonal zu
(1) und (2) gelegten Kontinuums. so finden wir durch die oben gebrauchten Schlüsse
» (12,m) — PLm) + pl.) cos (119m), Yergl. (7)
sin (1,2 m)
Es erhellt schon aus der Definition, dass dieser Ausdruck durch Vertauschung der Zeiger
1, 2 nicht geändert wird; man kann dies aber auch direkt verifizieren; denn man
findet leicht
p (13, m) mn (m) sin (12) +» (A) sin (2 m) cos (2.1m)+P (2) sin (1 m) cos (1,2 m) e
sin (12) . sin (1 m) sin (1,2)
wo hinsichtlich des Nenners zu bemerken ist, dass sin (1 m) sin (1,2 m) — sin (2 ın)
sin (2,1). Wenn aber p (12,m) = p (21, m), so folgt von selbst, dass auch a (12, m)
— a (21,m). Hieraus kann leicht die Richtigkeit der Behauptung (5) gefolgert werden.
Wie aus der Gleichung (1) die Gleichung (14) sich ergab, so kann aus dieser
wiederum die Gleichung
ey 1)’ —a (1,2)2- PER ln) =0 . (18)
|
3) - 1 |
a (1®, n) == eosil2,n8).. 2... Ma |
hergeleitet werden, und es folgt, dass der Ausdruck «a (1)? + «a (1,2)? sich nicht ändert,
wenn man auch die Ziffern 1 und 2 vertauscht. Setzt man dies weiter fort, so erhält
man durch wiederholte Anwendung derselben Schlüsse, durch welche (13) und (15) ge-
funden wurden, für den Fusspunkt A (123...) die Gleichungen (8). Da zuletzt das
Polynom p (123...(n—1), n) nur noch eine Variable enthält, und diese der Gleichung*)
der Monosphäre, so ist sein Wert + 1; daraus folgt die Gleichung (6). Das Gleiche
folgt auch aus der fortgesetzten Reduktion der Gleichung (18).
Es ist leicht, die Gleichung (17) zu verallgemeinern; man hat
4 a(12...(m—2), m — Up (12... m— 2) ‚m)— a(l2.
In -=157 -
(m — 2), m — 1)
sin (12... (m—2), (m — 1) m) Valı2... m—2), = m:
Aus dieser allgemeinen Formel für ein Grenzpolynom des Orthoschems folgt dann
a(12...(m—2), m—1) Wear, m+1)
(m), \,m)® ron (m— Tim)? 2 \ a(12.. .m, M- u
cos/ (I, Im) = ———
PER Yatız.. eamen! "ram...
— sin P„_, cos ß„. Vergl. (4).
Wenn die Bedingung für die Quadratsumme der Koeffizienten nicht erfüllt zu
sein braucht, so kann man das mte Grenzkontinuum des Orthoschems auch durch die
Gleichung
| 1-— cos (12) - — eos (13) - --- — cos (1 (m—2)) -a (1) -p(i) |
| —cos(21)- 1 - — cos (23)- --- — cos (2 (m—2)) -a (2) -p (2) |
| FERN 1) - — cos 32) - 1----— cos (8 (m-2))-«a @) -p@) |
R; cos kai). — cos (m2) - — cos (m3) » =» - — cos (m (m—2)) - a (m) - p (m) |
darstellen. Es erhellt aus dieser Form der Gleichung sogleich, dass das Kontinuum
durch (123...m) und A geht und zu allen durch (12... (m—2)) gelegten Kontinuen
orthogonal IR und dass eine Permutation der Zeiger 1, 2,3,...m — 2 keinen Ein-
fluss hat.
S 26. Reduktion der perissosphärischen. Orthoscheme auf artiosphärische.
Ss 1 ] L Ji
Auf den ersten Blick scheint die Aufgabe dieses Paragraphen schon mit derjenigen des
$ 24, welche sich auf Plagioscheme überhaupt bezog, zugleich gelöst zu sein, indem man nichts
weiter zu thun brauche, als die dortige Gleichung (1) dem besondern Fall eines Ortho-
schems anzupassen. Dieses Geschäft kann für niedrige Dimensionszahlen allerdings
*) So im Manuseript. !
en 1
ausgeführt werden. Da aber der m $ 23 betrachtete Fall, wo eine plagioschematische
Funktion in ein Produkt zweier anderer zerfällt, sehr oft mit perissosphärischen Faktoren
eintritt, und diese dann wiederum durch lineare Polynome artiosphärischer Funktionen
dargestellt werden müssen, so mag es schwer halten, auf diesem Wege zu einem all-
gemeinen Gesetz zu gelangen. Hingegen wird die Lösung der speziellen Aufgabe dieses
Paragraphen ganz leicht, wenn man sie unmittelbar angreift, ohne von der Gleichung
(1) in $ 24 auszugehen.
Zur Vorbereitung auf das folgende diene diese auf $ 23 gestützte Bemerkung.
Bedeutet / (123 4...n) eine orthoschematische Funktion, wo die Ziffern den Grenz-
polynomen entsprechen, und die Ordnung derselben die bekannte Bedeutung -hat, also
bloss umgekehrt, aber sonst nicht durch Permutation verändert werden darf, und man
lässt einige Polynome weg, sodass die Folge der übrigen durch Lücken unterbrochen
wird, so sind alle zwischen zwei Lücken oder zwischen einer Lücke und dem Anfang
oder Ende der ursprünglichen Reihe enthaltenen Polynome zu jedem der übrigen ortho-
gonal; daher findet die in $ 23 gelehrte Zerfällung einer Funktion in Faktoren ihre
Anwendung auf jede niedrigere orthoschematische Funktion, welche einer durch Lücken
unterbrochenen Kombination der gegebenen Polynome entspricht. Ist z Be m—i>1,
m<n, so ist
28 ran). nm =7 023... Arnd m):
Im folgenden Satze können nur artiosphärische Faktoren vorkommen.
Satz. Wenn /,+, die einem perissosphärischen Orthoschem ent-
sprechende Funktion bezeichnet, und man lässt in der Reihe seiner 2n —- 1
Grenzpolynome deren 25-1 auf alle möglichen Arten so weg, dass jede
der ununterbrochenen Reihen, in welche die ursprüngliche Reihe durch die
entstandenen Lücken getrennt wird, eine gerade Anzahl von Polynomen
enthält; bezeichnet man ferner die Summe aller Funktionen, welche den
erwähnten Kombinationen der Grenzpolynome entsprechen, mit 2 %,„_s, WO
die einzelnen Glieder teils einzelne Funktionen, teils Produkte von solchen
sind, je nachdem in der betreffenden Kombination alle Polynome eine fort-
laufende oder durch Lücken unterbrochene Reihe bilden, — so ist
» ul (— 1)! Yi =
end le) SAH Bach eur, Hard
Fa23)=f@3) + FAN) —1,
/12345)=f(2345) + f(1Df(45) + f(1234)
—(FAHHFEHAFCEH HAN +2
FA23456 )=f@3456 NL-FANMFA5EN -HfL23HFlET)FF(L23456)
— Ira EEN+-FEHAFECEN +FBLIEH)SAHFLAIFET)+f(23)f(5 6)
FeBA5) TFA FEN A FÜANFEHAFFAMN)FA5-FfÜ23%
+2 { SECN+FEH)S+FAH)HFBHAHFAI) FA) } — 5.
Beweis. Es frägt sich zuerst, wie oft man aus der Reihe 1,2,3,4,...2n+1)
je zwei 2i-1-1 Ziffern weglassen kann, sodass jede der zurückbleibenden fortlaufenden Reihen
eine gerade Anzahl von Ziffern enthält. Man ordne die zurückgebliebenen Ziffern paar-
weise, so hat man n—i Paare, und denke sich jedes Paar durch ein einziges Symbol
ersetzt. Zählt man die weggelassenen Ziffern einzeln ebenfalls als Symbole, so sind
deren im ganzen n+i--1, und man hat eine gewöhnliche Kombination (2i—-1)ter
7 ; 5 x n+i-+1 D
Klasse aus n--2--1 Elementen. Die Summe I f%,,_.; zählt also ( RU ) Glieder.
Sind nun alle 22-1 Polynome unter sich orthogonal, so hat jede Funktion f
den Wert 1; und, wenn die Gleichung (1) richtig ist, so muss
a OR U ae ale
sein. Bedeutet Ah, die Summe rechts, so ist
nn SE Arsch) 6)
—0 S
- al
Alsoiist , =, 3 = in =---—=h, =%,; und, da h,=1 ist, so, ist; die Gleichung: (2)
allgemein gültig. Daraus ist zu schliessen, dass, wenn die Form der Gleichung (1) die
richtige ist, die Koeffizienten ebenfalls richtig gesetzt sind.
Um die Form zu prüfen, differentiieren wir die Gleichung (1) nach irgend einem
Argument der Funktion f,,., und erhalten offenbar eine Gleichung von derselben Form,
mit dem einzigen Unterschiede, dass die zwei das variierte Argument einschliessenden
Polynome herausgefallen, und durch die Unterdrückung des zu beiden normalen zwei-
fachen Kontinuums die zwei benachbarten Polynome verändert sind. Wenn also der
zu beweisende Satz für die (2n — 1)-Sphäre bereits zugegeben ist, so kann man durch
— 88
blosse Integration auf die Richtigkeit der Gleichung (1) schliessen, indem man zugleich
die Integrationskonstante nach (2) bestimmt. Da nun der Satz (1) für die Trisphäre
richtig ist, so ist hiermit seine allgemeine Geltung bewiesen.
$ 27. Perioden artiosphärischer Orthoscheme.
Wenn ein Plagioschem $ (123...) verschwindet, so sind seine Grenzpolynome
nicht alle unter sich unabhängig; die Determinante ihrer Koeffizienten wird also ver-
schwinden, oder, wenn man will, das Quadrat derselben, die Determinante der negativen
Kosinus der Argumente, welche wir in $ 20 mit 4 (123...n) bezeichnet haben. Nach
demselben Paragraphen ist z. B.
4(123&...n) 4 (3453.
2034...n) I( Een
sin? (345...n,12) =
Wenn also keine der Determinanten (» — 1)-ten Grades verschwindet, so müssen beim
Verschwinden des Plagioschems $ (123...n) auch die Sinusse aller seiner Seiten ver-
schwinden; aber diese selbst können dann immer noch 0 oder -r sein. Man darf aber
im allgemeinen nicht umgekehrt von 4 (123...n)= 0 aus auf das Verschwinden des
Plagioschems schliessen. Wenn man jedoch sicher weiss, dass alle Seiten verschwinden,
so überzeugt uns schon die unmittelbare, ich möchte sagen, geometrische Anschauung,
dass das Plagioschem verschwindet. Setzen wir jetzt den Fall, dass alle Argumente von
S(123...n) im ersten Quadranten liegen, so folgt aus
EEE cos (23) + cos(12)cos(13)
cos (1,23) sin - 2) sin (13) 1 ells
dass das nämliche auch für alle Argumente der (n— 1)-sphärischen Perischeme gilt,
denn cos (1,23) kann in diesem Falle nur positiv sein; daraus folgt aber weiter, dass
auch alle (n — 2)-sphärischen Argumente spitz sind, und so fort, zuletzt, dass die Seiten
alle im ersten Quadranten liegen. Ist nun auch noch 9 (123...n)—0, während keine
der ähnlichen Determinanten (rn — 1)-ten Grades verschwindet, so kann hieraus nur auf
das Verschwinden sämtlicher Seiten, also auch des Plagioschems selbst, geschlossen
werden. Erwägt man die Sache noch genauer, so findet man, dass auch keine Deter-
minante (n — 1)-ten Grades verschwinden kann. Denn, wäre z.B. 4 (234...) 0,
während keine Determinante (n — 2)-ten Grades verschwindet, so müssten nach der Formel
A(2345...n)
; I(&
Sin? (ea 20645...n) 28%
DR)
De
alle aus den Ziffern 2,3, 4,...n gebildeten trisphärischen Stücke, wie (45...n,23) ver-
schwinden, und, da alsdann z. B. in der Gleichung
=
an) @5...m. 12) + cos (a5.. m 13) cos (45...n, 23)
sin (#5...n, 13) sin (45...n, 23)
rechts der Nenner des Bruchs verschwände, so müsste auch der Zähler verschwinden,
was nicht sein kann, da derselbe die Summe zweier positiver Grössen ist. Der gleiche
Schluss ist auf die Annahme anwendbar, dass eine Determinante (n — 2)-ten Grades,
aber keine (n — 3)-ten Grades verschwinde, und so fort. Eine Determinante zweiten
Grades endlich, wie 4 (12) kann nicht verschwinden, weil sonst ein ursprüngliches
Argument (12) gleich Null sein müsste. Demnach ist folgender Schluss rückwärts sicher:
Wenn alle Argumente des Plagioschems $S (123...n) positiv und spitz
sind, und es verschwindet die Determinante 4 (123...n) der negativen Ko-
sinus der Argumente, so muss auch das Plagioschem verschwinden.
Für ein Orthoschem S (123...n) ist
ne I 222 (87) a a BE ! 0
| —ecos(21)- 1 - —c0s(23)- 0 ee - 0
| 0 -— cos (32)- 1 -—cos(34)-... 0 - 0
| . . » . . 5 . . ö . . . . ee . . . > B . . es
| ) . 0 . 0 . 0 . 1 .— cos ((n — 1)n)
| 0 . 0 . 0 . 0 .—cos (n(n—1))- 1 |
= 4(234...n)— cos?(12) 4 (84...n)= 4(123...(n--1)) — cos? ((n—1)n) 4(123...(n—2)).
Gebrauchen wir einfache Zeichen für die Argumente, indem wir (12)=«, (23) = ß,
84)=7,...,(n —-1D)n)=© und 4(123...n)= 4, (e, ß,... ©) setzen, wo der untere
Zeiger bei 4 den Grad der Determinante bedeutet, so haben wir zur successiven Be-
rechnung derselben folgende Reihe von Gleichungen:
4,— 1,4, — 14,0) A) — 4,eos®e = sin” a, A, (le, ß)= 4A, = 4, cos?
—= sin’ «— cos?ß, A, (a, ß,y)= I; — I, c0s? y = sin?e sin? y — cos? ß,
A oe En) ern) - Cole ee)
Die Realität des Orthoschems S (e, ß,...», ©) erfordert, dass keine dieser Deter-
minanten negativ,sei. Die Reihe ihrer Werte nimmt also fortwährend ab, und daher
ist es nicht möglich, dass eine ausser der letzten verschwinde. Man sieht leicht, dass
die Determinanten auch durch Kettenbrüche definiert werden können; denn es ist z. B.
I(a.P,y,d,...n, ©) cos? «
4A(B,y,0,...n, 9) m er cos? ß
cos?y
1.— 1 cos?)
I =
cos?n
"1 — cos?
ae
Aus (1) folgt auch leicht
4(a,ß,...8,67,0)+c08?74(a,ß,...e)=sin’O4A(a, ß,...&,L).
Wenn also A(«&,ß,...e&,&, 2, ©)= 0 ist, so hat man
ANEHBaENE; 7) : 5 AUSTBREE)
ß "7, sin’O=cos’n de
DENE male ae Se Ta...
Zwei Sätze über die mit 4 bezeichneten Funktionen mögen das folgende vor-
bereiten.
1. Es ist
| 4(B,9,...9 9): 4(a,B,Y,...7,0) | =cos®e | 4(9,...9, ©)-4(P,Y,...7, ©) I
| Albıp...n): AlaBı 909) Ay Dee
Um dieses zu beweisen, braucht man nur im Schema links die erste Vertikalzeile von
der zweiten abzuziehen und dann beide Zeilen zu vertauschen, indem man zugleich das
Vorzeichen der Determinante verändert. Wenn man aber die Determinante rechts wieder
so behandelt und dieses Verfahren fortsetzt, so gelangt man zuletzt zur Derminante
4.4;
Ah 52h, KO) | —1—-sin?0 = 008579;
also ist
4(0,B,...97)4(B....n,9)— 48,8, .- .9,9)4 (Bir ».9) — cos: cos" P cos" y...e0s29, (2)
2. Multipliziert man die Gleichungen
Alan DAB &)— 608°. 4,0, ..8),
A(#,9,0,3..&7) = 1 W;0er...6,m) — 6038,20, en),
A (y.0r.. 59,9) — 44,0, ..26:7) 6032 @4(7,0,.8),
4 (9,....69,9, 0) — 4\6,. .. 59,9) — 605.04(0,...6)
resp. mit 4(d,...5,7), —4(d,...d), 4(d,...8), — I(9,0,...Ld),
addiert sie und bezeichnet die Summe links mit @, so hat man
= 408...) 14@,9,6...9+008?B4(8,...)}
— 4(49....d 14(&.--&99)+ 008?04(8,...d)|
= 40,...6n) 29,9--,6) 4.9...) 20, ...5n)—0.
Man hat also die identische Gleichung
en
4,69% 9)... 5)... 9, Ally‘.
= [4848.60 408,...5%9)}2(%...0.. ee re)
Um nun zum eigentlichen Gegenstand dieses Paragraphen überzugehen, setzen
wir den Fall, wo in der Gleichung (1) des vorigen Paragraphen die perissosphärische
Funktion links verschwindet. Es seien «,ß,y,6,...7,4,u ihre 2n Argumente, so giebt
die erwähnte Gleichung die Summe der zwei artiosphärischen Orthoscheme
TECH Oh SEE Oel)
in ganzer Funktion artiosphärischer Orthoscheme niedrigerer Ordnung. Man kann aber
eine in sich zurückkehrende Reihe solcher Gleichungen auf folgendem Wege erhalten.
Die 2n— 1 Argumente «, ß,y,d,...%,4 seien frei im ersten Quadranten ge-
geben, aber so, dass ihre Determinante positiv wird; dann seien drei fernere Argumente
u,»,& durch die Gleichungen
A A, let, Eee rei)
bestimmt. Da nur die Quadrate der Kosinusse hier vorkommen, so steht es uns frei,
auch «,», & im ersten Quadranten zu nehmen. Da 4(y,d,...4, u) positiv ist, so folgt
nach (3) aus den drei Gleichungen (4)
ER OENRENE OT ÜR Ahrens ehe 20)
Ebenso folgt aus den zwei letzten Gleichungen (4) und aus (5) die Gleichung
(Er oo 0):
und so fort; überhaupt verschwindet jede Determinante, welche sich auf 2n successive
Argumente der durch fortwährende Wiederholung der (2n-+- 2)-gliedrigen Periode
@,B, 7, 0,...%, 4, u, », & bezieht. Daher verschwindet auch jedes perissosphärische
Orthoschem, welches einer solchen Determinante entspricht. Wendet man immer die
Gleichung (1) des $ 26 an, so sieht man eine Periode der (2 n +- 2)-artiosphärischen
BEBgScHeme ED, DI a (10 ONE kennen %)
entstehen, wo immer die Summe von zwei unmittelbar auf einander folgenden Gliedern
als ganze Funktion niedrigerer artiosphärischer Orthoscheme gegeben ist. Man kann
also auch entweder die Summe oder den Unterschied von irgend zwei getrennten
Gliedern der Periode auf ähnliche Weise ausdrücken, je nachdem eine gerade oder un-
gerade Zahl von Gliedern dazwischen liest. Wenn im ersten Falle beide Glieder ein-
ander gleich sind, so ist jedes derselben durch niedrigere Orthoscheme ausgedrückt, ein
Umstand, den wir im folgenden Paragraphen betrachten werden.
Wir wollen die drei letzten Argumente u, v, & der Periode durch die unabhängigen
@,ß,y,...%, 4 ausdrücken. Man hat auf der Stelle
ANEHEEZAN)
AN, BERE,
cos? u — on re
wofür man auch die entsprechenden Kettenbrüche setzen kann. Um v zu finden, müssen
wir aus der Gleichung
5 A)
08° 9 — —O—
nr BEN
u eliminieren. Wegen 4 (a, ß, 9, ... 4, u) = 0 giebt uns die Relation (2)
A(0,ß,...mA) A(ß,y9,...A,u) = cos? a cos? ß cos’y...cos”A cos’ u.
Mittelst (6) bekommen wir also
2 cos? « cos? ß cos? Y...cos?A AH B ERZER)
coo’v = ——— —— —— + - ’
EN) AN OHBIREA RZ)
oder endlich
0 cos? @ cos? ß cos? Y...cos? A
cos“ » —= : ’
I(a, PB, 9... IB, 7 2, 4) | (7)
cos? ı IB yn...2A) IB. ..2)
TEEN BIS ZEN)
Zum Schlusse wollen wir den Grund der Periodicität der Argumente in den
Polynomen selbst aufsuchen. Es sei n die gerade Dimensionszahl eines Orthoschems
S(123...n) und ein (n-+-l)-tes Polynom durch die Bedingung 4 (12...n (n+1))=0
bestimmt, sodass das perissosphärische Orthoschem 8 (123...n(n-+1)) verschwindet.
Wenn man nun auch n-+-1 orthogonale Variabeln gebraucht, so kann man doch ihr System
immer so einrichten, dass die n ersten Polynome nur die n Variabeln &,,&3, ... %,
enthalten. Wegen des Verschwindens der Determinante muss aber das Polynom
P„., von den vorigen abhängen und kann daher x,,, auch nicht enthalten. Aus
4(23...n (n+1) (n+-2)) = 0 wird das Gleiche in Beziehung auf p„+s geschlossen,
und so fort. Da also die Variable z,;, nirgends vorkommt, so hat die Betrachtung
sich auf die n-Sphäre zu beschränken. — Wie im Eingang zu $ 25 gezeigt ward, kann
man bei der Darstellung eines Orthoschems die Variabeln immer so wählen, dass das
erste Grenzpolynom nur eine, jedes folgende nur zwei Variabeln und zwar immer eine
neue enthält. Wendet man dieses auf das verschwindende Orthoschem S(123...n(n-+-1))
an, so erhalten die Polynome p,,Ps,...p,„ dieselben Ausdrücke wie in $ 25, dagegen
wird p „ Da ferner S(234...n(n +1) (n-+-2))=0 sein soll, so hat man
= —%
ni
— 8
ein neues Polynom p,+s zu suchen, welches zu 9,,P3,...p,„ orthogonal ist; es ist durch
diese Bedingungen vollkommen bestimmt und wird im allgemeinen alle Variabeln
21,%o,...x,„ enthalten. Soll ein folgendes Polynom, ohne eine neue Variable aufzunehmen,
ZU Pas Pas»: -Prs Pan +ı Orthogonal sein, so erfüllt nur p, diese Bedingung, sodass man
SB4...n (n+- 1) (n—+2) 1)= 0 hat. Wie dies weiter geht, ist klar; wir sehen daraus,
dass auch die Polynome 9, , Pa; - - : Pr» Pat Pax, eine Periode bilden.
$28. Anwendung des vorigen auf die Bestimmung artiosphärischer Orthoscheme
in einigen besondern Fällen.
Es ist leicht zu beweisen, dass überhaupt
AN NEAR... NR) or) 21lo,... 1) U)
ist. Denn nehmen wir an, die Formel sei bis zu einer gewissen Zahl von Argumenten
7, ©,...,4, welche auf & folgen, bereits bewiesen, und denken uns die vorliegende
Gleichung (1) noch einmal mit Weglassung des letzten Arguments A geschrieben, multi-
plizieren diese mit — cos® « und fügen sie der vorigen hinzu, so ergiebt sich offenbar
eine ähnliche Gleichung, worin u als letztes Argument erscheint, und daher die Zahl
der auf & folgenden Argumente r, ©,...%, 4, u um 1 grösser ist als vorhin. Da nun
fo) [o) /R} I oO
die Richtigkeit der Formel (1) für ein einziges auf & folgendes Argument » leicht ein-
© fe oO to} 1
zusehen ist, so ist dieselbe allgemein bewiesen.
I. Vergegenwärtigen wir uns wieder die in $ 27 behandelte Periode von 2n-+2
Argumenten «, ß,y,d,...2, 4, u,»,& und verlangen, dass das (n —2)-te Orthoschem
oO , , ’ u, - {>}
mit dem ersten S (a, ß,...x, 4) direkt zusammenfalle, so ist klar, dass auch die Periode
der Argumente aus zwei direkt kongruenten Hälften bestehen muss; sie sei
o- lo]
&, B, Yı---& £, 7, 9, &, ß, Yı--& = N, ©.
Von den drei Bedingungsgleichungen, denen diese Argumentenreihe genügen muss;
untersuchen wir nur die erste
AED, et) — 0,
mit der Absicht, sie nach cos’ © aufzulösen. Wir finden nach (1)
ER Aa 2. En) cr © Al at) } =
also, da 4 (a, ß,...E) nicht verschwinden darf,
HB ME C032 OA ee) (2)
4
= gl
Machen wir hier cos? », frei, so bekommen wir
4(0,ß,...&,£) — cos? 4(ß,...& 6) — c08?7.4.(a, B,...2)= 0,
oder auch
4(9,0,ß,...8,8) — c08?74(a,ß,...e)—=(,
d. h. die Gleichung (2) koineidiert mit einer ähnlichen, worin die periodische Argumenten-
reihe um ein Glied zurückgeschoben erscheint. Die eine und selbe Gleichung (2) kann
also im ganzen unter n —+-1 Gestalten erscheinen, welche durch eine Art von Kreis-
bewegung der n---1 Argumente in einander übergehen. Da nun die drei Bedingungs-
gleichungen, von denen im Anfang gesprochen wurde, nichts anders als die resp. mit
den Faktoren A (@,ß,...8,4(B,9,...&7), 4A(9,...n, ©) multiplizierte Gleichung (2)
sind, so sind sie alle zugleich mit dieser Gleichung (2) erfüllt. Dass die Gleichung (2)
von der Wahl des Anfangs der Argumentenreihe unabhängig ist, kann auch unmittelbar
eingesehen werden, wenn man ihr die Form
2 c0s @ cosß... cos cos + ls © cosieuw,0 25510 Se 0 Er E03]
— c0S @ 1l — cos ß 0 ) 0 0
0 — cos ß 1 — c0sY 0 0 0
ED oe oe (1 Son — {eljane 1 — 6087
—e08 0... sn Er ES re Bl os
giebt. Damit nun von dem Gesagten eine Anwendung auf die Bestimmung der ortho-
schematischen Funktion
Tom (a, ß; ® ..&, & 7, 9, a, 8% .E)
möglich sei (ein Ausdruck durch artiosphärische Funktionen niedrigerer Ordnung), so
müssen uns die bekannten Ausdrücke für die Summe je zweier successiver Orthoscheme
nach einer Reihe wechselnder Additionen und Subtraktionen auf eine Summe, nicht
auf einen Unterschied, des ersten und (n—-2)-ten Orthoschems führen; deshalb muss n
gerade sein, d. h. die Dimensionszahl der Sphäre muss durch 4 teilbar sein.
Für die Tetrasphäre braucht man drei Argumente «, ß, 7; die Relation (2), welche
sie verbindet, wird
Cosa cos hr 1. cos" al
Das zweite Beispiel der Formel (1) in $ 26 giebt
0 =fla,B,r,0)=f (Bye) + (Fe) HF) 2) - FA - FM) 2
oder:
Fe, ß, y) = (B, Y» a) = — f (e)* Schr 2/ (@) Sri (B) En (9) 2,
I: (B, Y: «) Ze &, ß) — == FB) en (@) Ir 2 T (B) 2 (9) wu 2,
es, +fa,B = -FW)’ +) +) +2) — 3;
hieraus folgt:
2° - LM Lo WIE ie 340)
Für die Oktasphäre braucht man fünf Argumente «, ß, y, d, &; die Relation (2) wird:
1 — cos? « — cos? B — cos?y — cos? d — cos? E-+- cos? @ cos? y —- cos? B cos? d —- cos? Yy cos? e
%
—- cos? d cos? «a — cos? e cos’ ß —= (0.
Diese Gleichung hat das Eigentümliche, dass, wenn ihr «, ß, y, d,e genügen, dann auch
7T r
Tor ß) = 4 (a,ß)
ist. Wenn also eine Lösung für das Orthoschem taugt, so giebt die mit den Komple-
menten ein unmögliches Orthoschem. Um Raum zu gewinnen, lasse ich in der folgenden
Formel die Trennungszeichen zwischen den Argumenten einer Funktion weg.
. er zT
die Komplemente genügen werden. Man bemerke aber, dass 4 (5
Flaßrdea)-A—f@) FlaRrdda+il-FSO)FRFIERh
+) EyIE)- ZSÄaBM?— ge? zwi)
+ 3/71 + FC H-FAAHLAHFD) FH)
+ OF) HFWFERA+FW+SO)FL IH
-FOFErA+FGE)+FWFSOFA+FB) — 2a hy)
2) -2/W IE) HF - FALTEN
FF +FO + +FEO) 1.
Setzt man alle fünf Argumente eimander gleich, so wird die einzig mögliche
A & 1 /ı a 1 5 ne:
Lösung cos’a« = a u! 5)ha=, — 7 aretang 2; der Ausdruck für die okto-
9
sphärische Funktion reduziert sich auf
Reh ga HERHERAHEN— 6A —- 15420 7.
II. Sollten in der Periode der 2n-sphärischen Funktionen zwei successive ver-
kehrt zusammenfallen, z. B. die erste und die zweite, so muss das 2n-te Argument dem
ersten, das (272 — 1)-te dem zweiten, u. s. f., endlich das (n +-1)-te dem n-ten gleich sein.
— % —
Die Argumente seien demnach ß,9,...7, ©, ©, n,...7,ß. Dem ersten ß gehe « voran.
Es müssen dann die zwei Gleichungen
AN B, 2, 2... 9, a N ee
4.(8,9,.1..0.9, 0,00 Sa N nes
erfüllt sein. Wird die erste so geschrieben
AO RICH Te al,
so ist sie gerade die dritte Bedingungsgleichung. Es bleiben also nur zwei Bedingungen
zu erfüllen; und das (2n— 1)-te und (2 » + 2)-te Argument sind einander gleich. Man
hat also im ganzen nur n—-1 verschiedene Argumente «, ß, Y, ... & 7, ©, wovon zwei,
z.B. « und ®, in Funktion der n — 1 übrigen ß,7,...&n bestimmt sind. Die Glei-
chung (6) wird nach (1)
XB,9,0..9,0)4 (m 5 2..9, pP) 00048 9...7) Aa...
=410,9...651)[4& 2...) - 20804, %,...d1=0;
also
N) 2 N ))
2 Ser Ps /5 S - D} 0) = AM 2, Ps»? IE
ed y sen... gar N ame
und hiernach durch blosse Umkehrung der Argumentenreihe
s AN ; An)
co? — Zu cos 2 « — cos? ß ZW
ARE)
was man auch auf einem etwas längeren Wege durch Substitution des schon gefundenen
® in der Gleichung (5) erhält.
Für die Tetrasphäre ist die Periode der Argumente « ßp y ß «; die Bedingungen
sind — cos2« = — cos2y = cos? ß, also «= y, und die Period &ßa«ße« ist nur
ein besondererer Fall der schon oben behandelten Periode aßy.«ßy, für welche die
Gleichungen (3) und (4) bestehen.
Für die Hexasphäre ist die Periode der Argumente aßyddyPße; die Be-
dingungen sind
cos? ß
— ceo8dua = ———— , —cos2d= ——
sin® y sın =
5
cos?y_
’
unter diesen ist:
Bil,
FBrddy)=
!
Elan
FB +FErN)HFWG Ne (B)F (0)
KOHFM-2 FA AFW +FO)+5;
FlkBrdd)=- - FA) F WISH FEN - FMFleBy)
+F@E) LEN +LFJFI HILF - FM +30)
Dre oaoa
die Ausdrücke für die zwei noch übrigen Orthoscheme ergeben sich aus diesen durch
Vertauschung von «, ß, 7, d mit d, y, ß, «.
Sind alle Argumente einander gleich, so folgt aus — cos 2 «@ — cotg” « die Formel
Fr 7T
cs2@«—=1-— Y2 oder cs@—=1:2cos —, und ıman hat
N EN
+
7
=
10757
|
{er}
Sr
[57
I
cos? ß sin? d
a reed
sin? ß cos? d
>= Er — cos2e — ß
sin? 7 — cos? d
sin? 8 — cos? y
Man findet dann zunächst einen Ausdruck für f (By dee dy) und aus diesem Ausdrucke
für f(eßydeed) und f(«a«Pßy dee), von denen ich nur den letzten, der sich durch
Symmetrie auszeichnet, hersetzen will:
FlaaBydee) — —f(ö)fla By) — FBF (Erde) +F)F(aBydE)
— fleeB) fee) 4+-fleBy) fd) — ii By)’ —+fleauBrö)+flBrdee)
+f(@ aß) AFI+HFH)) +f (IE) (Fl) +) FEIN (FA) + FO)
—f(y) (Flaßy) +fY8 E)) + Fa) f (9)? HF) F (BI? — 2 f(laa B) —2f (dee)
— 2 (By 8) — 4f(a) Fe) — EFF LFI IF)
— F)-+FO) 5 AH +FA+FO)) — 17.
III. Wir betrachten noch den Fall besonders, wo alle Argumente einander gleich
sind. Bedeutet « das Argument, so hat man
e + yI — 4 cos? a
2
(= VE
\ I
—M
puren ee)
Yl-—4cos’ «
En or
und, wenn man cos « = „——— setzt,
9 cos 9
sin (n +1) ©
A, = As u 7 Pu
L (2 cos O)* sin 9
N ne . .. _ . . 7T .
Sollen 4,, 4,, 44,... 4„-ı sämtlich positiv, aber 4, = 0 sein, so ist © = Sr die
einzig mögliche Lösung
Für ein verschwindendes ® ist
a n +1 TE
In yn ’ 0,7 Ey ’
also
7U 70 ze 7ı n+1 7T n 1
Anzı Tor ee rar] Gum 005. a
Sea ur In 4° gm-ı In
, 7 7E 7c 7e 70 EN. 1 DE 1 a
Anız (4 a a Me er
$ 29. Ueber das Orthoschem f (3: oe = ia ehe 2) .
er: 3
Satz. Wenn das m-te Argument eines n-sphärischen Orthoschems 2 «,
das vorhergehende und nachfolgende «, alle übrigen aber 7 sind, so ist das
Orthoschem e) mal so gross, wie wenn sein erstes Argument « und alle
ee 5 TE
übrigen sind.
Beweis. Setzt man f(123...m(m-+1)...n) = f. (e), wenn (12) = (23)
-8)=.. = (m—-d) (m —1))= 7, (m —Dm)=e, (m (m + 1)) = 2a,
>
[27
((m +1) (m-++2))= «, ((m-+ 3) (m + 4)) = ((m+4) (m +5))=---= (m —1)n) = =
ist, und insbesondere f («; = = ven: =) Ze): f( a0, = zz .. -Z) —u
hat man zunächst
Aro)=h(le),
weil die Ordnung der Grenzpolynome eines Orthoschems auch umgekehrt werden darf.
Wenn ferner der Kürze wegen
sin «
Cosa — 7 ———
yA sin? «a —1
a
gesetzt wird, so findet man leicht
(m — 1m, 123...(m —2) (m -+1)(m+2)...n)= fr (a),
fm (m 1),123...(m —1) (m +2) m +3)...n) = fi} (a),
Sm) m-+2),123...m(m-+3) m+4)...n)= ft. (a);
und hieraus
OO EN EEE) FREE N)
Für n= m ist. fi («) = (e); fürn =m-+1 ist f7,ı (e) = fx (@); wir müssen
also zuerst f, («) zu reduzieren trachten. Die Gleichung (1) giebt
ae) 2. a da) 0... Q)
Fürn=3 ist f (e)=f(2«)+f(e) —1=3f(e) —1, hingegen f?(e) —
Fo+rG)-1=f@— 5; also
Ss (e) = 3/5 (e).
Burn est def (@))— 12.f (a) +f(2 a)} dAf(e) = 4#f(a) df(e); weil aber
af? (a) = f (a) df («) ist, so folgt hieraus
I a) 2),
Wäre nun der Satz
NONE ae ee nu. el)
für m = n — 2 schon bewiesen, so würde aus (2) folgen d f} (e) = nfu_:(a) df («) =
ndf, («), und hieraus durch Integration
A (&)
Da aber die Gleichung (3) für m = 3 und m — 4 schon bewiesen ist, so gilt sie
allgemein.
Wir kommen jetzt zur Gleichung (1) zurück. Wäre der Satz
Or NO)
für = n — 2 schon zugegeben, so würde aus der Gleichung (1) folgen
a dar
m
also durch Integration
\ 172 n, \
le) v («
lo ORAL!
d.h. der vorige Satz würde auch für © —= n gelten. Nach dem frühern ist aber wirklich
”
m (N B ) v \ om \ » N m-+1
E$=-RW)=-() RO Fr -An@)-(", Rn),
d.h. der fragliche Satz gilt für © = m undö—= m--1. Also gilt er überhaupt.
Wir machen nun von dem bewiesenen Satz folgende spezielle Anwendungen.
il, Men, So 02 == z: — Es ist nach dem vorigen Satz ‚f,! (5) ern (3); da
5 ß 5 In 7 . 5
aber in beiden Orthoschemen die ersten Argumente —- und Dr also supplementär sind,
[> } «
alle folgenden hingegen übereinstimmen, so ist nach dem am Ende von $ 23 Gesagten
.
oder
ofae\ 2 \ nz
In ©) = grides: ( .)
2 IR: 5
und, da 25) — — =>, ist, endlich
[27 oO ..u
5 TOT r Zi an A
In \ el) einen) j ()
2. Fall, wo « = — — Es ist /, (+) — fs 4) und nach $ 23 zugleich
2 Tot; ZU N, B EN le 21 Be al
7 (5 ee =) = jo (ZI); also f, (£) = (2) und da f () =
ist, allgemein
Wenn man rechte Argumente ausschliesst, so sind, für alle Dimensionszahlen über
4, die Formeln (4) und (5) wahrscheinlich die einzigen, worin sowohl alle Argumente
mit dem Kreisumfang kommensurabel, als auch die Werte der orthoschematischen Funk-
tionen rationale Zahlen sind. Der Beweis hiervon scheint mir aber sehr schwer. Die
— 101 —
genannten Formeln sind übrigens leicht mittelst der regulären Polyscheme der n-fachen
Totalität zu verifizieren, indem man dieselben auf eine konzentrische Sphäre projiziert.
Bei der regulären Pyramide zerfällt dann das sphärische Kontinuum in n-1-1 reguläre
Q o , 5 PL 0
Plagioscheme, deren jedes alle seine Argumente gleich ,- hat, und daher in 1.2.3...
7 7T ZT rc us . . EFT
el 3) zerfällt. Dadurch ist die Formel (4) verifiziert.
D . « [27 4
Beim Reciprok-Paralleloschem (3, 3, 3,... 3, 4) wird das sphärische Kontinuum in 2”
, 4
gleiche Orthoscheme S.(
7 .
aller Argumente geteilt;
reguläre Plagioscheme mit dem gemeinschaftlichen Wert ,
jedes entspricht also gerade der Einheit der sphärischen Funktion, und da es nun in
1.2.3...n gleiche Orthoscheme S$,, e2 le. 2, 7) zerfällt, so ist hierdurch auch
die Formel (5) verifiziert.
Auch bei der Tetrasphäre weiss ich keine solche Formeln mit kommensurabeln
Argumenten und rationalem Funktionswert anzugeben, die nicht mit den regulären
Polyschemen der vierfachen Totalität im Zusammenhang wären. Da für diese Dimen-
sionszahl die grösste Mannigfaltigkeit stattfindet, so ist ihr der folgende Paragraph
eigens gewidmet.
$ 30. Rationale tetrasphärische Orthoscheme, deren Argumente rationale Teile
von sr sind.
Aus den allgemeinen Formeln (4) und (5) des vorigen Paragraphen folgen sogleich:
ed Erd
Die für die Periode « ßy « ß y bei der Tetrasphäre in $ 28 gefundene Bedingungs-
gleichung (3), eos? «+ cos? ß-+- cos?’y — 1, hat, abgesehen von Permutationen, nur
5 £ Mi a en TO TC TG S
zwei rationale Lösungen: (7 3’) und (e Br = Jene giebt ausser (2) noch
B}
1 (er. eu iR. 3)
2 = 4 5) 73 nn 5
diese giebt
3 MR en Es 1
IG>5 m ee ee)
af EN TO 1 r\
H (ee ne Eh (2)
— NE a Beer P (6)
Da nach $ 23 die Gleichung
‚(An 9a a\, ‚(m 2a an orl2® © 14
ea) ler re Ahle
> 2
stattfindet, so folgt aus (6):
325
% 2 191 ”
f ( AIR =) zer EI SED ENG
Durch Anwendung von $ 29 ergeben sich aus (4) und (7) die Formeln
Tr er 1 c
Alar3: 35) on’ ee Me
>
[
ol 2
a
ws
co| a
st
|
25
[em By
em
“o
ad
Nimmt man im letzten Orthoschem das zweite Polynom entgegengesetzt, so erhält man
ed ar Per s 191 49
J 5 Se ) u 5, 7215005 150%
nimmt man hier wieder das erste Polynom entgegengesetzt, so erhält man
9 9
f (Gr 23, =) = en Se NEN
Mit Weglassung von (7) hat man also im ganzen 10 kommensurable tetra-
sphärische Orthoscheme mit kommensurabeln, im ersten Quadranten befindlichen Argu-
menten. Ich zweifle sehr, ob es ausser diesen noch andere gäbe, und diese stehen alle
mit den regulären Polyschemen (3, 3, 3), (3, 3, &), (3, 3, 5), (3, 4; 3) im Zusammenhang.
Wendet man die in $ 27 gezeigte Periodenbildung auf die vorliegenden Funktionswerte
an, um daraus neue zu finden, so bekommen diese inkommensurable Argumente.
Um überhaupt keinen Fall zu verschweigen, wo orthoschematische Funktionen
finite Ausdrücke haben, wollen wir auch noch mit der Periodenbildung zunächst an der
Tetrasphäre das Mögliche versuchen.
Setzt man 2 df(,By) =wde+bdß-+cdy, so is
cos € cos P cos y cos @ sin y
sin @ cos y
. ee
c08 — —— — — — —, ‚cool, —
Ysin?® « — cos? ß
Ysin? « — cos? $ Ysin? 3 — cos? y Ysin® 3 — cos? y
— 13 —
Vergleicht man diese Ausdrücke mit den Relationen (6) und (7) in $ 27, so ergiebt sich
. . 7T 7T . . .
die Periode «, ß, 9, „ —4,b, „ — c. Demnach sind oben schon Perioden mit lauter
)
. En . ae at 7T at 7 7T . .
kommensurabeln Gliedern vorgekommen, nämlich: 1. —: lin wohin die
[27 »> [2} [27 +
zz m 3x
=) 1 =
3.80 65)
; r en 9x nn 4 \ = Fe $
Formeln (2) und (3) gehören; 2. a ’> 5, wohin (4), (5) und (6), und 3.
7 RA 7
An
2 = \ r 5 x : ER
Bin... , wohin (10) und (11) gehören. Die Argumente in (1) und (8)
R a 5 5 - 1
geben dagegen Perioden, worin inkommensurable Glieder sich finden; wird cos 24 —
4
2 2 mu 70 0 a ee a her In ei
gesetzt, so sind sie: re 1,24,A und Se hr N 4); man erhält
© € « . E27 « . > .r
daraus die neuen Funktionswerte:
zn rn 2) 12% 7 : s VIER An
= 15" ara h2r) - ge ar
an 2a an A 43 ea
f I Bee a Er
In a PL; 391 MA
u ( ee 900 m’
Te 9r 7 401 ar
Ele nn
D) a 53 ol
fG—-h5 7) = EIN
L >) “) > 300 3
r a (TE TE zT 7% an © 7 ER
$ 51. Deber das Orthoschem al) Rn Tr 3 =) und einige
“ « .) . - [27 «
mit diesem und dem in $ 29 betrachteten in Beziehung stehende Sätze.
Satz. Wenn in einer n-sphärischen orthoschematischen Funktion das
(m — 1)-te, m-te, (m —1)-te und (m —+ 2)-te Argument der Reihe nach
E4 E14 EN 5 T . & 5 5 n—1
—-,@,& ‚alle übrigen aber — sind, so ist die Funktion mal so gross,
4 4 oO 3 ’ m 5
TT
4
Beweis. Wird die zuerst genannte Funktion mit 9) («) bezeichnet, so muss
folgerecht die zweite durch g («) dargestellt werden. Setzt man
. . TC .
wie wenn das erste Argument «, das zweite — und alle folgenden -, sind.
.)
sin «
(RL TE ———
y2 (2 siın?« — 1)
— 14 —
m
und lässt f} («) dasselbe bedeuten wie in $ 29, so findet man
d.0% (e) = Mer (a) + fr: (a) } df («),
also nach dem Satz des angeführten Paragraphen
ad) +), Am=@ ar)
m —1 m
oder, da d g} («) = fr. (a) d.f (e) ist, durch Integration
tn)
Mm
was zu beweisen war
Tr TC 7e 7 7
ee re] a
ee
Tr
ee E 7 ET 7% il 1
Die in $ 30 behandelten Perioden —» und =» = >’ Arc Cos (),
[7 [27 [27 [27 za &
1 1 1 5 en . a E
are cos ( 7 ): „ Arc cos ( ) sind besondere Fälle zweier allgemeiner Perioden, welche so
4
definiert werden:
. . T.» u .
1. Folgen n— 1 Argumente, deren jedes gleich „, ist, auf einander,
; | t 4 i
und man setzt cos24 = 7,50 werden jene Argumente durch die drei darauf
folgenden A, 24,A zur Periode ergänzt.
TC . T .
2. Folgen n — 2 Argumente „ und eines auf einander, und man setzt
3
Ai & z 3 =
cos u — ) a werden jene Argumente durch u,u, , zur Periode ergänzt.
Die Beweise hierfür sind aus $ 28, III und $ 27, (6) und (7) zu entnehmen.
Zur Bestimmung der Funktionen, welche diesen Perioden entsprechen, führen
ausser dem Satz von $ 29 und dem ersten dieses Paragraphen folgende Sätze.
I. Sind alle Argumente eines n-sphärischen Plagioschems 2 «, dasselbe also
regulär, so zerfällt es von seinem sphärischen Centrum aus inl.2.3...n Örthoscheme,
. . n . rd
deren jedes als erstes Argument «@ und die n — 2 folgenden gleich „ hat und daher der
[27
Funktion /? («) entspricht.
Wird nun hierauf die Gleichung (1) des $ 24 angewandt, so sind die dortigen
Tan durch" Em 17 («)
en+l
ar ee Bo
Im—2i
— 15 —
zu ersetzen, wodurch man erhält
an («) = > (= 1y)E Afanı 2; («),
i—0
wenn die Koeffizienten A durch tang x = Y A,;x°'*' definiert snd. Wenn also
ı Re
cos 2% — ,, ist, so hat man
a A) Aa ad) Alena Aa A:
II. Sind die Stücke eines n-sphärischen regulären Polyschems nach dem Cha-
rakter (3,3...3,4) geordnet und alle Winkel zwischen je zwei angrenzenden Peri-
schemen 2 «, so zerfällt dasselbe von seinem sphärischen Centrum aus in 2”! con-
gruente Plagioscheme; von den n Perischemen eines solchen bildet eines (die Basis) mit
allen übrigen das Argument a, während je zwei von diesen zu einander orthogonal sind.
Ein solches Plagioschem zerfällt daher von seiner Spitze aus in (n — 1)! Orthoscheme,
Tr . . TE .
Zu die n— 3 folgenden sämtlich 2 sind.
Das erwähnte Plagioschem, durch die n-sphärische Einheit gemessen, beträgt also
(n — 1)! 9 (e).
bei deren jedem die zwei ersten Argumente «,
Wird nun hierauf der Satz des $ 24 angewandt, so hat man
D) 5 ’
Fnrı= (Aan)!gurı (e),
sr ur an RO REN! / ‚res an
N ee "gan 2, (& In—2i
en)! v an
— @i+1) Ian 2: («) = (3 7
zu setzen, und man erhält
i=n—
rn =D CV Ag. + Do
i=_0
wenn die Koeffizienten A und ( durch die Gleichungen
n—=@ 1
De DE N =
n—0
definiert sind.
.
Ist cos u = Vz. so hat man
Ian (u) = Aı g2u-: (e) — Argin-ı We 1). 0.
— 106 —
as . 7e 1 Du
Kirn 2 Ewirdens— 33 also, da A, = er (= „ıst,
REN a N ze fferı Se!
9 bs) = a n) rl (4) Te
was mit der Formel (3) in $ 30 übereinstimmt.
$ 92. Ueber sphärische Perischeme.
n
Wir haben bisher uur solche Integrale | dzdydz..„(@’+y+--<1l,n>0,
Ppı > 9,...) betrachtet, wo die Zahl der Grenzpolynome p der Dimensionszahl n gleich
war. Es liegt uns also noch die Untersuchung der zwei Fälle ob, wo jene Zahl der
homogenen Grenzpolynome kleiner oder grösser als n ist.
Der erste Fall bietet gar keine Schwierigkeit dar. Sind nämlich nur n — m
homogene und lineare Polynome p,, Ps,--.P,_„ mit n Variabeln gegeben, welche das
Integral
| dadydz... — EA DEE Den) | dzdyd2...
en a a
em ATI ae il), el 55:
begrenzen, so braucht man nur die Variabeln orthogonal so zu transformieren, dass die
gegebenen Grenzpolynome nur » — m derselben enthalten, und dann das in $ 23 ge-
zeigte Verfahren anzuwenden, um
N a on)
zu bekommen, wodurch das vorgeleste n-fache Integral mit bloss n — m Grenzpolynomen
auf eine (n — m)-sphärische plagioschematische Funktion zurückgeführt ist.
Im zweiten Fall, wo die Zahl der Grenzpolynome des n-fachen Integrals die
Dimensionszahl n übertrifft, nennen wir das entsprechende Stück des n-sphärischen
Kontinuums ein n-sphärisches Polyschem und denken uns die Anordnung seiner
Perischeme in ähnlicher Weise gegeben wie bei einem linearen Polyschem der (n — 1)-
fachen Totalität. Wie nun dieses nach $ 11 in lauter Pyramiden (n-Scheme) zerlegt
werden kann, welche eine gegebene (innere) Lösung zur gemeinschaftlichen Spitze haben,
gerade so kann auch jedes n-sphärische Polyschem in lauter Plagioscheme zerlegt werden.
Wenden wir jetzt $ 22 an, um das Differential der »-sphärischen polyschematischen
Funktion zu bestimmen, und messen der grössern Einfachheit wegen alle vorkommenden
— 17 —
Argumente oder Winkel je zweier Polynome durch den Quadranten, und die (n —2)-
sphärischen Perischeme durch das (n — 2)-sphärische Orthoschem mit lauter rechten
Argumenten, so bekommen wir ein Aggregat von Produkten je eines plagioschematischen
(n — 2)-sphärischen Perischems und des Differentials des entsprechenden Arguments.
Von den Grenzpolynomen jedes durch die Teilung entstandenen Plagioschems ist eines
(p) mit dem gegebenen Polyschem gemein; die übrigen (q) scheiden dasselbe von den
angrenzenden Plagioschemen; unter seinen (n— 2)-sphärischen Perischemen können wir
daher innere, welche je zwei Gleichungen, wie g= 0, q =(0, und äussere, welche
je zwei Gleichungen, wie p=0, q= 0, entsprechen, unterscheiden. Die innern Peri-
scheme sind dreien oder mehreren Polynomen q, worunter nur zwei unabhängige sind,
gemein, weshalb die Summe der entsprechenden Argumente, wie z. B.
ZW = NM) +Z, -E)+Z@, - Ed )+Z2@",-g,
immer — 4, und daher die Summe ihrer Differentiale gleich Null ist, so dass die be-
treffenden Glieder des Aggregats sich aufheben. Einem äussern Perischem (p = 0, q = 0)
entsprechen entweder zwei supplementäre Argumente / (p,g) und / (p, —q), deren
Summe 2, das Differential also 0 ist, so dass die entsprechenden Glieder des Aggregats
sich aufheben; oder, wenn g nur von zwei Polynomen p, p abhängt, so entsprechen
demselben äussern Perischem die Argumente / (p,q) und / (— q,p'), deren Summe
Z (p, p) ein Argument des gegebenen Polyschems ist. Denkt man sich die be-
treffende heduktion des Aggregats vollzogen, so wird man im allgemeinen mehrere
Produkte finden, welche dasselbe Differential eines Arguments des Polyschems zum
Faktor haben, und dann wird die Summe der andern Faktoren ein ganzes (n — 2)-
sphärisches Perischem des gegebenen Polyschems sein, indem mehrere durch die Teilung
entstandene plagioschematische Perischeme sich zu einem polyschematischen zusammen-
setzen. Eine solche Zusammensetzung findet indes erst für n=5 statt. Diese An-
deutungen, welche zur Vermeidung von Weitläufigkeit die Stelle eines vollständigen
Beweises ersetzen sollen, berechtigen zu dem Schlusse:
Das vollständige Differential eines n-sphärischen Polyschems ist
gleich der Summe der Produkte aller seiner (n— 2)-sphärischen Perischeme
mit den Differentialen der entsprechenden Argumente.
Wären nun die Argumente wirklich alle unter sich unabhängig, so könnte man
die (n — 2)-sphärischen Perischeme als partielle Differentialkoeffizienten des n-sphärischen
Polyschems betrachten. Dies gilt indes nur für die Tetrasphäre. Für die Trisphäre
ist die Zahl der Argumente zu klein, für n >4 ist sie zu gross.
Ist nämlich ın die Zahl der Winkel eines Kugelvielecks, so ist bekanntlich 2m — 3
die Zahl seiner wesentlichen Bestimmungsstücke. Ueberhaupt ist die Zahl der wesent-
— 18 —
lichen Data eines n-sphärischen Polyschems derjenigen für ein lineares Polyschem der
(n — 1)-fachen Totalität gleich, wenn die Anordnung der Perischeme bei beiden
übereinstimmt. Wir wollen daher diese letzte Zahl zu berechnen suchen.
Ist y die Zahl aller (» — 1)-fachen linearen Kontinuen, welche ein Polyschem
der n-fachen Totalität begrenzen, und gehen h derselben durch ein erstes Eck, h durch
ein anderes, %’ durch ein drittes, u.s.f.; so sind von den h Polynomen, welche dem
ersten Eck entsprechen, A — n von den übrigen abhängig, was für h — n Bedingungen
zählt, u.s.f. Man wird sich bald überzeugen, dass keine von diesen Bedingungen über-
flüssig ist, und dass alle zusammen gerade hinreichen, um die Anordnung der Teile des
Polyschems auszudrücken. Da nun n die Zahl der wesentlichen Elemente einer linearen
Gleichung mit n Variabeln, und y (n-+-1) die Zahl der Data ist, durch welche irgend
2
ein orthogonales System der Variabeln bestimmt wird, so bekommen wir
ng — (kh—n) — (lH —n) — (h’ —n) — ete. — = n (n-H-1)
als Zahl der wesentlichen Data des Polyschems, d. h.:
Die Zahl der Bestimmungsstücke eines linearen Polyschems der n-fachen
Totalität ist gleich der n-fachen Summe der Zahl aller (na— 1)-fachen Peri-
scheme und derjenigen aller Ecken, vermindert um die Summe der Ecken-
® : : 1
zahlen eines jeden (n — 1)-fachen Perischems und um, n (n+-1).
Wenn für n=3 die Zahlen der Ecken, Kanten und Vielecke eines Polyeders
mit do, d,, d, bezeichnet werden, so ist die Eckenzahl jedes Perischems oder Vielecks
seiner Seitenzahl gleich, die Summe dieser Zahlen also auch gleich der Summe der
Zahlen der durch jede Kante gehenden Perischeme, d.h. gleich 2a,; demnach ist die
Zahl der Data des Polyeders gleich
3 +) — 2, —6=-I3mw —- u +, - In —M.
Es folgt hieraus, dass ein räumliches Polyeder durch seine Kanten gerade bestimmt ist,
ebenso ein tetrasphärisches Polyschem durch seine Seiten oder auch durch die Argu-
mente, welche von je zweien sphärischen Vielecken an der gemeinschaftlichen Seite
eingeschlossen werden.
Denken wir uns alle Kanten eines linearen Polyschems der vierfachen Totalität
gegeben, so ist nach dem vorigen jedes der polyedrischen Perischeme vollständig be-
stimmt. Da aber jedes Vieleck zweien Polyedern gemein ist, so sind unter seinen
Winkeln die, welche die Dreizahl übersteigen, doppelt bestimmt. Beschreibt man jetzt
um irgend ein Eck des gegebenen Polyschems eine Tetrasphäre, so schneidet diese die
nötigenfalls verlängerten Räume der in jenem zusammentreffenden Polyeder in einem
— 109 —
das Eck charakterisierenden tetrasphärischen Polyschem, in dessen Umschluss bereits
alle Kugelvielecke vollständig bekannt sind. Daher ist nach dem obigen auch das tetra-
sphärische Polyschem selbst vollständig bestimmt, namentlich seine Argumente, welche
mit denen des ursprünglichen linearen Polyschems zusammenfallen. Also ist auch dieses
in allen seinen Teilen wenigstens hinreichend bestimmt.
Führt man auf eine Kante desselben einen normalen Raum, so schneidet derselbe
die in der Kante zusammengrenzenden polyedrischen Perischeme in einem gewöhnlichen
Körperwinkel, und dieser wird durch das vorhin beschriebene Verfahren von beiden die
Kante begrenzenden Ecken her zweimal bestimmt. Inwiefern aber hier doppelte Be-
stimmung der Stücke des genannten Körperwinkels stattfindet, bin ich nicht imstande,
zu entscheiden.
Die vorige Erörterung berechtigt uns nur, zu sagen, dass ein lineares Polyschem
der vierfachen Totalität durch seine Kanten immer wenigstens bestimmt ist; und wir
dürfen noch beifügen, dass, wenn die zweifachen Perischeme nicht lauter Dreiecke sind,
dann die Zahl der Kanten diejenige seiner wesentlichen Bestimmungsstücke gewiss über-
trifft. Es ist aber sehr wahrscheinlich, dass die Gleichheit beider Zahlen nur da
stattfindet, wo sie unmittelbar evident ist, beim Pentaschem, und dass hingegen bei
jedem andern linearen Polyschem der vierfachen Totalität die Zahl der Kanten grösser
ist als diejenige der wesentlichen Bestimmungsstücke.
In Ermangelung eines strengen Beweises kann man diesen Satz im einzelnen
z. B. durch die in $ 17 für die regulären Polyscheme der vierfachen Totalität gegebenen
Zahlen bestätigen.
Für höhere Dimensionszahlen über 4 ist dasselbe nach einer ganz natürlichen
Induktion in noch grösserem Masse zu erwarten.
Tragen wir nun diese Betrachtungen auf sphärische Polyscheme über, deren
Dimensionszahl n grösser als 4 ist, indem wir zugleich nach Art der reciproken Be-
ziehung die Ecken mit den (rn — 1)-sphärischen Perischemen, überhaupt die m-sphärischen
Perischeme immer mit den (n — ın — 1)-sphärischen vertauschen, so sehen wir, dass die
Zahl der (n — 2)-sphärischen Perischeme, oder, wenn man will, der daran liegenden
Argumente, nicht kleiner als die Zahl der wesentlichen Bestimmungsstücke des n-sphä-
rischen Polyschems sein kann, und finden es wahrscheinlich, dass mit Ausnahme des
Plagioschems jene Zahl immer grösser ist als diese. Während also ein tetrasphärisches
Polyschem immer durch seine Argumente gerade bestimmt ist, so ist dagegen höchst
wahrscheinlich von da hinweg jedes polysphärische Polyschem durch seine Argumente
mehr als bestimmt.
So wie in $ 24 jedes perissosphärische Plagioschem durch artiosphärische von
niedrigerer Ordnung ausgedrückt ward, ohne dass man einer Berechnung neuer Argu-
mente bedurfte, so vermute ich, dass im allgemeinen jedes perissosphärische Polyschem
durch artiosphärische Polyscheme niedrigerer Ordnung, von denen keines neue Argumente
— 110 —
hat, wird ausgedrückt werden können, ohne dass man eine Zerfällung des gegebenen
Polyschems in Plagioscheme vorzunehmen braucht. Wenn wir hierüber eine Weile
näher eintreten, so nehmen wir der Einfachheit wegen auf jeder Polysphäre das Orthoschem
mit lauter rechten Argumenten als Einheit des Masses an, also z. B. den Quadranten
als Einheit der Winkel oder der Argumente.
Das trisphärische Polyschem oder das Kugelvieleck ist bekanntlich gleich der
Summe seiner Winkel minus seine doppelte Seitenzahl plus 4. Sind p,,Ps,...?,„ die
Grenzpolynome, welche der Reihe nach den Seiten entsprechen, so kann man diesen
Satz durch die Formel
fe (P:22: 2) =F (Bm) + FDP) ++ F (Pan En) + mp) am
oder kurz durch
I (28 P,P',..)„=4-2 [2 — f(p, p' Eck) N
ausdrücken.
Satz. Sind p,p',p",p",... die Grenzpolynome eines pentasphärischen Polyschems
I (m p,P',p",p"”,...), und bezeichnet f, (p,9,P",p”,... Eck) das tetrasphärische Poly-
schem, welches von allen ein Eck bildenden Polynomen begrenzt wird, f(p,p' Vieleck)
das disphärische Plagioschem oder das von zweien Polynomen p,p, welche ein im
Umschluss vorhandenes sphärisches m-Eck bestimmen, eingeschlossene Argument, so ist
LS (29 ,9',2",2”,..)= —- 28 —fı (pP ,P',P",... Eck) +2 Z(m — 2) (2—f(p,p' Vieleck)) + 16
— 2f, (9, PP »P" Eck) — 228 (m — 2) f(p,P Vieleck) +4Sım — 8b, — 8b, +16,
wenn by, b,, by, b, die Zahlen der Ecken, Seiten, Vielecke, tetrasphärischen Perischeme
des Polyschems f, bedeuten.
Beweis. Indem wir nach und nach vom Einfachern zum Zusammengesetztern
überzugehen beabsichtigen, setzen wir zuerst ein Polyschem, begrenzt von den Polynomen
P,P, >48 ---Q,, und zwar so, dass unter den mit q bezeichneten nur 3 unabhängige
sind, und alle zusammen innerhalb des trisphärischen Perischems (P=0, p—0) ein
Kugelvieleck bilden. Man wähle innerhalb desselben eine beliebige Lösung und lege
durch diese, jedes Eck des Vielecks und die zwei übrigen Ecken des Polyschems die
Polynome 7,,75,...r3, welche das ganze in m Plagioscheme zerschneiden. Unter diesen
Polynomen r werden dann nur zwei unabhängige sein, und », wird zugleich mit q,, 9,
ferner r, zugleich mit 9,,9,, u. Ss. f., endlich r,, zugleich mit q,,q, verschwinden. Für
eines dieser Plagioscheme hat man nun z. B.
(1)
— 11 —
Is (P, P, > "ms ur] r,) =fj (& > Is Kr r,) cn (P, I» Yns Tu N)
fa (P, Pr Im — r,) +fi (P,P, Hr) Se (PP; 2: 71)
FRI 2f(P, P) Im; a 9) 19: 2/(» N) 135 2/(P, n) cr, 2f(P, zu, r,)
Fo 2f(» ra) —25(D; 77 2) r= 2, in) E35 2/(q; TzR =) on DE (Ur: Ps a) == 16. (2)
Man ersetze hier 9,,”,, —?, durch 9,7, — ?,, durch 95,9%, — 73, u. S. f., endlich
durch q,,”%- 1; — 7, und summiere. Da alsdann
a ern RI (E00, Dick),
afı (P,», an r,;) > 4f(P,»),
AP». n)1a&20n)- A (PD9N,%)
20 er calan)
(a; =) +f(@: r1) —f(q ‚ Te),
af, rn)=4
ist, so folgt
ir (P,p, 4. da» ee 4m) = /f; (B, 1» 13» OUEO Im) Sl (p qı $) Aa; wei Am) SF af, emp, Is + )
— 2 (m—2)f(P,p) - 22f(PR, a) — 22, a) —-—22f, u) +8m—8. .. 08)
Die Polynome », 91,92; ---%, welche zusammen nur 4 unabhängige Variabeln
repräsentieren, begrenzen für sich allein ein tetrasphärisches Polyschem, das in Beziehung
auf die Anordnung seiner Stücke einer räumlichen m-seitigen Pyramide zu vergleichen
ist. So wie nın im Raume jedes Polyeder von einem innern Punkte aus in lauter
Pyramiden zerlegt werden kann, welche diesen Punkt zur gemeinschaftlichen Spitze und
die vieleckigen Flächen des Polyeders zu Basen haben, so kann auch das gleiche mit
jedem tetrasphärischen Polyschem geschehen. Die Polynome, welche dasselbe begrenzen,
seien 9,9 ,p',p",... und mögen, wenn auch explizite 5 Variabeln darin vorkommen,
doch wesentlich nur 4 unabhängige Variabeln repräsentieren. Wir können uns dann
eine besondere Art von pentasphärischem Polyschem, f, (P,p,p,pP',pP",...), denken,
worin die Gleichung P= 0 gleichsam als Basis ein tetrasphärisches Polyschem von all-
gemeiner Natur, und die Gleichungen » = 0, p =0, pP’ —=0, pP" —=0,... die zugehörige
Spitze darstellen. Wird die Basis von irgend einer innern Lösung aus in pyramiden-
artige tetrasphärische Polyscheme zerlegt, so wird dieser Zerlegung auch eine des penta-
sphärischen Polyschems entsprechen, und für jeden Teil dieses letzten eine Gleichung
wie (3) bestehen. Bei der Summierung dieser Gleichungen hat man dann
zZ, (B, ON) —S:
ZT; (D, I» dor In) =/f (pP, v, 2, 2, 2. A)
Z2/(P,9, 44 )= X (f (Pr. N)-tf(Br,d,- d)+ (Pre, —d") +ete.),
wenn die Polynome p,p',p',... zusammen ein Eck der Basis bilden, also nur 3 Va-
riabeln repräsentieren, und die Polynome q,9',q',... den durch dieses Eck gehenden
Teilungen entsprechen und daher nur 2 Variabeln repräsentieren; wenn ferner das dem
Aggregat vorgesetzte Summenzeichen sich auf alle Ecken der Basis bezieht; also endlich
—= Df, (P,p,p,p",... Eck der Basis);
SPBd-+f/(B—-D=23 also Z&/(P,g;) = der doppelten Zahl der Basis = Im;
In -+f(P, —-M=/(p,p), wenn das Paar Gleichungen p=(0, p = 0 einer
Seite der Basis entspricht;
Z22/ (9, Q:41) = der vierfachen Zahl der Ecken der Basis;
also zuletzt, imdem man die Zahlen der Ecken, Seiten und Vielecke der Basis
mit Cy,C,,c bezeichnet und die Glieder — 8%, + Sc —8,= — 16 setzt,
h(P,2:2,9,%",--)=Ah(BPıP",P"s-..)+ 2% (BP, 9:P),P", ... Eck der Basis)
—23(m —2)f(P,p) —2Ef(p,p Seite der Basis) +2 2m —8. . .....
Sind endlich P, P', P', P", P'’,... die Grenzpolynome eines ganz beliebigen
pentasphärischen Polyschems, so kann dieses von irgend einer innern Lösung aus in
solche Polyscheme geteilt werden, wie das, welches wir soeben betrachtet haben.
Werden dann die Polynome, welche die Teilung bewirken, wie vorhin, durch p be-
zeichnet, so hat man bei der Summation der Gleichung (4):
&f, (pP, P,P’,P",... Basis) — dem totalen tetrasphärischen Kontinuum — 16,
ZXf,(P,p,p',p',... Eck der Basis), (P, P', P', P',... Eck des pentasph. Polyschems),
(PP) +JF(P',—p)=J(P,P' Vieleck des Polyschems);
ferner, wenn die Polynome p,p',p",... einer und derselben Seite des Polyschems ent-
sprechen, also alle zusammen nur zwei Variabeln repräsentieren,
Im) HF -P)HFE,—P)rete—t,
folglich
ZX/(p,p Seite der Basis) — der vierfachen Seitenzahl des pentasph. Polyschems.
Wenn man endlich die Zahlen der Ecken, Seiten, Vielecke, tetrasphärischen Perischeme
des gegebenen pentasphärischen Polyschems mit b,,b,,dz3,b, bezeichnet und die Sum-
mation der Gleichung (4) ausführt, so erhält man
SB, PET DE ZTBIENPIIBE 2 nole)
—22(m —2)f(P,P' Vieleck) +4 2m — 8b, — 8b, +16,
113 —
wo m die Zahl der Seiten eines Vielecks bezeichnet. Da b, — b, --b, — b, = 0 ist, so
kann man dieser Gleichung auch die Form
EP PIE SPP ER BER OBERE,
— 2 8(m — 2) f(P, P' Vieleck) +4 (EZm— 2 b,) +16
—38(m —2) !2— f(PBP' Vieleck)|
a 55 18 SHARP PUND A RAM Eck) —+- 16
geben, wo die erste Summe sich auf alle Vielecke, die zweite auf alle Ecken des ge-
gebenen pentasphärischen Polyschems erstreckt. Diese Gleichung stimmt mit der zu
beweisenden (1) vollkommen überein.
So wie nun die Formel für das Kugelvieleck den Euler'schen Satz a, — ı, +4, —=2
giebt, wenn man sie auf das durch Projektion eines Polyeders auf eine Kugelfläche ge-
bildete Netz anwendet, so führt auch die Formel (1) auf den Satz a, — a, +4, —a,+a, = 2,
wenn man sie auf das pentasphärische Netz anwendet, welches durch Projektion eines
linearen Polyschems der fünffachen Totalität entsteht.
Das gegebene Polyschem (»°) habe a, Ecken, a, Kanten, «a, Vielecke, «a, Po-
lyeder, a, vierfache Polyscheme;
irgend ein vierfaches Perischem desselben habe b, Ecken, b, Kanten, b, Vielecke,
b, Polyeder;
ein Polyeder desselben habe c, Ecken, ce, Kanten, c, Vielecke; in «diesem grenzen
2 vierfache Perischeme zusammen;
ein Vieleck habe d Ecken, also auch d Seiten; es sei gemein e Polyedern, also
auch e vierfachen Perischemen;
eine Kante hat immer 2 Ecken; sie sei gemein f, Vielecken, /, Polyedern,
Ja Perischemen;
ein Eck sei gemein y, Kanten, y, Vielecken, g, Polyedern, 9, Perischemen.
Dann ist
En 20 I, a —>ie, al
DIE 2 Den Def Silo 26,
DS rl;
2a rn = 96,
= n u) Aue
u bh +, -— 1, 0, 9-4 +98 =23 A Art
u —
Wird nun die Gleichung (1), worin m durch d zu ersetzen ist, über das ganze
pentasphärische Netz summiert, so geben je diejenigen /, zusammen, welche einem und
demselben Eck des Netzes entsprechen, den Wert des totalen tetrasphärischen Kon-
tinuums oder 16; aus &/, (p,P,P',p",... Eck) wird daher 16a,.
Alle / (p, p' Vieleck) zusammen, welche einem und demselben Vieleck entsprechen,
geben 4. Aus — 2 2(d—2)f(p,p Vieleck) -— S2(d—2)=—82d+-16a,.
Was das folgende Glied 4 2d betrifft, so wird im ganzen jedes d eines Vielecks
so oft gezählt, als vierfache Perischeme dieses Vieleck gemein haben, also e mal. Aus
42 d wird demnach 4 &de. Da aber de auch das Produkt der Zahl der Polyeder,
welche ein Vieleck gemein haben, mit seiner Seitenzahl ist, so wird &de auch erhalten,
indem man die Seitenzahlen aller Vielecke eines Polyeders addiert, was 2c, giebt, und
dann die so von allen Polyedern erhaltenen Zahlen summiert; folglich ist 2de—=2XFc..
Aus 4 &d wird also zuletzt Sc.
Die Summen der noch übrigen Glieder ergeben sich unmittelbar. Da nun 32 das
Mass des totalen pentasphärischen Kontinuums ist, so erhält man:
2=16,— 88d+16, +83. — 8231, —S!b,+16a,.. . . 6)
Nun ist
—Id+ ao = -!fh +: = ?’h- 24%
2b, +2, =! +2), =! +20,
Demnach verwandelt sich die Gleichung (5) in
2=16%, + 16,160 - 160, —-16%,,
oder
oh + —- ta = 2,
was zu verifizieren war.
Das stufenweise Verfahren, welches wir bei der Konstruktion des Ausdrucks
eines ganz beliebigen pentasphärischen Polyschems befolgt haben, wird desto länger und
verwickelter, je höher die Ordnung der Perissosphäre steigt, und ist wohl kaum einer
Verallgemeinerung fähig. Wendet man dasselbe noch auf das heptasphärische Polyschem
an, wobei man, vom Plagioschem ausgehend, noch fünf andere Stufen durchlaufen muss,
so gewähren die gefundenen Ausdrücke für das trisphärische, pentasphärische und hepta-
sphärische Polyschem eine hinreichende Induktion, um aus denselben auf die Form des
allgemeinen Ausdrucks für irgend ein perissosphärisches Polyschem zu schliessen. Wir
setzen nämlich für ein (2n-4- 1)-sphärisches Polyschem den Ausdruck
Ianzı = fon + 2A fon-2+ .r = I Are = "r +2 An-ı ft Arnzı- (6)
115
Die im allgemeinen Glied angezeigte Summation erstreckt sich auf alle (2m +1)-
sphärischen Perischeme; einem jeden derselben kommt eine ganze (positive oder negative)
Zahl A,„;+. eigentümlich zu, welche nur von der Zahl und Anordnung der Teile dieses
Perischems, keineswegs aber von seinen Argumenten abhängt; und das mit dieser Zahl
multiplizierte f»._.,. bedeutet dasjenige (An — 2 m)-sphärische Polyschem, welches von
allen Grenzpolynomen, deren Verschwinden das (2m --1)-sphärische Kontinuum des be-
trachteten Perischems bestimmt, gebildet oder umschlossen wird. Es ist z. B. immer
4, =1, ferner 4, =4 — die doppelte Anzahl der Ecken des betreffenden Kugelvielecks
(trisphärischen Perischems). Die Richtigkeit der Form des Ausdrucks (6) muss ebenso
durch Differentiation bewiesen werden, wie es in $ 24 für die Gleichung (1) geschah;
wir wollen uns deshalb nicht länger dabei aufhalten, sondern gehen sogleich zur Be-
stimmung der Integrationskonstanten 4,,,, über. Lassen wir alle Grenzpolynome des
Polyschems f: „. ı , mit Inbegriff des Vorzeichens, koinzidieren, so wird dasselbe gleich dem
halben (2r +-1)-sphärischen Kontinuum, also gleich 2°"; ebenso wird f„_.. = 2" """";
man hat also, wenn & A, die Zahl der Ecken des Polyschems bezeichnet,
Ba DL et DT DEAL —: a 2 Armzı Enge Dem,
Die mit A bezeichneten Konstanten sind also immer durch Rekursionsformeln zu be-
stimmen, und hiermit ist unsre Aufgabe vollständig gelöst. Wahrscheinlich ist (— 1)"
das Vorzeichen von A,„+1; doch sehe ich mich ausser Stand, diese Vermutung zu be-
weisen.
Am Ende dieses Paragraphen will ich noch eine merkwürdige Eigentümlichkeit
tetrasphärischer Polyscheme erwähnen. Werden auf der positiven Seite eines jeden
Grenzkontinuums eines gegebenen tetrasphärischen Polyschems /, Radien normal darauf
gezogen, so bestimmen deren Endpunkte ein zu jenem reciprokes Polyschem F\,, dessen
Ecken, Seiten, Vielecke resp. den Vielecken, Seiten, Ecken von /, entsprechen, und
namentlich ist jedes Argument von F, das Supplement der entsprechenden Seite von f,,
und umgekehrt. Wenn nun irgend ein Argument von f, mit «, und die Seite, an welcher
es liegt, mit 4 bezeichnet wird, so ist
folglich
K£+M)=—d2R—-%)%:
eine leicht zu integrierende Differentialgleichung. Um die Integrationskonstante zu be-
stimmen, nehmen wir die Seiten von /, verschwindend klein an; dann werden alle Ar-
— 116
gumente von F, dem Halbkreis gleich, und die Grenzpolynome von Z', sämtlich, mit
Inbegrifl des Vorzeichens, identisch; es ist also zugleich f, =0 und F, = dem halben
tetrasphärischen Kontinuum = 8. Hiedurch ist die Integrationskonstante bestimmt, und
man hat allgemein
> a B : E 1 .
Ersetzt man die tetrasphärische Einheit durch ihren absoluten Wert —, so erhält man
für die Summe zweier reciproker tetrasphärischer Polyscheme den Ausdruck
9 I
7° — 2 (m —o)u.
$ 33. Ueber reguläre sphärtsche Polyscheme,
Die tetrasphärischen regulären Polyscheme entsprechen in Beziehung auf
Zahl und Anordnung ihrer Teile genau den regulären Polyedern des Raums. Sind die
trisphärischen Perischeme eines solchen lauter kongruente reguläre m-Ecke, deren je n
in einem ebenfalls regulären Eck zusammentreffen, und sind alle Argumente gleich 2 «,
so soll das Polyschem mit P,,,. (2 «) bezeichnet werden. Man ziehe aus seinem sphä-
rischen Centrum O einen Kreisbogen O0 A normal auf ein trisphärisches Perischem, so
wird der Fusspunkt A das Centrum dieses Perischems sein; von A aus ziehe man den
Kreisbogen A A, normal auf eine Seite BB’ des Perischems, so wird der Fusspunkt 4,
die Mitte von BB’ sein. Dann ist AO BA, ein Örthoschem, worin die an den Seiten
0 4,, A, A, A B liegenden Argumente rechte und die an den Seiten 40, OB,OB, BA,
liegenden resp. =. = « sind; der Wert des Orthoschems ist also f, 4; z e). Je
2 m Orthoscheme setzen sich zu einem pyramidalen Polyschem zusammen, welches O
zur Spitze und ein Vieleck zur Basis hat; und dieses ist wiederum im ganzen regulären
Polyschem so oft enthalten, als die Zahl An: Am -+-2n — mn) seiner trisphärischen
Perischeme anzeigt; folglich ist
De) —
( 714 96
ah (. m «) 5 5 5 5 R > = 5 (1)
3m -
b
ie in e ER 7 0 h
Für das Minimum von « ist sın 7, sin a — cos; hier verschwindet ?£. Von da an
PURE N t Q nr
kann « bis — wachsen, wo dann P,,,. (7) = 8, d h. gleich dem halben tetrasphärischen
Kontinuum wird. Können mehrere Polyscheme P,,. (2«) um ein Eck herum so zu-
sammengefügt werden, wie es dem Oharakler (»,p) entspricht, d.h. so, dass jede vom
er En 5 H In
Eck ausgehende Seite p Polyschemen gemein ist, so ist offenbar das Argument 2« — Ti
Dieser Fall tritt ein, wenn das mit (m, n, p) bezeichnete lineare reguläre Polyschem der
vierfachen Totalität auf die konzentrische Tetrasphäre pojiziert wird; die Projektion
i : i D)
jedes Grenzpolyeders (m, n) ist dann ein tetrasphärisches P,,, Ic) Da nun das totale
tetrasphärische Kontinuum 16 beträgt, so ist die Zahl der Grenzpolyeder von (m, n, p)
J
gleich 16: P,,. e) Wenn das betrachtete lineare Polyschem «a, Ecken, a, Kanten,
a, Vielecke, a, Polyeder zählt, so können wir demnach die Proportionen (1) des $ 17
in die Gleichungen
ao Pd __Ma dig 22 (2)
I Tu VEREINE 3
er ee Sl > EN Be er
N p m 4 n J ( m 0) )
umsetzen. Durch dieselben werden $ 17 und 30 in eine solche Verbindung gesetzt,
dass, wenn die Ergebnisse des einen noch nicht bekannt wären, sie aus denen des
andern gefunden werden könnten.
Nach dem bisherigen ist es wohl leicht zu verstehen, wenn ich hier den Ausdruck
für ein pentasphärisches reguläres Polyschem, ohne Erklärung und Herleitung, hinsetze:
Er; (@ R)— BERDEIGE N MM! de a + nr «) an HEHE BERN ET? 28 2).
De | au. el
® E 7 “) mm D n.» Mm N?) C
rn
min m
Hat nun ein lineares reguläres Polyschem der fünffachen Totalität den Charakter
(m, n, p, q), und ist a, die Zahl seiner Ecken u. s. f., so ergiebt sich aus der vorliegenden
Formel leicht:
oe: =) In 26, (- 2 ) ae
Na=2f (> aa ee N
9 9 DET
3 7 un 9 en
Nas 2 - IR 1), Na; = 2 (. a’ 2%
wo abkürzend
na a na (a m az 4 9 2 9 2
N en ter e rg N ende B gr ei = 2
1 ( n 2) J ( N p . q ) m q m N p q
gesetzt ist.
Diese Beispiele mögen hinreichen, um anzudeuten, wie derselbe Gegenstand auch
für höhere Totalitäten zu behandeln wäre. Man würde dann die Formeln (4) und (5)
des $ 29 unmittelbar aus den durch Konstruktion gewonnenen Ergebnissen des $ 18
herleiten können.
118 .
Wenn in der auf die Tetrasphäre bezüglichen Formel
>
E Ya\ 2a
P+9=8-22-)7:
P74 7t
welche eine Anwendung des letzten Satzes von $ 32 darstellen soll, Q oder bestimmter
(! (m, n,p) das tetrasphärische Mass eines Ecks des linearen regulären Polyschems
(m, n, p) bezeichnet, so ist das zu Q reciproke P die Projektion des Grenzpolyeders von
(p, n, m) oder ein P,, (7). Wenn also k die Zahl der Seiten von P und a den Wert
einer solchen bezeichnet, so hat man
„a JgE nz
SINN —760S”—
m
f 2np E85 a p
= S = 9
: Int2p—np' 2 Betr: Ser
sın “ m 005% 7
2 4\ 2a
Alm, n,p)=8 — 7) -r(2-, .
N b} ‚p) 8 Pen m [3 - m =
Wendet man diese Formel auf alle sechs regulären und einfachen Polyscheme an, indem
R In - a . &
man die Werte von P,, . („) direkt aus $ 17 entnimmt, so erhält man:
€ 16 162
08, 3, 3) — = Ten ce — 2A, wo ee
7 4
E 106 so f ”
aaa, a-dı =,
i D)
083,4)=-3: u=5
0843) = 2, a= —
iA
Q(4,3,8)=1, d=-ı
08,8, 8) — a
Da nun
an Dd=B,@- = arf(& 3,77%)
n
= U —
Q3,3,)=P,, (>). TE BE (>): 0 Meß (z)
06,3,3)= PB, () re IA, I: re 2; 3e\ 19
5 75 600
Von den angeführten Eckenmassen sind vier rational. Dieses hängt mit der stetigen
Erfüllung der vierfachen Totalität durch lauter gleiche reguläre Polyscheme, welche
wir am Ende von $ 17 betrachtet haben, zusammen und bestätigt das dort Gesagte.
Den drei Charakteren (3,3,4,3), (3, 4,3, 3), (4,3,3,4) als den einzigen, nach
= = s a. . . . . . “ E 5
denen eine einmalige Erfüllung möglich ist, ist aber noch ein vierter (5; 3 3,5) und
sein reciproker beizufügen, von denen der erste eine wiederholte Erfüllung durch ein-
fache, der zweite durch überschlagene Hekatonkaieikosascheme anzeigt. Man kann sich
übrigens hievon auch mittelst des am Ende von $ 17 gebrauchten Verfahrens überzeugen;
wenn nämlich die gleichen Bezeichnungen gelten wie dort, so ist
Arc; 7 IK md
0.(3, 3,3) — cos ( — 2) —n (3. 3, 2):
191
Da wir nun. Q. (65, 3,3) = 600 16 gefunden haben, und das überschlagene Hexakosioschem
5 R
3) angezeigten
(3 3, 3) sechshundert Grenztetraeder zählt, so liegen bei der durch (5,3, 3 =
Erfüllung der vierfachen Totalität je 600 einfache Hekatonkaieikosascheme um eine
Lösung herum und wiederholen dadurch die Totalität 191 Male. Folglich hat das
überschlagene Hexakosioschem einen 191fachen Mantel. Im folgenden Para-
graphen wollen wir dieses noch direkt aus der Konstruktion beweisen.
Für reguläre Polyscheme mit einfachem Mantel war die in den $$ 17 und 18
gegebene Aufzählung vollständig. Es frägt sich noch, wie viele es deren mit mehr-
fachem Mantel geben kann. Um die Antwort hierauf vorzubereiten, schicke ich folgende
Betrachtung voran. Gesetzt, es gäbe eine durchaus symmetrische Verteilung von Lö-
sungen auf der Polysphäre, deren ursprüngliches Netz mehrere Male herumgeht, so ziehe
man die Kreisbogen, welche die kürzesten sphärischen Abstände darstellen, die es
zwischen je zwei Lösungen geben kann; dann werden diese sich zu einfachen regulären
Kugelvielecken, diese wiederum zu einfachen regulären tetrasphärischen Polyschemen,
u.s.f. gruppieren; die Perischeme höchster Ordnung endlich werden ebenfalls regulär
und einfach sein und können das totale polysphärische Kontinuum nur einmal besetzen.
Wenn also auch in irgend einer Totalität überschlagene reguläre Polyscheme existieren,
so können sie doch keine neue Art von symmetrischer Verteilung der Radien einer
Polysphäre erzeugen, welche nicht bereits von einem einfachen regulären Polyscheme
geliefert worden wäre. Wenn nun im Charakter eines regulären Polyschems keine
—- 120 —
andern Ziffern als 3 und 4 vorkommen, so ist leicht einzusehen, dass es rein unmöglich
ist, seine Ecken so zu verbinden, dass etwas Ueberschlagenes entsteht. Die einzige
noch vorkommende Ziffer — denn von der zweifachen Totalität, welche eine endlose
Mannigfaltigkeit regulärer Gebilde gestattet, kann hier keine Rede sein — ist 5 und
kommt nur in der dreifachen und vierfachen Totalität vor; ihr entspricht das einfache,
der Ziffer
so können überschlagene Polyscheme nur im Raume und in der vierfachen Totalität
resp. durch andere Verbindung der Ecken des einfachen Ikosaeders und des einfachen
Hexakosioschems gebildet werden.
e
2 .. .. .. . ra D
„ dagegen das überschlagene Fünfeck. Lässt man reziproke Gebilde weg,
$ 34. Nähere Untersuchung der Hexakosioscheme.
Zum leichtern Verständnis alles folgenden ist es nötig, mehrere trigonometrische
Relationen, welche das räumliche Ikosaeder betreffen, vor Augen zu haben. Man pro-
jiziere die Oberfläche des Ikosaeders auf eine konzentrische Kugel und merke sich ausser
den Ecken des Netzes noch die Mittelpunkte seiner Dreiecke und die Mitten seiner
Seiten; man wird dann immer Kugeldreiecke finden, deren blosse Anschauung zum Be-
weise der erwähnten trigonometrischen Relationen hinreicht.
Sind ABC, ABD zwei benachbarte Dreiecke eines Ikosaeders, #, F ihre Mittel-
punkte, O das Centrum des Ikosaeders, «= ZAOB,bD= /ZÜOE, DE 7 0.VESORST
meh =, cosd = —ı ing —ı
v5 >
ek u ä
a ö el 1, tangdb =3— Y5,
3y5 3.75
y>-2 = tal) 1
cosb — Ra —ı, . tnsd =3-+4-Y>.
65) ;
Mittelst dieser Winkel können wir nun die tetrasphärischen Werte der 120 Ecken des
einfachen Hexakosioschems, wie folgt, angeben. Die eingeklammerten Buchstaben be-
zeichnen, gleichwie in $ 17, die in die einzelnen Zonen fallenden Gruppen von Ecken.
Eine ganze Zahl, welche die Werte 0, 1, 2, 3, 4 durchläuft, ist mit ö bezeichnet. Die
Bedeutung der tetrasphärischen Variabeln ©, p, w erhellt aus ihren Beziehungen zu den
orthogonalen Variabeln w, x, y, 2:
w= c0s0, 2 =sin®cospg y=sin®©sinpcosW, z= sin Osin sin y.
zen —
Tetrasphärische Werte der 120 Ecken des einfachen Hexakosioschems.
(a): 9=0;
(b): o = 5 2 |? > v, 'p ——W 2 { — HU ’ E— z\ ;
| Ih rn I» _ Birljr |
\ a 1 >
(@):; 9 = = | p—b In jml ‚(=z —-b\,/g=n—-b |;
| u = (2 =) 1 — iz I — 2RUnE r — 2 im |
5 Ü% 5 ' B)
Ir
(d): ir (90; Bon, = eG el;
| " an \. — eitnn] |
\ Du 1 B)
e TE [73 n —ı 7 er) [7
(e): Bi a9 2 Re hit >> Pi ira Dee he
Yin 9i-+1)r ri +1)z Yin | Qi+1)r
zZ —— ee — — — ee ——
Y RN 5 u 10 v 5 N 5
N: 0-0, o=Uu ‚gp=nm=o\, Be
| \ = up: \ = @i+l)r |
@: 9-7 (‘ —b
———
SS
Il
ee
[637
SLUllım
[3
a
u
8
I I
er!
SulD
IR |
—
u 27
ET
z 8
||
DD =
et
Se
|
—
ea
E 9-7 Br: p9—au alu, o= Alk
| r e re BIER |
+)
@): O=x.
Die Ecken b, d, e, f, h sind Ecken von Ikosaedern, die Ecken c, y sind Mittelpunkte
der Dreiecke eines Ikosaeders, und die Ecken e sind Mitten von Kanten eines solchen.
Da die Entfernung aller Ecken vom Centrum als lineare Einheit angenommen ward,
so beträgt die Seite er 5 ist also gleich der Seite des regulären Zehnecks. Die
{o} 2) to} oO
Durchschnitte des Polyschems, welche durch lineare Kontinua ıw — const. entstehen,
können, indem man von der Variabeln w absieht, als Körper betrachtet werden. Wir
wollen dieselben der Reihe nach untersuchen.
Der Schnitt w —= cos = ist ein Ikosaeder, dessen Dreiecke sämtlich Grenztetraedern
angehören.
16
ER, N. h Ä Na ve
Der Schnitt ıw — cos — ist ein Dodekaeder mit der Seite Da, auf dessen Fünf-
o z
le I er I
2 1 5 - 5—1 5—1 3—-)5 2
ecken Pyramiden aufgesetzt sind, deren Seiten I E l GE — o betragen. Die
z z
Ecken c dieses Dodekaeders gehören dem Hexakosioschem an, ebenso die Kanten; aber
die 60 gleichschenkligen Dreiecke, welche den Schnittkörper begrenzen, sind Tetraeder-
schnitte, geführt durch eine Kante, und die Gegenkante im mittlern und äussern Ver-
hältnisse teilend. Diese Gegenkante verbindet zwei homothetische Ecken b und d; und
wenn m den Teilungspunkt bezeichnet, so ist bd: bm = bm: md, also auch 1:bd = bd:bın.
Der Schnitt w — cos — enthält die 12 Ecken d und schneidet jede der 60 Seiten
ce in einem Punkte n so, dass l:ce=ce:cn=cen:ne. Der Schnittkörper ist von
9 fe:
D .ı* . . . — ) . . . .
20 gleichseitigen Dreiecken mit der Seite rn 60 gleichschenkligen Dreiecken mit
Je ERS: EUlE : ; : ; h
„ und der Seite le: und 60 gleichschenkligen Dreiecken mit der
/’Y
4 2
der Basis
nn 3 — [5 . Q ... . .
Basis v5 — 2 und der Seite or begrenzt. Die gleichseitigen Dreiecke, Durchschnitte
der Tetraeder ceee, können als Abstumpfungsflächen der Ecken eines Dodekaeders
aufgefasst werden, und die 120 gleichschenkligen Dreiecke, Durchschnitte der Tetraeder
«dee und ecde, bilden dann zehnseitige auf die Dodekaederflächen gesetzte Pyramiden.
Der Schnitt w = 0 enthält die 30 Ecken e und halbiert jede der 12 Seiten df.
Der Schnittkörper wird aus einem Ikosaeder, dessen Seiten den Wert Y5— 1 haben,
erhalten, wenn man durch Ebenen, welche diese Seiten halbieren, seme Ecken abstumpft,
und auf die durch die Abstumpfung entstandenen regulären Fünfecke Pyramiden aufsetzt,
yv395—1
deren Seiten — —,
betragen.
Die nun folgenden Schnitte sind in umgekehrter Ordnung dieselben wie die vorigen.
Uebersicht und Anzahl aller Seiten.
Das Eck a ist mit jedem b durch eine Seite verbunden, Zahl 12. Je zwei b sind
durch eine Seite verbunden; Zahl gleich derjenigen der Kanten eines Ikosaeders, also 30.
Die Seiten be vereinigen Ecken, die sich wie Mitte und Eck eines Dreiecks des Iko-
saeders entsprechen; ihre Zahl ist also 3 - 20 = 60. Die Seiten bd verbinden Ecken,
welche demselben Eck des Ikosaeders entsprechen, sind also zwölf an der Zahl. Die
Seiten cc verbinden Ecken, welche den Mittelpunkten zweier benachbarten Dreiecke des
Ikosaeders entsprechen, also 30. Die Seiten cd verbinden Ecken, die dem Mittelpunkt
und einem Eck einer und derselben Ikosaederfläche entsprechen, also 60 an Zahl. Die
Seiten ce verbinden Ecken, die dem Mittelpunkt und einer Seitenmitte einer und der-
123
selben Ikosaederfläche entsprechen, also 60. Die Seiten de verbinden Ecken, welche
einem Ende und der Mitte einer Kante des Ikosaeders entsprechen, also 60. Die Seiten
df verbinden Ecken, welche einem und demselben Eck des Ikosaeders entsprechen,
also 12. Die Seiten ee verbinden Ecken, welche den Mitten zweier benachbarten Kanten
des Ikosaeders entsprechen, also 60. Von da an Wiederholung in umgekehrter Ordnung.
Mit Ausnahme der Seiten df und ee sind also die Anzahlen aller übrigen Seiten zu
verdoppeln, wodurch sich 720 als Anzahl aller Seiten ergiebt.
Denkt man sich, wie bisher, alle Ecken in dasselbe äquatoriale ikosaedrische
Netz projiziert, und bedeutet dann w den äquatorialen Abstand zweier durch eine
Seite verbundener Ecken, so sind die Verbindungen derselben zu Seiten immer so be-
schaffen, dass w den kleinstmöglichen Wert hat, wie folgende Uebersicht zeigt:
ab, hi ohne Bedingung, | cd, fg, al:
A | b’—b
bb, hh, w d, ce, ch, We kzel,
DEE galt w—b, =
a d
(Dich PlbE —(, de, e7; DW —g:
a: LET |
ec, 99; W b ); d u 5 w— 0,
| Bu
| erenm: vw —
>
Die Tetraeder, aus denen der Umschluss besteht, sind folgende: abbb 20,
bbbe 20, bbee 30, beed 60, cede 60, cdee 60, ceee 20, deef 60, etc., im ganzen 600.
Nachdem wir so die Struktur des einfachen Hexakosioschems untersucht haben,
bereiten wir uns zu einer ähnlichen Behandlung des überschlagenen vor, indem wir
zuerst das überschlagene Ikosaeder (3.5) betrachten. Ist p Poldistanz und %
Azimut, so bilden die Ecken g=0;9=r—.a, (v == =) ein Dreieck, die
Ecken der ersten Zone sind durch g= x — a, vu — —_ dargestellt; ferner bilden die
zwei Eckeng = ır — a, (v = Ve =) mit dem Eck g=a, U = = ein Dreieck,
2 - B R (ki — 3 =
die Ecken der zweiten Zone sind in der Formel g=a,y = — > /X enthalten. Dies
reicht hin, um von der Verbindung der Ecken eine deutliche Vorstellung zu geben. Um
nun zu beurteilen, wie vielfach der Mantel dieses Ikosaeders umgeschlagen ist, unter-
suchen wir nur, wie oft die um den Pol g = 0 herumliegende unendlich kleine Stelle
der Kugelfläche von der Projektion des Ikosaedermantels bedeckt wird, oder, was das-
selbe ist, wie oft ein vom Centrum ausgehender, unendlich wenig von der positiven
Axenhälfte abweichender, aber sonst freier Strahl den Mantel des Ikosaeders durchbohrt.
a >
Da das überschlagene Fünfeck einen doppelten Umlauf hat, so bilden die fünf Dreiecke,
welche den Pol = 0 mit den Ecken der ersten Zone g = »r — a verbinden, einen
doppelten Mantel. Die Dreiecke, welche je zwei Ecken der ersten Zone mit einem der
zweiten verbinden, gehören nicht hieher, weil sie zwischen dem Centrum und dem
Gegenpol 9 — x durchgehen. Jedes Dreieck dagegen, welches ein Eck der ersten Zone
mit zweien der zweiten verbindet, geht zwischen dem Centrum und dem Pol durch, und
seine Projektion bedeckt die Gegend des letzten ringsum vollständig; alle fünf Dreiecke
dieser Art bilden also einen fünffachen Mantel. Die fünf letzten Dreiecke endlich,
welche je zwei Ecken der zweiten Zone = «a mit dem Gegenpol p = r verbinden,
kommen nicht in Betracht, weil sie sich auf den Gegenpol projizieren. Wir schliessen
hieraus auf einen siebenfachen Mantel des überschlagenen Ikosaeders. Ist seine
Seite 1, so ist der Radius der umschriebenen Kugel oe — Er = =
2 cos
D)
Nach dieser Vorbereitung gehen wir an die Untersuchung der Massverhältnisse
5 B a 3 R :
des überschlagenen Hexakosioschems (3; 3, >): Das Eck a sei Pol @ = (0. Ist © die
5 3 R R R 5 5 5 - o
Poldistanz der in seiner Basis liegenden und ein (3. >) bildenden Ecken, so ist cos —-
h 3 2 p . nen
== sin, also © = = die erste Zone (f). Wird das Eck f, für welches p = zr,
mit dem Eck «a vertauscht, so geschieht dies durch die Transformationsformeln:
Ir ' SR DITCNE: ‚ '
cos 9 = — cos c0osO® — sin sin O0 cos,
5 a RE ’ DT. ‚ ‚
z sin © cos g = — sin —- cos © + cos sin® cosp,
sn Osing — sin ©’ sin p',
v=%W'.
m
Mittelst derselben können wir genau das konstruktive Verfahren in $ 17 nachahmen.
Wir kennen nämlich die Werte von ©, g, W, welche den Ecken f der ersten Zone
entsprechen. Setzen wir dieselben an die Stelle von ©’, @, ı', so lernen wir die Ecken
der ersten Zone für den Pol © = 0 kennen; unter diesen finden sich neue Ecken
für den Pol © = 0, und wir sehen das Gebiet der bekannten Ecken von diesem ur-
sprünglichen Pol aus erweitert. Indem wir diese Erweiterung auf den zweiten Pol
0' — (0 übertragen, so wird durch die entsprechenden Substitutionen das Gebiet des
ersten Pols wieder erweitert. Wird dieses Verfahren lange genug fortgesetzt, so werden
uns endlich alle Ecken zugleich mit ihrer Verbindung bekannt. Ich lasse hier eine
Tafel der Substitutionsergebnisse folgen, in der Absicht, daraus die Ordnung herzuleiten,
in welcher die Ecken durch Seiten verbunden sind.
1. (a) 0 = 0 =", o=n (NM
2. (N) 0°", - 7 u 9—=5: mu (ce)
3. (9 = 22 gg — 0 = = g=0 WM
Be — = go —=n—b 9-2: o= nr -—b(e)
3..() =, ge ı 0=-%, g=n-a()
6. = yen-b | 0-4, 9-0
Ti) © — = ee) = ze go=2 (e)
SalR) 9 = —; 0° — | 0=—= ne N) (b)
Da jede Substitution mit ihrem Resultat vertauscht werden kann, und da, wenn
@', g' durch x — @', x — g ersetzt werden, auch ©, in x — ©, sc — g übergehen,
so braucht diese Tafel nicht weiter fortgesetzt zu werden.
Wenn die Werte einer Lösung der Gleichung w” — x? — y?® + 2° — 1 genügen,
® Y 2
’ —_y ——, - ) die äquatoriale Projektion
yY1-w?: y1i-w’ y1i1-w”
der ursprünglichen Lösung (iw, x, y, 2), und den auf der äquatorialen Kugel (w — 0,
x? y? 4-2? —= 1) gemessenen Abstand zweier solcher Projektionen nenne ich äqua-
torialen Abstand der zwei ursprünglichen Lösungen. Sind nun ®, 9, v; ©, p, W
die tetrasphärischen Werte zweier Ecken des Polyschems, y ihr tetrasphärischer und w
ihr äquatorialer Abstand, so ist
so nenne ich die Lösung (9,
cos y — cos cos ©’ + sin Osin ©’ cosw, cosw = cos pcosp —- sin p sing cos(V — W).
Jede Eckenverbindung wird durch das entsprechende w hinreichend bestimmt. Hier
folgt nun eine Uebersicht aller Eckenverbindungen mit Angabe ihrer Herleitung aus
der vorigen Tafel.
af. Keine Bedingung.
fer 70 — 10.
fe. Durch die Formeln 1., 2. geht eine Verbindung «f in eine fc über, wo
v=n—b.
fh. Durch 1., 3. geht eine af in eine fh über, wo w= zr.
cc. Durch 2. geht eine Verbindung ff mit dem Azimutunterschied ı — = in
eine cc mit demselben Azimutunterschied über; also
cos w —= cos? b’ + sin? b’ cos = — — cos (b —b, v=r—(b —b).
ch. Durch 2. und 3. geht eine Verbindung ff in eine ch über, www=b).
ce. Durch 2., 6. geht eine fc mit dem Azimutunterschied , in eine ce über,
n-+-a e . a +4 37 7 vb’ —b
—- sin D’ sin a: -a— ww ——
6)
2 3 F 2 2
a +a
®
also cos w —= cos b' cos
he. Durch 3., 6. geht eine fc in eine he über, wo w —
hb. Durch 3., 8. geht eine fh in eine hb über, wo w = 0.
4 5 6 A 5 DT: > «
ee. Durch 6., 7. geht eine ch mit Azimutunterschied vw = in eine ee über,
37
wo w = es ®
Von hier an wird eine weitere Fortsetzung überflüssig, Gemäss dem bisherigen sind
nun in folgender Tafel die Seiten des Polyschems vollständig aufgezählt.
af, di, ohne Bedingung. ch,bg, w=b..
ae PA 7 a ;
ff, dd, w IE &r HER 2 Fe z
Te, gas = nm be a 2
s +0
lb, eh 0) =: he,eb, w=—.
cc,9,; w=x —(b —b). hb, = N
37
ee, u
[9]
Die Verbindungen von je vier Ecken zu einem Tetraeder sind:
afff, SFFe, ffee, fech, eche, chee, ceee, heeb, eeeg, eebg, ebgg, bggd, ggdd, gddd, ddd:.
Wir schicken uns jetzt an, die Frage zu beantworten, in wie vielen Lösungen
ein vom Öentrum ausgehender Strahl den Umschluss des überschlagenen Hexakosioschems
schneidet, oder wie oft in der tetrasphärischen Projektion desselben das totale tetra-
sphärische Kontinuum enthalten ist. Für diesen Zweck reicht es hin, zu untersuchen,
in welchen der vorhin aufgezählten Klassen die Tetraeder die positive Hälfte der Axe
w schneiden.
I. Die 20 Tetraeder a //,f haben den Pol » —= 1 zum gemeinschaftlichen Scheitel.
Ein nahe beim Pol senkrecht auf die Axe geführter Schnitt ist ein überschlagenes Iko-
saeder, und ein von einem innern Punkte des Schnittraums ausgehender und diesem
kaum angehörender Strahl trifft die Grenzoberfläche 7 Mal. Dreht man nun den Strahl
um seinen Anfangspunkt aus dem Schnittraume heraus, so muss er fortfahren, den
Umschluss des Polyschems, insofern er nur aus diesen 20 Tetraedern besteht, 7 Male
zu schneiden; und nur, wenn er nach dem Pole w —= 1 selbst geht, schneidet er nur
einmal. Es ist leicht, dies auf einen vom Centrum ausgehenden, der Axe w unendlich
nahen Strahl überzutragen.
II. Die Tetraeder f/fc sind 20 an der Zahl. Werden alle vier Ecken eines
solchen Tetraeders auf die äquatoriale Kugel projiziert, so bilden die Ecken f ein Kugel-
dreieck, dessen Seiten ce — a betragen, und das Eck c ist dem Mittelpunkt dieses Drei-
ecks, der von den Ecken um 5’ absteht, antipod.e Man kann demnach die Werte der
vier Ecken so ansetzen:
i 3z Ba zL ' TUE
(f) w= cs z=sin— cosb, y=sin— sinb Zr
5 5 2 5 2
r BE; 3 BE ’ ar an PL el: 8 a Dart
a1 eos 2 sin cos br, = sin "= sin br cos, 2 sın sm /b’ sin — >
6) B) 5 3 5 3
n In OB ’ len Va) ) BE STONE DE
Bew cos 2 —= sin —cosb, y—sin”—-sinb cos >: z—- -sn-—-sinb sin;
6) B) b) B} 5) 3
7T . m
(e) w— ca, , = snnı y=0, Bel)
Sind p, q,r,s beliebige positive Faktoren, für welckep+-q—+-r—+s=1 ist, und
multipliziert man die orthogonalen Werte der vier Ecken mit denselben, so sind die
Summen der Produkte die Werte irgend einer innerhalb des Tetraeders liegenden
Lösung. Richtet man die Faktoren so ein, dass die Variabeln &, y. z verschwinden, so
wird ıw der erste Wert der Lösung, in welcher der Raum des Tetraeders die Axe
schneidet. Kann dieses durch positive Faktoren geschehen, so schneidet der Tetraeder
selbst die Axe, ohne dass es einer Verlängerung seines Raumes bedarf. Man erhält
v—1 3— 15 3—y5
DEE — En — == .
I 3 2Y5 2Y5 2y5 2Y5
Das Tetraeder ff’ f" e schneidet demnach die Axe auf der negativen Seite; also schneiden
die 20 Tetraeder yddd die Axe auf der positiven Seite.
III. Die Tetraeder ffcc sind 30 an Zahl. Daw (ff)=r —a, w (ce) = —(b —b),
w (fe) = ce — b’. Man kann daher den vier Ecken folgende tetrasphärische Werte geben:
KH) O=- = Nu M)y=r;
E14 b—b 7
EL Zar ,°
Aus diesen folgen die orthogonalen Werte:
37 Be ce [7
= 608°: 2 = sin -=sin-» ) — Esin==cos-, g—=(;
b) 5 2 \ — 5 2
m nn. bb Et V—b
W=(008 —.ı = sin — sin Il) 2) = 22 sin = C0S .
3 oO 3 Sch o 2
= N
Für die Durchschnittslösung der Axe wird
pP=q Dr FIG re Oi
Die 30 Tetraeder ff cc schneiden also die Axe auf der positiven Seite.
IV. Die Tetraeder fech sind 60 an Zahl. w(fh) =, w(ch)=b’. Tetra-
Tee 3 BE; 4 TE
sphärische Werte der Ecken: (f) © = 2 ‚9=;()0=-7,P=0; (ec) 9-5,
Ir
o=h, b= 3 >. Orthogonale Werte:
; PL; dr War
I ae) y=d, 2);
7T . 7c
(h) w= —e0s ı sin y=', 2=(0;
4 7 ENTE ’ An en 9x a N NET
(Gieh)Ror— cos Ew 2 = sin 5 C08 5 = An „, sin lb cos 5, 2—+sinz sin b sin =
' il. y—1 Y—1 i :
eg r sel, = = ‚=, -: w=-—- —>-—-: Also schneiden die
60 Tetraeder bygd die Axe auf der positiven Seite.
V. Die Tetraeder cche sind 60 an Zahl. Tetrasphärische Werte der Ecken:
ER, 7 7E b—b N 7 Az n—(
(e, €) © 3,9 > u) 0,2; 9-5: 9=- m; (O=—:9 = >
0 = —. Orthogonale Werte:
Gh 008 x —= sin - ein EP, y = Sn = cos "2, 2 =:
&) Bel, Bl, =), EU:
7U . 7T . a . Te [74
(DE cos 22 — sin Ein 270; 2= sin 0085
SR 5 r Be
0 IE, P=\® el) a .
Die 60 Tetraeder cche schneiden also die Axe auf der positiven Seite.
VI. Die Tetraeder chee sind 60 an Zahl. Tetrasphärische Werte der Ecken:
(h) oe, = (0) = z’ DE ann, = +; (c) 9=7,9=b, = ur
2
Örthogonale Werte:
nt . 7T A
h) w=—cos—ı 2 —=sin . 70 2 — 0;
B) 5} e
h N: a 2 ; Ha ed
(se)w = (, = sn; y = 605, 608 =» 2 = 008, sin 3
J 2) vu 2 H 3 19)
14 . 4 D . Zt . ’
(@) w= cos a x = sin „ cos b, y-—- sn—smb, 2=(.
HE = Nr ı=r ( = U s- Be a WW — (} Sa
Also schneiden die 60 Tetraeder eeby die Axe auf der positiven Seite.
VI. Die Tetraeder ceee sind 20 an Zahl.
7 von 7 7 b—b : In
(c) Be au; REN RN oT aan a Vinjeieieer
TT . 7T m
(OO w=e0s,, = an, y=0, 20;
oO
. b’—b '—b
0), Ei NEN a COS! z—=0;
ae Urn) BL: b—b ch —b, ,@ i b—b .
(ee )w — 0, 2=Sn Tg 4 — 087g 00857 2— 4008 Sin,
Also schneiden die 20 Tetraeder ceee die Axe auf der positiven Seite.
VII. Die Tetraeder heeb sind 60 an Zahl. Jedes hat eine mit der Axe pa-
rallele Seite A b und schneidet also die Axe im unendlich entfernten Punkte.
Wenn für ein Tetraeder alle vier Faktoren p, q, r, s positiv und von Null ver-
schieden sind, und wenn auch w positiv ist, so umgiebt seine tetrasphärische Projektion
den Pol @ — 0 vollständig. Ist einer jener vier Faktoren gleich Null, so fällt der
Punkt der Axe in eine Seitenfläche des Tetraeders; und man muss die zwei Tetraeder,
welche diese Seitenfläche gemein haben, zusammennehmen, damit der Pol © = 0 von
den Projektionen ringsum bedeckt werde; so in V; die Tetraeder cche zählen also
nur für 30 Deckungen. Sind zwei jener vier Faktoren gleich Null, so liegt der Punkt
der Axe auf einer Kante des Tetraeders.. Da nun 5 Tetraeder diese Kante gemein
haben und 2 mal um dieselbe herumgehen, so wird von den Projektionen dieser 5
Tetraeder zusammen der Pol erst 2 mal ringsum bedeckt. So in IV; die Tetraeder
bgygd zählen also nur für 24 Deckungen.
Demnach geben die Tetraeder afff 7, gddd 20, ffce 30, bggd 24, eche 30,
eebyg 60, ceee 20, im ganzen 191 Bedeckungen des positiven Pols.
Die tetrasphärische Projektion des überschlagenen Hexakosioschems
enthält also 191 totale tetrasphärische Kontinua; und jedes einzelne Tetra-
17
— 130 —
He.) a ae E
schem P,,; (=) ist nn des totalen tetrasphärischen Kontinuums; folglich
; 2 LO Zt 191 2 a R >
7 (7 =) u mE SE Zone Der rationale Wert dieses Orthoschems ist jetzt auf
einem zwar etwas mühsamen, aber direkten Wege durch reine Konstruktion gefunden
worden; auch die etwas leichtere, aber weniger direkte Art, wie dieses Orthoschem in
$ 33 mittelst des Eckenmasses des einfachen Hekatonkaieikosaschems bestimmt wurde,
mag hieher gezählt werden. Da sonst alle übrigen rationalen Orthoscheme mit kommen-
surabeln Argumenten (eines ausgenommen, das wir bald nachher behandeln werden)
unmittelbar aus den Konstruktionen des $ 17 folgen, so lag es mir daran, auch
1 Ar & 6 “8 : = 5 ENT R =
Ü (3: a =); unabhängig von dem künstlichen Verfahren in $ 30, durch direkte Kon-
struktion zu bestimmen; und man möge es mir verzeihen, wenn dieses nicht ohne Weit-
läufigkeit geschehen konnte, und wenn ich sogleich noch eine zweite direkte Art, wie
dasselbe Resultat durch Konstruktion erreicht werden kann, beifüge.
Denkt man sich beide Hexakosioscheme (3, 3, 5) und (3. 3% >) auf dieselbe Tetra-
sphäre projiziert, so liegen bei beiden je 5 Tetrascheme um eine gemeinschaftliche Seite
herum, beim einfachen mit einmaligem, beim überschlagenen mit doppeltem Umlauf;
e 5 a. In . 4a
beim einen hat also das reguläre Tetraschem das Argument — , beim andern —. Be-
_
2 a: a 270 x fir B - : 4
zeichnen wir ihre Masse mit $ (F) und $ (3); so wissen wir bereits aus $ 17, dass
‚(2 1 all B. F R : &
S ( =) — ap des totalen tetrasphärischen Kontinuums ist; die Bestimmung von S (7)
In
. = 9 Be y [Ka 4 :
hängt also nur noch von der Kenntnis des Verhältnisses S (ee S (7) ab, und diese
kann man direkt erhalten, indem man untersucht, wie viele kleine Tetrascheme das
grosse in sich schliesst.
Die Ecken des grossen können wir auf folgende Weise angeben:
(0-0; (M0=-", 9-1; IM) 9=-",9-,v-+”.
[3]
Lässt man der Ordnung nach je ein Eck weg und legt durch die drei übrigen und durch
das Centrum einen Raum (lineares Kontinuum), so mögen die vier Diametralräume,
welche $ 5) begrenzen, durch die Gleichungen p, =, p = I, 9, —=0,p, =0 dar-
gestellt sein. Wenn nun die homogenen Polynome p so eingerichtet werden, dass die
Summe der Quadrate der Koeffizienten eines jeden gleich 1 ist, und dass sie sämtlich
für eine innere Lösung positiv sind, so hat man in tetrasphärischen Variabeln:
ze ABB. ’ U Tran
P, = C0S 5 c0S ®—+-sin— sn ©cosw, wo cosw=— — cosb cosp + sin b sin p cos ı,
« [27
. . dt d .
pP, = sın © (— sın z c0S @ + €08 > sın p cos v),
Ps, P, = Sin © sin g sin e } v).
Da sin ©, sin immer positiv sind, so geben die zwei letzten Polynome für eine
F e R £ PA; 9r H & s
innere Lösung die Bedingungen - — <yY<7. Das Polynom p, giebt die Bedingung,
dass die äquatoriale Projektion der innern Lösung auf der Halbkugel liegen müsse,
eye n+U 5 R - o ke 2
deren positiver Pol g = —,-, ı — ( ist und auf der Mitte einer Seite des äquatorialen
0}
Ikosaedernetzes liegt. Alle drei Bedingungen zusammen liefern ein äquatoriales Dreieck,
innerhalb dessen die Projektion einer innern Lösung fallen muss, und dessen Ecken die
Projektionen von II, III, IV sind. Der Mittelpunkt dieses Dreiecks ist = m —b, y—0;
das obige w ist also der sphärische Abstand irgend einer äquatorialen Lösung von diesem
Mittelpunkt; das Maximum von ı findet für die drei Ecken statt und ist D’; daher ist
cos w immer positiv.
— un . . eye . = .
Wenn also © <. ist, so ist p, immer positiv. Ueberhaupt ist p, der Kosinus
. . . . . . . . T7T .
des dritten Winkels eines Kugeldreiecks, worin die zwei Winkel En und zw = © die
Seite w zwischen sich haben. Für ein konstantes © nimmt p, ab, wenn ı wächst;
und der Spielraum von w reicht von w = 0 an bis da, wo p, = 0 wird, darf aber auch
nicht über w —= b hinausgehen. Dieser Spielraum fängt also da an beengt zu werden,
wo für w — b zugleich p, = 0 wird, verengert sich für ein abnehmendes »z — © immer
mehr und verschwindet endlich da, wo p, = 0 wird für w = 0. Aus der Anschauung
Eee . . han e Ir 6
des sphärischen Ikosaedernetzes ergiebt sich für jenen Anfang x — 9 = 7; dieses
Ende verlangt cos (0 — 3) = 0 oder = —. Somit ist die Grenzbedingung p, > 0
er or 3n 2n An
nur für die Zonen 0 = —» 5’ 5 zu untersuchen.
In
In der Zone © = ”— findet noch keine Verminderung der Ecken statt; nur fallen
sie für II, III, IV in die Grenze p, = 0 hinein.
In der Zone © = = kommen nur 10 Mitten von Ikosaederflächen in Betracht,
wovon 6 paarweise auf die Seiten des begrenzenden Kugeldreiecks fallen. Es muss sein
cos w > cotg”
Q
1 f > P - 7
== — — cos b cos b —- sin b sin b cos ne
d. h. w darf nicht grösser sein als der sphärische Abstand eines jener sechs Punkte vom
Mittelpunkt des genannten Kugeldreiecks. Auch hier ist also in der Zahl der Eeken
noch keine Beschränkung; nur fallen die sechs genannten Punkte in die Grenze p, = 0
und zugleich paarweise auf je eine der drei übrigen Grenzen.
Te 7t
4 P = Eı4 -— >
In der Zone © = — muss sein cos w > cotg 3 cotg — — cos b, oder w<b. Die
.)
in dieser Zone möglichen Ecken werden also auf die drei innersten Ikosaederecken be-
schränkt, welche zugleich im die Grenze p, = 0 fallen.
Hier unten sind nun alle Ecken des einfachen Hexakosioschems, deren Projek-
k 5 I; . EI:
tionen auf oder innerhalb das grosse Tetraschem $ ( ) kommen, nach der in $ 17 ein-
r
geführten Bezeichnung aufgezählt. Die, welche in eine Grenzfläche, Grenzkante fallen,
sind resp. mit einem, zwei übergesetzten Strichen versehen, die mit einem Eck des
grossen Tetraschems zusammenfallenden mit der betreffenden römischen Ziffer.
Tale:
De, dyas Dan bias Den d;;
Gm Co Co Go O5 E15 Ci, Cam Cm Cı23
ke hs U ersß
E20, Cııs Caız &6; Cı2, Caor E30, Cıa, Cıos Cr &a5, Car}
Fe Fin Fu fir If UL, 7, IV;
Jin, Iıo Io Iıor Is Ars Yı5» J2os Yin Yıa5
Tas Ta u.
Die von diesen Ecken gebildeten Tetrascheme sind teils ganz, teils durch die
Grenzen p halbiert; bei den letztern geht die Grenze immer durch eine Seite des Tetra-
schems und die Mitte der Gegenseite; dass es sich so verhält, und dass demnach wirklich
Halbierung eintritt, ist für ein einzelnes Tetraschem nicht schwer zu beweisen; aber
die Aufzählung aller einzelnen Fälle wäre zu weitläufig. Ich gebe daher sogleich die
o irre 5 0
Uebersicht aller ganzen und halben Tetrascheme S (3): in welche das vorhin be-
schriebene grosse Tetraschem $ (7) zerfällt.
abbb 4 ganze, 6 halbe | de ef 18 ganze, 6 halbe
bbbe 4 . 6 I eeeg 4 Z 6 &
DiDlercan 9. In uah comes, bw
Neal Al _- BA _
ea, Bl ® — fggh 15 5 6 n
idee | SE ae rel on a
Cioveie DRAN MEER ghhh 1 Du a Seh
Addiert man alles zusammen, so erhält man
n D
s() - 191.8 (4):
13 .)
Es giebt noch ein Paar reciproker Polyscheme, deren Ecken mit denen des ein-
n ä zo : >
fachen Hexakosioschems zusammenfallen. Sie entsprechen den Charakteren (5, 3, 2)
und (3 Fa) 5) und mögen die zwei amphibolen Hekatonkaieikosascheme heissen.
R c s re WERTE 5 1 7 R , : R
Wirklich ist sin ll ” >, = eos, Ist nun 1 die Seite eines überschlagenen
e ® + - oO
E > 6 & 8 TO e 6 n - 2
Ikosaeders (3, 3): so ist sein Radius sin Ei die genannte Seite ist aber zugleich Dia-
gonale des Fünfecks des einfachen Dodekaeders (5, 3), das als Bestandteil des Um-
schlusses des gesuchten Polyschems auftritt; die Seite dieses Fünfecks oder die Seite
. . gt ._.
des Polyschems ist also 2 sin jo; wenn daher @« den entsprechenden tetrasphärischen
d
. . . . A . TE . Te 7
Centriwinkel bezeichnet, so ist cos „ — sin S: 2 sin
. 7t
— = (0S —; slich a& = ger;
10 = 608 19; folglich a =, gerade
wie beim einfachen Hexakosioschem. Bei diesem kennen wir nun schon eine dodeka-
. . . . . 7
edrische Gruppe von Ecken; sie wurden mit c bezeichnet und lagen in der Zone ©;
3
Der Radius der eingeschriebenen Tetrasphäre ist also halb so gross als derjenige der
umschriebenen; d.h. wenn die zwei amphibolen Hekatonkaieikosascheme der-
selben Tetrasphäre eingeschrieben sind, wie das Oktoschem und Hekkai-
dekaschem, so sind sie auch mit ihnen derselben Tetrasphäre umschrieben.
‚Jedes derselben hat 120 Ecken, 720 Seiten, 720 Fünfecke und 120 Dodekaeder.
a x s |
Wir wollen nun untersuchen, wie oft der Umschluss dieses Polyschems (5, 3, )
I
sich auf die Tetrasphäre projiziert. Ordnet man die einfachen Dodekaeder zonenweise
um den Pol a, so bedeckt erstens das Dodekaeder (ccc...), welches diesen Pol « zum
tetrasphärischen Centrum hat, denselben ringsum; zweitens kommen die 20 Dodekaeder,
deren Centra die Ecken e sind, und welche um das gemeinschaftliche Eck a herum,
wie die Dreiecke eines überschlagenen Ikosaeders (3. >) auf einander folgen, in Be-
5 R 5 E =
tracht; sie bedecken den Pol « nur 7 mal, weil auch das (3, =) einen 7fachen Mantel
hat; drittens gehören die 12 Dodekaeder, welche die Ecken b zu Centren haben, hieher ;
jedes derselben bedeckt den Pol a ringsum. Da es nun sonst keine Dodekaeder giebt,
deren Projektionen den Pol « erreichen, so wird derselbe 1 + 7-12 = 20 mal be-
deckt. Das Polyschem (5, BR =) projiziert sich also 20 mal auf die Tetrasphäre.
u
Dasselbe Resultat erhalten wir, wenn wir nachsehen, wie viele Tetraeder des
(3, 3, 5) auf ein Dodekaeder des (6, 3
bildet, so umfasst es ganze Tetraeder, die 20 abbb, 20 bbbe, 30 bbee und die 60
halben Tetraeder beed. Dass diese von den sphärischen Fünfecken des Dodekaeders
wirklich halbiert werden, davon überzeugt man sich am leichtesten, wenn man eine
Gruppe von je 5 um eine gemeinschaftliche Seite herum liegenden Tetraedern unter den
Pol bringt; es sei dann ab, die gemeinschaftliche Kante, die Gegenkanten bilden das
sphärische Fünfeck b,b, b, b, b,; die Kugelfläche des letzten halbiert den Kreisbogen
[1
€
> . .
=) gehen. Wird dieses von den Ecken c ge-
7 . . . . L 7T E14 .
TA — =. denn jene ist durch die Gleichung > tang — cos a — tang 10° dieser durch
die Gleichungen y = 0, z= (0 bestimmt. Wenn man also immer die tetrasphärischen
Projektionen betrachtet, so ist das Tetraeder im Dodekaeder 100 mal enthalten. Da
3 1 SE : es = , 1
nun jenes „oo des tetrasphärischen Kontinuums beträgt, so ist dieses g und der ganze
aus 120 Dodekaedern bestehende Umschluss zählt 20 tetrasphärische Kontinua. Dem-
nach ist
2 : r Bun =
Zum Schlusse muss ich noch bemerken, dass, obschon das Orthoschem f = 5” =)
einen rationalen Wert hat, doch der Charakter (4
=.19; 3) kein echtes Polyschem dar-
stellt, weil auch im Raume der Charakter (5, =) zwar ein Gebilde, das mit dem Iko-
saeder die Ecken gemein hat, aber kein echtes Polyeder darstellt. Dasselbe genügt
nämlich der Bedingung a, — a, + a, = 2 nicht.
$ 35. Ueber die Summe der Quadrate der Projektionen eines Strahls auf
symmetrisch verteilte Richtungen.
Wir werden in diesem Paragraphen Fälle kennen lernen, wo mehrere von einem
gemeinschaftlichen Centrum ausgehende feste Strahlen » die Eigenschaft haben, dass
nicht nur die Summe der Projektionen irgend eines beliebigen Strahles s auf alle jene
festen Strahlen verschwindet, sondern dass auch das arithmetische Mittel der Quadrate
der Projektionen gleich ist dem Quadrat des Strahls s, dividiert durch die Dimensions-
zahl der Totalität. Um diese Eigenschaft kurz bezeichnen zu können, wollen wir jene
festen Strahlen » eutaktisch nennen. Von dieser Erklärung ausgehend, können wir
nun folgenden Hilfssatz aussprechen:
Wenn in der n-fachen Totalität A eutaktische Strahlen r gegeben sind,
und es gehören zu jedem derselben als Axe u seitliche Strahlen og, welche
— 1355 —
durchweg mit ihrer Axe denselben Winkel «a bilden und überdies so um
dieselbe geordnet sind, dass immer ihre äquatorialen Projektionen eine
Gruppe von « eutaktischen Strahlen einer (r—1)-fachen Totalität dar-
stellen, so sind alle Au Strahlen o zusammen eutaktisch für die n-fache
Totalität.
(Unter äquatorialen Projektionen verstehe ich die Projektionen auf das zur je-
weiligen Axe normale (n — 1)-fache lineare Kontinuum, und den Winkel zwischen den
äquatorialen Projektionen zweier Strahlen werde ich ihr Azimut nennen.)
Beweis. Bezeichnet p den Winkel, den der Strahl s (von der Länge 1) mit
irgend einem festen Strahl r bildet, so ist vermöge der eutaktischen Eigenschaft aller
Strahlen r:
2csp=(, Foo®y= 2 ‚ also Fsin’p = —z
Bedeutet ferner y das Azimut zwischen dem Strahl s und einem Strahl og in Beziehung
auf seine Axe v, so ist
Sueosalr One,
wenn diese Summe sich nur auf die u Strahlen oe, welche zu derselben Axe gehören,
erstrecken. Ist nun w der wahre Winkel zwischen s und o, so ist
%
na
)
cos © — C0S ( C0S p - sin a sin Q cos b;
folglich
D u OR: Ger,
2 cos w = u CoS A C0S Q, 2 cos’w= wu cos’a cos’p— 4 sn’asin®p, (1)
und wenn man die Summen links auf alle Strahlen p ausdehnt, vermöge der zuerst
gesetzten Gleichungen,
(n —1)A Au
n } ı u er ;
cos w—=l0, 2cos:w = ucos’a- 3 - Fa sin?’a- a A (2)
was zu beweisen war.
Wir wollen nun zeigen, dass für jedes reguläre Polyschem die von seinem Centrum
nach seinen Ecken gehenden Strahlen eutaktisch sind, indem wir, bei der Ebene an-
fangend, nach und nach immer zu einer höheren Totalität fortgehen.
I. Zweifache Totalität. Die Formeln
ien—ı ien—1
Din = e Jin N fun 6
cos (« + —-) = (0 für n = 23,3,4,..., und cos? (« + —" fürn>2
2 n
2)
n D)
i=0 Sl!
sind bekannt; folglich sind die Radien jedes regulären Vielecks eutaktisch.
II. Dreifache Totalität. Dass die Summe der Projektionen eines Strahl s auf
alle nach den Ecken gehenden Radien » eines regulären Polyeders verschwindet, folgt
mit Ausnahme des Tetraeders bei den vier übrigen daraus, dass je zwei Radien ein-
ander entgegengesetzt sind. Beim Tetraeder kann man es daraus schliessen, dass das
Centrum zugleich Schwerpunkt der Ecken ist.
Wenn u Ecken des regulären Polyeders im einer durch den Polabstand a be-
stimmten Zone liegen, so sind die äquatorialen Projektionen der entsprechenden Radien
o offenbar eutaktisch als Radien eines regulären «-Ecks. Sind dann p, w die Winkel,
welche ein Strahl s mit der Axe und mit einem Strahl o bildet, so ist nach (1)
' 1 P D 3 LRIEL ie,
p=:cosw=u c0s4c0sp, g=Lcos’«u = u c0s?’a cos®’p +, sin?«a sin’ 9Q.
Diese allgemeinen Formeln wollen wir nun auf jedes einzelne reguläre Polyeder an-
wenden und in Bezug auf alle Zonen summieren.
1. Tetraeder. Ein Radius gehe nach dem Pol; für diesen ist p = cos, q— cos’.
Die drei übrigen Radien bilden eine Zone, deren Poldistanz a durch cos a = — — be-
3 2 | BAR: \ wi
stimmt ist, also p = — cosg, g= „ cos’p+ sin’. Wird die Summe aller Pro-
. E ö e R 2 6 e H = 4
jektionen mit P, die Summe ihrer Quadrate mit @ bezeichnet, so ist P=0, | = Ar
2. Oktaeder. Die 6 Kadien können als positive und negative Hälften der Axen
eines rechtwinkligen Koordinatensystems aufgefasst werden. Also ist P=0, Q = 2.
€
3. Ikosaeder. Für den nach dem Pol gehenden Radius ist y = cos’. Dann
kommt eine Zone, wo cos d — u=5 ist, für diese also q = cos®p + 2 sin? y.
Die übrigen 6 Radien sind diesen entgegengesetzt; somit Q — 4.
Aus den Werten von ( ist ersichtlich, dass die Radien eines jeden der drei an-
geführten Polyeder eutaktisch sind. Werden nun vom Centrum aus nach den
Mittelpunkten der in einem Eck zusammentreffenden Vielecke Strahlen gezogen und
das Eck selbst als Pol aufgefasst, so sind die äquatorialen Projektionen jener Strahlen
eutaktisch. Wird das Gleiche in Beziehung auf jedes Eck wiederholt, so fallen
im Mittelpunkt jedes Vielecks so viele Strahlen zusammen, als dasselbe Ecken zählt,
und da alle diese nach (2) eutaktisch sind, so wird man hieraus auch leicht auf die
Eutaxie des Systems schliessen, worin jeder nach dem Mittelpunkt eines Vielecks
gehende Strahl nur einmal gezählt wird, d. h. auf die Eutaxie der Radien des
reciproken Polyeders. Also sind auch die Radien des Hexaeders und Dodekaeders
eutaktisch, und die Butaxie ist somit für alle regulären Polyeder bewiesen.
Durch eine ähnliche Betrachtung wird man sich auch überzeugen, dass alle
Strahlen, welche vom Centrum eines regulären Polyeders nach den Mitten seiner Kanten
gehen, eutaktisch sind.
II. Vierfache Totalität. Wird ein Eck eines regulären Polyschems als Pol
aufgefasst, so können die übrigen nach Zonen geordnet werden; und da alle zu einer
Zone gehörenden Ecken sich entweder geradezu wie Ecken eines regulären Polyeders
oder wie Kantenmitten eines solchen verhalten, so sind die äquatorialen Projektionen
der entsprechenden Radien des Polyschems eutaktisch. Wenn daher u, a, 9, p, q eine
ähnliche Bedeutung haben wie oben, so ist
u . : 9
— u C0S ad COS qg = ucos®®acos’p-+ — sin’asın?g.
q ‚4 4 p 3
1. Pentaschem. Für das als Pol gewählte Eck ist p = cos p, q = cos’;
= . In er . 1 1 5.9:
für die 4 übrigen ist cosa—= — ;; daher p= — cosp, 9=7, cos’p —+ z sin? p;
r
ale PAR (Or z
2. Hekkaidekaschem. Die 8 Radien können als positive und negative Hälften
der Axen eines orthogonalen Systems gefasst werden; also ist @ — 2.
Ist die Eutaxie von den Radien irgend eines regulären Polyschems bewiesen, so
folgt sie vermöge (II) und (2) auch für das reciproke Polyschem. Sie ist also nun auch
für das Oktoschem bewiesen.
Da das Eikosikaitetraschem die Ecken des Hekkaidekaschems mit denen des
Oktoschems vereinigt, so sind auch seine Radien eutaktisch.
3. Hexakosioschem.
(CO ll so siateh
b)) az, u=l,g—-12 cos? = cos? p -—- 4 sin? = sin? g,
7T
() a=z,u=20,9=5,
PA; 2 22c 5 Loy 220g
(O) = 5; u=12, g= 1208’ cos’ p + 4 sin’ sin’Q,
eo) = =. Pal, N) nen:
Die Werte von q für die Ecken (a), (b), (ce), (d) sind doppelt zu nehmen wegen der
entgegengesetzten Radien. Da
[6) ‘ 0) F
PL; er 3 ER ZT >
ee RR > sin? sn — =
5 5 0 ns sin? > 1
D 08 ? 120 © Dee c
ist, so wird Q = 30 = 7 Wegen der paarweise entgegengesetzten hadien ist
ohnehin P= 0.
Aus der Eutaxie des Hexakosioschems folgt sogleich auch diejenige des Heka-
tonkaieikosaschems.
15
— 1383 —
IV. n-fache Totalität.
1. Reguläres (n—- 1)-Schem (3, 3,...3,3). Für das zum Pol gewählte Eck
ist p=cosy, q= cos’Y; für die n übrigen ist cos a = — n also p = — cos g,
1 5 IK. ae ‚+1
=, 08” p + u sin?’ 9; also zuletzt P=0, Q = 2 + .
2. Reguläres 2n-Schem (3, 3,...3,4). Alle 2n Radien können als positive
und negative Hälften der Axen des orthogonalen Systems aufgefasst werden; also
Q0=2= 2m,
Hieraus folgt die Eutaxie auch für das reciproke Polyschem, d.h. für das
2n-Schem (4,3, 3,...3, 3).
Ich muss noch bemerken, dass in dem für das (n-+-1)-Schem geführten Beweise
die Richtigkeit der Formel für die (n — 1)-fache Totalität schon vorausgesetzt ward.
Wir können das Bisherige in folgenden allgemeinen Satz zusammenfassen:
Wenn in der n-fachen Totalität mehrere (mehr als zwei) von einem
semeinschaftlichen Centrum ausgehende Strahlen, welche die Einheit zur
Länge haben, auf reguläre Art geordnet sind, und man projiziert sie auf
irgend eine Richtung, so ist 1. die Summe aller Projektionen gleich Null,
2. das arithmetische Mittel der Quadrate dieser Projektionen gleich n.
Es seien a, b,... die n Kosinus der Winkel, welche einer der A eutaktischen
Strahlen mit den orthogonalen Axen bildet, 9, q,.... dieselben Grössen für irgend einen
einzigen Strahl s, so ist
2(ap+bg+::.)’= 2
Da aber p,q,... beliebig sind, so folgt
ni = a, N = a, etc, Lab=0, ete
Ist nun noch ein zweiter Einzelstrahl s durch die Richtungskosinus p', q',.. .. bestimmt,
und ® der Winkel zwischen den Strahlen s und s’, also os@=pp +44 + ::-., so
folgt aus dem Vorigen leicht:
F(lap+bga+--)(ap-+dbqd +: )= = cos ©.
Aus dieser für eutaktische Strahlen überhaupt geltenden Formel folgt im besondern der Satz:
— 139 —
Wenn in der n-fachen Totalität Radien nach allen Ecken eines regu-
lären Polyschems gehen, und man multipliziert für jeden derselben die
Kosinus der Winkel, welche er mit zwei beliebig gegebenen Richtungen
bildet, so ist das arithmetische Mittel aller so erhaltenen Produkte gleich
dem n-ten Teile des Kosinus des von den zwei gegebenen Richtungen ge-
bildeten Winkels.
Diesem Satz, der endliche Summen zum Gegenstand hat, ist ein ähnlicher an
die Seite zu setzen, welcher den Wert eines bestimmten Integrals angiebt. Da sein
Beweis von gleicher Natur mit den in $ 19 geführten Rechnungen ist, so spreche ich
hier nur den Satz selbst aus, ohne in jenen mich einzulassen.
Wird das totale n-sphärische Kontinuum in lauter unendlich kleine
Elemente geteilt, nach jedem derselben ein Radius gezogen und das Produkt
der Kosinusse der Winkel, welche dieser Radius mit zweien beliebigen
festen Richtungen bildet, mit dem entsprechenden Element selbst multi-
pliziert, so ist die Summe aller so erhaltenen Produkte gleich dem n-ten
Teile des totalen sphärischen Kontinuums, multipliziert mit dem Kosinus
des Winkels der zwei festen Richtungen.
Dritter "Del.
Verschiedene Anwendungen der Theorie der vielfachen
Kontinuität, welche das Gebiet des Linearen und Sphäri-
schen übersteigen.
$ 56. Bestimmung des Centrums eines quadratischen Kontimuums.
Aufgabe. Es sei irgend eine Gleichung zweiten Grades mit den n Variabeln
%y Co, .%, gegeben; man soll den Ursprung so versetzen, dass die mit den ersten
Potenzen der neuen Variabeln behafteten Glieder aus der Gleichung wegfallen.
Auflösung. Es seien 4, t,,...t,die Werte der Variabeln für den gesuchten
eo] 1 2 n je)
Ursprung, %, Yes --:Y„ die neuen Variabeln und t, ein die Einheit bezeichnendes
Symbol, durch dessen Einführung die gegebene Funktion homogen wird. Das Polynom
der gegebenen Gleichung gehe in 7 über, wenn darin 1, &,, &,,...x, durch to, tt, ... &„
ersetzt werden, und es sei
so ist die transformierte Gleichung
TH-DT+ _DT=0,
und die Aufgabe ist erfüllt, wenn, unabhängig von den Werten der neuen Variabeln,
DT=V( ist. Diese Bedingung zerfällt in die n linearen Gleichungen
IT IT oT
u ee, sea
und so viele sind im allgemeinen nötig und hinreichend, um die n Konstanten t, ,t,,.. En
zu bestimmen. Da die Gleichung
re) oT
ee
— 4 —
in identischer Weise besteht, so reduziert sich die neue Gleichung des (n — 1)-fachen
Kontinuums auf
TE TEE s
2 84 —- 2 VDE REN ET re a (2)
Ist irgend eine Lösung (Y,, Ys, - - - 4) bekannt, welche dieser Gleichung genügt,
so wird nun auch die Lösung (— Y,, — Ya, --- — Y,), worin sämtliche Werte der
Variabeln den vorigen gleich und entgegengesetzt sind, genügen. Jeder durch den
Ursprung gehende und vom Kontinuum begrenzte Strahl wird also durch den Ursprung
halbiert. Daher soll dieser Ursprung das Centrum des (n — 1)-fachen Kontinuums
zweiten Grades heissen.
Können die Gleichungen (1) nur befriedigt werden, indem man t, — 0 setzt,
oder sind sie nicht alle unter sich unabhängig, so hat das Kontinuum kein wahres
Centrum.
Wenn mit dem Bestand der Gleichungen (1) zugleich auch — — () wird, so wird
die Gleichung (2) in Beziehung auf die n neuen Variabeln homogen, und das Centrum
selbst befindet sich im Kontinuum. Ist irgend eine andere Lösung (Y,, %s, - - - Y„) be-
kannt und bedeutet % einen willkürlichen Faktor, so wird auch die Lösung (ky, , kys ,...ky,)
der Gleichung (2) genügen. Da somit jeder das Centrum mit irgend einer andern
Lösung des Kontinuums verbindende Strahl ganz in dasselbe hineinfällt, so möge es
strahliges Kontinuum zweiten Grades heissen. Für ein solches muss demnach
die Determinante der Koeffizienten aller n + 1 abgeleiteten linearen Polynome von T
verschwinden; aber dieses Merkmal ist nicht hinreichend, wenn die vorhin erwähnten
Ausnahmsfälle eintreten.
$ 37. Bestimmung der Hauptaxen.
Es sei f (x, Y, 2,...) eine homogene Funktion zweiten Grades der n orthogo-
nalen Variabeln &, y,...., und f (x, y,...) = 1 die Gleichung eines Kontinuums zweiten
Grades, wo das Centrum als Ursprung angenommen ist. Eine orthogonale Trans-
formation der Variabeln stellt 4 (n — 1) Elemente zur Verfügung. Die Zahl der
Glieder in @y, &2,... ist gleich gross. Daher ist es möglich, die Variabeln so ortho-
gonal zu transformieren, dass in der Gleichung des Kontinuums die Produkte der Va-
riabeln wegfallen, und nur’ die Quadrate bleiben.
Es sei z=at+at! tat!" +--„y=bt+bt' 4D’i" tr... ete. die
gesuchte orthogonale Transformation und pt? +-pt?’+p't'?—+--.—1 die trans-
formierte Gleichung des Kontinuums. Es sei ferner
5 df(&,y.:.)=Xde+ Ydy-+---,
a
und wenn in den linearen Polynomen X, Y,... die alten Variabeln durch a,b,...
ersetzt werden, so wollen wir sie durch A, B,... bezeichnen, und ähnlich mit Accenten.
Dann ist
I yo yore Ar - By :-:-=pi
te); E ’
u.s. f. mit Accenten. Diese Gleichung schliesst in sich die n Gleichungen:
Ann Bi Slot
A ey Sal Auaonı —=0,
A 0 ar B Bu ai Ce" 4 ee, ie 0
etc.
Multipliziert man diese mit a, a’, @',... und addiert sie, ebenso mit b, U, b’,..., us. f.,
so ergeben sich die Gleichungen
A pa WB - Pb — 0, ME pe 077 Ne
Diese n Gleichungen sind in Beziehung auf «a, b, c,... homogen und linear. Man kann
also die n— 1 Verhältnisse dieser Richtungskosinus eliminieren und wird eine Gleichung
n-ten Grades P—= 0 erhalten, in der die einzige Unbekannte p vorkommt. Es sei p
eine Wurzel dieser Gleichung, so wird dieser im allgemeinen nur ein System von
Richtungskosinussen a, b, c,... entsprechen; und die in Beziehung auf die einzelnen
Elemente der Determinante P abgeleiteten Funktionen derselben werden mit a?, ab, ac,...;
ab, b2, be,...;ac, be, c?,...;... proportional sein. Wenn also «, ß,y,... die in die
Diagonale fallenden abgeleiteten Funktionen der Determinante bezeichnen, so ist
2 er D® [ü 2 7£
ee TFatptrt- atp+tyt. 0 Tarptı
Für eine zweite von p verschiedene Wurzel p, der Gleichung P= 0 mögen a, b,c,...,
A,B,...in a, d1,..., Ay, Bu, - - - übergehen, so ist auch
Ana EB N AO:
Multipliziert man diese Gleichungen mit a, b, c,.... und addiert sie, so ergiebt sich
», (a +bb, tea +: )=Aa+Bb+ = Aa, +Bb + .—plaa, +bb, +)
oder (pP —- 9) (Ca, +, ea +: )=0;
folglich ER ara ee EEE 1] Ds are)
— 143 —
Wäre p imaginär, so könnte p, die konjugierte Wurzel sein; dann wären auch
a, a; b, b,;... konjugiert, und daher könnte keines der Produkte aa,, bb,,... negativ
sein, was der Gleichung (4) widerspricht. Die Gleichung P = 0 hat also lauter reelle
Wurzeln.
Die Elemente der Determinante P seien hl (5) ee EL
1 2 3
h i R 2 Hy - - \ ; :
(;) — ) und, abgesehen von dieser Gleichheit je zweier in Beziehung auf die Dia-
1 ö
ok etc., wo ımmer
gonale gleichliegender Elemente, sei
a Zee
d [G 2 @f
BP ae
(e)
Da nun nr 1 ist, so folgt leicht, wenn P als Funktion von p aufgefasst und
P (p-+- w) nach steigenden Potenzen des Inkrements ıw entwickelt wird,
P(p+w=P(p -— w2|“]+ w*2|. 3 _ w"2|“ | +. ..+- wW".. . 0)
Hat nun die Gleichung ? (p) = 0 nicht lauter ungleiche Wurzeln, und bezeichnet z. B.
p eine Wurzel, welche m mal vorkommt, so behaupte ich, dass für diesen Wert von p
alle (m—1)-ten abgeleiteten Funktionen von P (bloss formell verstanden, wie wenn sämtliche
n®= Elemente der Determinante ? von einander unabhängig wären) verschwinden müssen.
Zunächst ist nämlich klar, dass auf der rechten Seite der Gleichung (5) die Koeffizienten
von w, ', °, ... w””! verschwinden müssen; und es soll gezeigt werden, dass daraus
das Verschwinden aller (m — 1)-ten Abgeleiteten der Determinante P mit Notwendigkeit
folgt. Ist dieses für m — 1 gleiche Wurzeln schon geschehen, so kann man auch ferner
beweisen, dass es für m gleiche Wurzeln gilt. Um nicht weitläufig zu werden, wollen
wir m — 4 setzen; das allgemeine ist aus diesem besondern Fall leicht zu entnehmen.
Da, wenn die Behauptung für m = 3 richtig ist, die zweiten Abgeleiteten von P einzeln
verschwinden, so kann man setzen:
wofern nur nicht alle dritten Abgeleiteten der Determinante P auch verschwinden (in
welchem Falle übrigens das zu Beweisende schon statt hätte). Dann ist, wenn die
Zeiger «, 8,y von 1, 2,3 verschieden sind,
«By Aa 2
en
also
2[77]= [ij +++ tat tt ah
+ lu :u,|?-tete. +|A, -A,.A,|? we) :
DIn.o DR EU ERENEIE
BE SUR
Diese Formeln gelten für drei gleiche Wurzeln. Sind vier gleiche vorhanden, so muss
aßy
aßy
deuten, gleich Null sein. Da aber im vorigen Ausdruck für dieselbe das mit ihrem
ersten Gliede ı 3 | multiplizierte Aggregat aus lauter Quadraten besteht, von denen
die Summe z| ie wo jetzt «, ß, y beliebige Zeiger mit Einschluss von 1, 2,3 be-
23
eines 1 ist, so kann dieses Aggregat nicht verschwinden; weshalb notwendig der andere
> 123 > 3
Faktor, das erste Glied h | der Summe, verschwindet. Das gleiche kann aber auch
: 5 Sr By 5 123
von jedem andern einzelnen Gliede der Summe F E h A gezeigt werden. Aus |ı 5 1 —(
F 2:
folgt, dass man setzen darf:
Eve GD)+El)+: +5 a
1234
12338
ausser den vier ersten Elementenreihen nicht auch noch die fünfte von den übrigen ab-
hängt (in welchem Falle alle vierten Abgeleiteten der Determinante P verschwänden,
also fünf gleiche Wurzeln vorhanden wären). Multipliziert man mit A, und summiert
nach =4,5,...n, so erhält man
sobald nur nicht alle | | verschwinden, was man immer wird vermeiden können, wenn
ähnliche Ausdrücke für (5), (5): Die Formel (6) gilt also für i— 1,2, 3,4, 5,...n.
2 3
Da somit jede der vier ersten Horizontalreihen in ihrer ganzen Ausdehnung von den
— 15 —
übrigen abhängt, so müssen alle Determinanten, welche durch Weglassung von drei
Horizontalreihen entstehen, verschwinden, d. h. alle dritten Abgeleiteten von P. Wenn
also obige Behauptung für m = 3 richtig ist, so gilt sie auch für m = 4; und es ist
leicht, diesen Beweis zu verallgemeinern.
Wenn demnach eine m-fache Wurzel p der Gleichung P = 0 im Systeme (3)
substituiert wird, so werden m seiner Gleichungen von den übrigen abhängig. Man
kann daher m unter sich unabhängige Gruppen von Verhältnissen:
angeben, deren jede dem System (3) genügt. Dann wird aber auch jede Gruppe
Ga +82% +. +50): 8b, +: +8,b,)::.:..,
WO &,&,...&,„ Willkürliche Faktoren bezeichnen, genügen. So wie nun jeder einfachen
Wurzel der Gleichung P= 0 ein durch die Richtungskosinus a, D,e,... bestimmter
Strahl als Hauptaxe entspricht, so wird demnach jeder m-fachen Wurzel ein m-faches
lineares Kontinuum, bestimmt durch jene m unter sich unabhängigen Lösungen des
Systems (3), entsprechen; und wie man auch innerhalb dieses Kontinuums m orthogonale
Axen wählen mag, so kann man sie immer als Hauptaxen des gegebenen quadratischen
Kontinuums auffassen.
Setzt man in der transformierten Gleichung
De Dt
[77
Ge 270250 erhältiman — _ als absoluten Wert der betreffenden Hauptaxe.
)
Ist p positiv, so wird die Axe der £ zu heden Seiten in gleichen Abständen vom Centrum
durch das quadratische Kontinuum reell begrenzt; die Lösungen, in denen dieses ge-
schieht, mögen Hauptscheitel des Kontinuums heissen. — Die Wurzeln der Gleichung
P= 0 sind die umgekehrten Werte der Quadrate der Hauptaxen des quadratischen
Kontinuums. Dieses hat also so viele imaginäre Hauptaxen, als die Gleichung P = 0
negative Wurzeln. Soll das quadratische Kontinuum reelle Lösungen enthalten, so
dürfen nicht sämtliche Wurzeln p negativ sein. Je nachdem nun die Zahl der negativen
Wurzeln 0,1,2,...n — 1 ist, kann man n Gattungen von quadratischen Kontinuen
unterscheiden.
$ 38. Konjugierte Halbmesser.
Die auf Hauptaxen und Centrum bezogene Gleichung des quadratischen Konti-
nuums sei 2 15?
RER EEE ==
u cm ler 1,
— 146 —
wo die Axen a, b,...d teils reell, teils rein imaginär sind. Es sei ferner a, ß,Y,...;
@,ß,y,...5... ein orthogonales System von Richtungskosinussen, und t,f,t',...
seien neue Variabeln eines schiefen Systems, in welche die alten übergehen durch die
Relationen
ı 1b TER JSBDEER tv n C
m 0 wre re ee se tin ete.,
so ist die transformierte Gleichung des quadratischen Kontinuums
E v2 le:
a el a
und Ah, W,W',... sind die Werte der konjugierten Halbmesser oder schiefen Axen
des neuen Systems. Sind A, u,»,...; 4, w,»',...; etc. die Richtungskosinus der kon-
jugierten Halbmesser, so muss sein
seht A E HN" —---,, yzut+uWt Wi —+-->,ete.
weraus folgt
hr hu Be .. ale BMA Mas - KORRREe >
N N ne gr a En ; etc.
Die einzigen Bedingungen, durch welche Richtungen und Werte der konjugierten Halb-
messer von einander abhängen, sind also folgende:
9% uw vv
a? 22 & 7) —= 0, etc ) A)
l 1° u we LANE 1 1° Me .. ete |
h? a? db? Zn IE TandE b2 BaRuN,
Da überdies noch ? + wW" +: -=1,4”—+ w’—--::-=1, etc. ist, so enthält das
R ee 1 B N :
System der konjugierten Halbmesser nur 5 n (n — 1) freie Grössen. Es ist auch
a RER? MOHN be Hu Eh? Wr, Vete: | (2)
WAu+l’XwW--M”N WW —+:.:.-—=(, ete. |
1 1
1 ER: 1 1
It <<. ."<,, 50 ist jedes —,
a“ - d? W
aa Ha
e 1 9 a 3 En 1
dem Maximum = enthalten. Ist ferner jenes negativ, dieses positiv, so kann z.B. 78
5 AR: 1
zwischen dem Minimum FE und
den Nullwert passieren. Setzt man aber a*, b?,...d? sämtlich als endlich voraus, so
ist aus den Gleichungen (2) klar, dass dieses nicht geschehen kann, ohne dass zugleich
— 47 —
B a = 1 h
wenigstens noch ein reciprokes Halbmesserquadrat z. B. 78 durch Null geht. Bleiben
bei diesem Uebergang alle andern Halbmesserquadrate endlich, so hat man annähernd:
WANN’? —=0, Mu?+M?wW?= 0, ete, und durch Addition dieser Gleichungen;
Au=Nu, ete, woraus A:u:v:...=X:wW:v:...folg. Wenn also ein reci-
prokes Halbmesserquadrat unendlich klein wird, so muss wenigstens noch eines zugleich
unendlich klein werden, und wenn dann alle übrigen endlich bleiben, so sind die un-
endlich grossen Werte dieser zwei Halbmesserquadrate gleich und entgegengesetzt, und
ihre Richtungen fallen unendlich nahe zusammen. Es scheint nun im allgememen
immer möglich, ein System konjugierter Halbmesser von reeller Richtung allmählich
durch eben solche Systeme hindurch in irgend ein anderes gegebenes System reeller
konjugierter Richtungen überzuführen und dabei zu vermeiden, dass je mehr als zwei
Halbmesser zugleich unendlich werden. Da nun bei jedem Durchgang bloss zweier
Halbmesserquadrate durchs Unendliche beide vorher entgegengesetzt gewesen sind und
nachher ihre Zeichen gewechselt haben, und da sonst kein Halbmesserquadrat sein
Zeichen wechseln kann, so scheint es im allgemeinen unmöglich, dass in zwei Systemen
konjugierter Halbmesserquadrate die Anzahl der negativen Quadrate verschieden sei.
Um dieses noch strenger zu beweisen, schicke ich folgenden leichten Hilfssatz voran:
Sind in der n-fachen Totalität nur m konjugierte Halbmesser eines quadratischen
Kontinuums (oder auch nur das durch dieselben gelegte m-fache lineare Kontinuum)
gegeben, so ist dadurch das (n — m)-fache lineare Kontinuum, welches die n — m
übrigen konjugierten Halbmesser enthält, schon bestimmt; aber innerhalb desselben
können diese übrigen Halbmesser gerade mit derselben Freiheit gewählt werden, wie
wenn überhaupt nur n — m Variabeln in der quadratischen Gleichung vorkommen.
Man kann daher sagen, in Beziehung auf ein gegebenes quadratisches Kontinuum in
der n-fachen Totalität sei einem diametralen ım-fachen linearen Kontinuum immer ein
bestimmtes (n — m)-faches lineares Kontinuum konjugiert.
Beweis. Ist Ax®®+ By? +(Cz2’+--:-=1 die auf Centrum und Hauptaxen
bezogene quadratische Gleichung, und ist ein diametrales m-faches lineares Kontinuum
durch die Richtungen (A, u, »,...), (A, w,v,...), ete. bestimmt, so wird jeder dem-
selben angehörende Strahl durch die Projektionen 089 A -@W + O'A' -L...,
Bu+OwW-+0O'wW'—+:--, ete. dargestellt, wo ©, ©, ©',... ganz beliebige reelle
Faktoren bezeichnen. Sind nun /, m, n,... die Projektionen irgend eines dem letzten
konjugierten Strahls, so muss die Bedingung
A(OA ONE" +--)I+-B(Ou+QOwW+O'W + :---)m-+ ete — 0
erfüllt sein. Soll aber dieses unabhängig von den m Faktoren ®, ®',... geschehen,
so zerfällt die letzte Gleichung in m einzelne Gleichungen, welche ein diametrales
u
(n — m)-faches lineares Kontinuum darstellen, welches alle dem gegebenen m-fachen
linearen Kontinuum konjugierte Strahlen enthält.
Satz. In jedem System konjugierter Halbmesser eines Kontinuums
zweiten Grades sind immer so viele negative Halbmesserquadrate als negative
Hauptaxenquadrate. — Oder: Wenn n reelle Grössen A, B,C... gegeben sind,
und n Gruppen von je n Grössen (A, w»,...) (A,w,»,...), etc. den + n (n—1)
Bedingungen AAX + BuW + Cvr +»: : 0, ete. genügen, so sind unter den
n Grössen AR -+ Bu?+ 09? + :---, AX?+ Bw?+ @W?+---, ete. immer eben
so viele negative, wie unter den gegebenen Grössen A, 5, (,...
Beweis. Zwischen das System der Hauptaxen a, b,c,... und dasjenige der
konjugierten Halbmesser h, W,h”,... kann man immer zwei Systeme kKonjugierter
Halbmesser einschalten, welche unter sich n — 2 Halbmesser gemein haben, und von
denen das eine mit dem Hauptaxensystem z. B. den Halbmesser «, das andere mit dem
gegebenen Systeme konjugierter Halbmesser z. B. den Halbmesser 7 gemein hat. Denn
a und h bestimmen ein zweifaches lineares Kontinuum, welchem das durch die zwei
Gleichungen & = 0, Buy + Cvz-+---—= 0 dargestellte (n — 2)-fache lineare Kon-
tinuum konjugiert ist. In diesem wähle man nach Belieben die konjugierten Halb-
messer k,ko,...%,_s. Im zweifachen Kontinuum seien die Halbmesser a, a und h,
konjugierte Paare. Dann hat man folgende Reihe von 4 Systemen konjugierter Halb-
messer:
(0.0 en (i Kurla, er a nu
Für eine Kurve zweiten Grades ist nun der Satz bekannt; also sind in den Systemen
(a, a) und (h, h) gleich viele negative Halbmesserquadrate. Nehmen wir nun an, der
Satz sei für n — 1 Dimensionen bereits bewiesen, so enthalten auch die Systeme (b, c,...)
und (a, k,ky,...%n-.2) gleich viele negative Halbmesserquadrate, ebenso die Systeme
(b, Au, ka,...%k,_s) und (W,W,...). Also müssen auch die gegebenen Systeme (0,.0;:0,..2)
und (h,W, h,...) gleich viele negative Halbmesserquadrate enthalten. Da nun der
Satz für n— 2 gilt, so gilt er auch für n = 3, deshalb auch für n = 4, u.s. f.; also
gilt er allgemein.
Wenn wir der Kürze wegen jedes durch m Hauptaxen gelegte m-fache lineare
Kontinuum einen m-fachen Hauptschnitt des gegebenen quadratischen Kontinuums
von n Dimensionen nennen, so gilt folgender
Satz. Werden alle m-fachen Paralleloscheme, welche aus den konju-
gierten Halbmessern irgend eines Systems gebildet werden können, auf
einen oder auf zwei verschiedene m-fache Hauptschnitte projiziert, so ist
— 149 —
im ersten Falle die Summe der Quadrate der Projektionen gleich dem Qua-
drate des Produkts der m Hauptaxen des betreffenden Hauptschnitts, und
im zweiten Falle ist die Summe der Produkte je zweier gleichnamiger Pro-
jektionen gleich Null.
Beweis. Nimmt man z.B. m = 3 an, so ist vermöge der Gleichungen (2) und
nach Sätzen, die aus der Theorie der Determinante bekannt sind:
abe—= |h’A—+h’N?—..., hiuth’XwW—+:---, hKiv+N®ivV-—...
hua+MNWX +... -., Hu+h?wW?—+:-.-, Mur NW —.--
hyaN?VvX—---, Hyvathtv/W—+:---, My? +?! 4
= || A IR EN er N er ae a a |
KERN Ber A EU ER. REED RS NEUE IM |
Tine Tara Ges er Be E11} PESE VER) ae 1 ag a Va a |
— u el We re
wo die durch !' bezeichnete Summe sich auf alle Kombinationen dritter Klasse, welche
rt
aus den n konjugierten Halbmessern h, W, hW',W",.... gebildet werden können, er-
streckt. Da nun der Ausdruck
Bahalıı A han A
HN
r rn
vV.v.v
z. B. die Projektion des von den Halbmessern h, W, h' gebildeten dreifachen Parallelo-
schems auf den Hauptschnitt («be) darstellt, so ist hiemit der erste Teil des Satzes
bewiesen.
Wird dasselbe Paralleloschem (h WM’) auf die Hauptschnitte (abe) und (a b.d)
projiziert, so ist das Produkt der Projektionen
RIERE Aa SA SCH Kr
r
2
ww.
a 1 12)
= 05 Ss
und die auf alle Kombinationen der n Halbmesser h, h’, W',... sich erstreckende Summe
solcher Produkte
SI RaRHanT A Ana ME a
’ [73 [77
f ww.
TE Ertl
a | ge a a a |
N ER RER Fa u"? 7. A RER,
Di. DER, DANN MIFRISSECTHLBIER. WO EINER TER ZUR
— | h2A2-H-W2N? +, MuAtlW?WN +-.-, hyithtvi+:-- | —ı 9230 0-0.
hruth?’XwW---, Mu’Nh?W?+-.-, hvuthrwW—--- 0..8° ..01
| MAELMENEIL..., NMusthiud—..-, NYyErhWVä-t... | Dane
Es wird kaum nötig sein, dem hier behandelten Fall, wo die zwei Hauptschnitte, auf
welche projiziert ward, zwei Hauptaxen gemein hatten, noch Beispiele der zwei übrigen
Fälle, wo die Hauptschnitte entweder nur eine oder gar keine Hauptaxe gemein haben,
beizufügen. Wir können demnach den zweiten Teil des Satzes für m = 3 als bewiesen
ansehen. Wenn wir endlich auch, um in der schriftlichen Darstellung Raum zu er-
sparen, den ganzen Satz nur für m = 3 bewiesen haben, so ist doch die Verall-
gemeinerung des gebrauchten Verfahrens klar genug.
Erste Folgerung. Die Summe der Quadrate der orthogonalen Projek-
tionen aller aus den konjugierten Halbmessern eines Systems gebildeten
m-fachen Paralleloscheme auf irgend ein gegebenes m-faches lineares Kon-
tinuum ist konstant.
Denn, wenn %z..B: 4m. —.3, ist, Land Ka4 Bm Huhn dis at )y. (QnsBe, Das dr, Se:
(@, By, Ya, 04, - . .) sind die Kosinus dreier unter sich orthogonaler Richtungen, durch
welche das gegebene dreifache lineare Kontinuum bestimmt wird, so ist z. B. die Pro-
jektion des Paralleloschems (hl) auf dieses Kontinuum
Wh |Aa taub 4, Ay te, Macke
1a taf tt, Ko tut, A tußt--
Ka teßtr, Matwßtr, Matt: |
— Anh Armee Rich ne &.ß,.0, | + ete
N gn &y. Py- Ya Ps 0. 002005
A FR &y. By. Y5 N neh
Bezeichnet nun X eine Summe, welche sich auf alle Kombinationen Ah’, S dagegen
eine solche, die sich auf alle Kombinationen « bc der Hauptaxen oder auch auf alle
binären Verbindungen von zweien dieser Kombinationen erstreckt, so ist
2 (Quadrat der obigen Projektion des Paralleloschems)
))
— Su KemBra, La An ger
&o. Pa. Ya au)
&y. Bz- Ya Abk Wu
an! lo | lee on se lee ame k.w.s }
&g- Ba- Ya 02.1B20, | K. w. 2 M. w. 5
Rz. By. %5 Qg. By: 05 ara 5.2 u 5
—Sygalbien Korean
@y. Pa Ya
Da der letzte Ausdruck von den Richtungen der konjugierten Halbmesser unabhängig
ist, so ist die Behauptung bewiesen.
Zweite Folgerung. Die Summe der Quadrate aller m-fachen aus den
konjugierten Halbmessern eines Systems gebildeten Paralleloscheme ist
gleich, wie wenn das System von den Hauptaxen gebildet wird.
Wird nämlich das Quadrat eines jeden der zuerst genannten Paralleloscheme nach
$ 12 der Summe der Quadrate seiner Projektionen auf alle »n-fachen Hauptschnitte
gleich gesetzt, und kehrt man dann in der so entstandenen Doppelsumme die Ordnung
der Summationen um, so folgt die Richtigkeit der Behauptung sogleich aus dem ersten
Teil des vorhergehenden Lehrsatzes.
S 59. Berührende Kontinua ersten Grades.
Wenn ein lineares Kontinuum eine Lösung und die derselben entsprechende erste
Differentialgleichung mit einem höhern Kontinuum gemein hat, so ist jenes das Tan-
gentialkontinuum für diese Lösung. Ist
y 2
a? 2
na
die Gleichung eines quadratischen Kontinuums, so ist für die Lösung (x, y, 2,...) die
Gleichung des Tangentialkontinuums
N yuy 22
a oa
>=
wo die Variabeln ,y,z,... dem letzten linearen Kontinuum angehören. Dem vom
Centrum nach der Lösung (x, y,....) hin gehenden Halbmesser h ist das diametrale
Kontinuum, dessen Gleichung
ist, konjugiert. Dieses ist also mit dem Tangentialkontinuum parallel. Der von der
Lösung (x, ,...) ausgehende zum Tangentialkontinuum normale Strahl heisse die
Normale jener Lösung. Setzt man
iv Fe | D h PL
a Te
so sind
pa Du pz
gr ge
die Richtungskosinus der Normale, und der Abstand des Centrums vom Tangential-
kontinuum oder das Perpendikel ist e«x-+-ßy---::=p. Man hat also auch
P=A®"+Bf+lCP—+----
Hieraus erhellt, dass, wenn vom Centrum aus auf der Richtung des Perpendikels sein
reciproker Wert aufgetragen wird, die so erhaltene Lösung wiederum einem quadratischen
Kontinuum angehört, dessen Hauptaxen zwar gleich liegen wie beim ursprünglichen
quadratischen Kontinuum, aber die reciproken Werte haben, ferner, dass die Normale
mit A parallel ist, und dass das Perpendikel den Wert . hat.
Das Tangentialkontinuum schneidet das quadratische Kontinuum in einem (n—2)-
fachen Kontinuum. Die Beschaffenheit desselben wird am leichtesten erkannt, wenn
man das System der Hauptaxen in ein System konjugierter Halbmesser transformiert,
welchem h angehört. Geht dadurch die quadratische Gleichung über in
£ AL
HL a ze ne
wo H=H, so ist t=h die Gleichung des Tangentialkontinuums für die Lösung
t=ht=t'"=...— 0), und das (n — 2)-fache Durchschnittskontinuum wird durch
die Gleichungen
r'2 v2
H" t gg“ 4
e® 2er:
el, 7 = .
dargestellt, ist also innerhalb der durch t— h bezeichneten (n — 1)-fachen Totalität
ein strahliges Kontinuum zweiten Grades. Für dessen Reellität reicht es hin, wenn
nicht alle Halbmesserquadrate 4’, H', H',... gleichartig sind. Diese Ausnahme er-
eignet sich nur in zwei Fällen: 1. wenn alle Hauptaxenquadrate A, B,... positiv sind,
2. wenn nur eines positiv, alle übrigen negativ sind. Daher der Satz:
In den zwei Gattungen von quadratischen Kontinuen, wo entweder
alle Hauptaxenquadrate oder nur eines positiv sind, hat jedes Tangential-
kontinuum mit ihm nur die Berührungslösung in reeller Weise gemein; in
den n — 2 übrigen Gattungen dagegen schneidet das Tangentialkontinuum
das quadratische Kontinuum in einem strahligen Kontinuum zweiten Grades.
Sind f, 9, h,.... die Werte einer beliebigen Lösung, durch welche ein Tangential-
kontinuum an das gegebene quadratische Kontinuum gelegt werden soll, so muss die
Berührungslösung (z, y, ... .) der Bedingung
fz |
enüsen. Diese stellt das polare lineare Kontinuum zu (/, 9, ...) dar. Alle Tangential-
to} ’ I; , =
strahlen, welche den Pol (/, 9, ...) mit je einer Berührungslösung (x, , . . .) verbinden,
bilden ein umschriebenes strahliges Kontinuum, dessen Gleichung
I a Sg BR NEL IN, ) ME NINE, =&
14 Bere le Dez - as ET
oder
Wagen Me WEI 2%
ZIR H+ etc. A B ee — U)
ist. Der Beweis ist aus der Identität beider Formen dieser Gleichung zu entnehmen.
Dass jeder vom Pol (f, 9, ....) ausgehende Strahl vom polaren linearen Kontinuum
in Beziehung auf die beiden Lösungen, in denen er das quadratische Kontinuum trifft,
harmonisch geschnitten wird, ist leicht einzusehen. Man braucht nur durch den Strahl
ein zweifaches lineares Kontinuum zu legen.
Wenn, wie bisher, A, B,... die Quadrate der Hauptaxen eines Kontinuums
zweiten Grades, p das auf ein Tangentialkontinuum aus dem Centrum gefällte Perpen-
dikel und «, , y,.... dessen Richtungskosinus oder, wenn man will, diejenigen der ent-
sprechenden Normale bezeichnen, so war oben p= Aa®—+- BPß?+(y?-+ +». Versieht
man nun in dieser Gleichung p, «@, ß,.... nach und nach mit den Zeigern 1,2,...n
und setzt die entsprechenden Richtungen als sämtlich unter sich orthogonal voraus, so
20
folet soeleich aus den bekannten Eigenschaften eines orthogonalen Transformations-
o- o- [eo] >
systems
P+pR+p+ - +p=A+B+C+---
Dann sind aber auch die entsprechenden Tangentialkontinua alle zu einander orthogonal;
es seien 2, %, ... die Werte ihrer Durchschnittslösung. Dieselbe ist offenbar das dem
Centrum entgegengesetzte Eck eines orthogonalen Paralleloschems, dessen Kanten
Pi» Par «+ + 2m Sind; folglich ist ® + y’ + = mtmTt'':+ 9; also zuletzt
a ER a ae EI
eine Gleichung, welcher jene Durchschnittslösung genügt. Wenn also ein solches
Eck, wie wir es früher als Masseinheit des n-sphärischen Kontinuums ge-
braucht haben, von lauter Tangentialkontinuen eines quadratischen Kon-
tinuums der n-fachen Totalität gebildet wird, so liegt dasselbe auf einer
konzentrischen n-Sphäre, deren Radiusquadrat gleich ist der Summe der
n Hauptaxenquadrate.
Die entsprechenden Sätze für die Ebene und den Raum sind bekannt, der letztere
trägt Monge’s Namen.
$ 40. Bestimmung der Hauptaxen eines diametralen Schnitts; Definition der
konfokalen Kontinuen.
Dem Halbmesser h, dessen Projektionen x, y,... sind, sei ein diametrales lineares
Kontinuum konjugiert; «, ß,... seien die Richtungskosinus der Normale des letzten,
also « — A [= I, 3... Sind’mun (d, 8% 7, er), Vs.) else
tungskosinus der Hauptaxen dieses diametralen Schnitts, Z’, R”, ete., deren Quadrate,
so müssen die Bedingungen
Dose BB, aa" + BB"+yy" +. =), ete.
et +yy +... — dee, + Zt tr —ß eie
a PB’ry’+:--=1, ete.
erfüllt sein; und dann ist
RULDBEN IR
ea re
Stellt man nun die Gleichungen
« ne = Ze “ ia er _
Be a pt, Sn
Hr th,
etc.
zusammen, multipliziert sie mit «, @, «',... und addiert sie, so folgt, nachdem man
mit 4 — X’ dividiert hat:
l [SC | [0
Re am: N TE TER FEIN DR RO)
Multipliziert man diese Gleichung mit A« und summiert sie in Beziehung auf A, B, (,...,
so ergiebt sich
Aa? BP? i Cy2
AR BER Ge!
.—=ß0,
oder, wenn für «, ß, p,... ihre Werte a =; . . . substituiert werden,
x Un — a .....—=
AYA=R") 1% BIZERU) COLOR) AI Zn
oder, da
RR: 1 PH y re
TEE ee er DT er ee
ist, auch
ar = y ie & Aa 5)
ARE Ben gen IR GO)
Wird diese Gleichung von Brüchen befreit, so erscheint sie im Beziehung auf die Un-
bekannte Z2’ vom n-ten Grade. Da sie aber schon durch R’ = 0 befriedigt ist, so sind
na
ihre » — 1 übrigen Wurzeln gerade die gesuchten Quadrate KR, R”, R"',... der Haupt-
axen des der Lösung (x, , ...) konjugierten diametralen Schnitts.
Die Gleichung (1) giebt nun
Bay: Win; Y 2
N a, AeIRL: BER
Wird (2) als Gleichung eines quadratischen Kontinuums aufgefasst und das entsprechende
Perpendikel mit p' bezeichnet, so sind
’ I) «£ ' I r 24
= m fen hıcm
zugleich die Richtungskosinus der Normale dieses neuen quadratischen Kontinuums.
Wenn für zwei quadratische Kontinua die Hauptaxen der Richtung nach zu-
sammenfallen. und die Hauptaxenquadrate des einen Kontinuums alle um gleich viel
von den gleichnamigen des andern sich unterscheiden, so sollen sie konfokale Kon-
tinua heissen.
Wenn demnach in der Gleichung - —+ ge —+ = 1 die Hauptaxenquadrate
A, B,... so variiert werden, dass immer dA=dB=d(0=-.-- ist, so stellt dieselbe
eine Schar konfokaler Kontinua dar. Ist die reelle Lösung (z, y,....) gegeben,
so zeigt die Diskussion der Gleichung, dass sie im Beziehung auf die Unbekannte A
vom n-ten Grade ist, und dass ihre n Wurzeln immer alle reell sind; für die erste
Wurzel sind alle Hauptaxenquadrate A, B, C,... positiv, für die zweite ist eines, für
die dritte sind zwei, u. s. f., für die n-te sind deren u — 1 negativ. Setzen wir
A>B>(C>-..-. und lassen A von 0 bis + & wachsen, so geht das quadratische
Kontinuum n mal durch jede in der n-fachen Totalität enthaltene Lösung. Durch jede
gegebene reelle Lösung gehen also immer gerade n konfokale Kontinua, und diese ge-
hören allen n Gattungen von quadratischen Kontinuen an.
Man kann auch leicht zeigen, dass zwei konfokale Kontinua derselben Gattung
. er . = . Eu: x y*
keine reelle Lösung gemein haben können. Sind nämlich Er — 5 = Verereye —le
> y° c & 5 - 5 .
T 5 —+ = 1 ihre Gleichungen, und zieht man diese von einander ab und di-
vidiert durch A— A=B-B=(0-— (= etc. so folgt
Di Y Zu
Ar = BB' CC el ea (a)
6)
Da aber hier der Voraussetzung zufolge alle Nenner positiv sind, so kann die Gleichung
für reelle Werte x, y,.... nicht bestehen.
Gehören aber die beiden quadratischen Kontinua verschiedenen Gattungen an, so
wird es in der Gleichung («) auch negative Nenner geben; diese ist daher möglich, und
sie zeigt zugleich, dass die Normalen der konfokalen Kontinua in einer gemein-
schaftlichen Lösung auf einander senkrecht stehen.
Die obige Bestimmung der Hauptaxen eines diametralen Schnitts des quadratischen
Kontinuums kann nun in folgendem Satze ausgesprochen werden:
Ist ein diametraler Schnitt eines quadratischen Kontinuums gegeben,
so ziehe man aus dem Centrum O den konjugierten Halbmesser OA, führe
durch die Lösung A die n—1 konfokalen Kontinua und errichte in A auf
— 157 —
jedes die Normale. Dann sind die Hauptaxen des Schnitts mit diesen Nor-
malen parallel, und ihre Quadrate sind gleich den Ueberschüssen eines
Hauptaxenquadrats des gegebenen quadratischen Kontinuums über das
gleichnamige Hauptaxenquadrat eines jeden konfokalen Kontinuums.
$ 41. Fortsetzung der Lehre von den konfokalen Kontinuen.
I. Konfokale Kontinua sind orthogonal. Schon bewiesen.
II. Satz. Wenn n konfokale Kontinua, deren Centrum O, sich in einer
Lösung P schneiden, und gilt P wiederum als Centrum einer Schar konfo-
kaler Kontinua, deren Hauptaxen mit den Normalen der vorigen zusammen-
fallen; werden ferner diese Hauptaxen resp. irgend n gleichnamigen Haupt-
axen der vorigen n konfokalen Kontinua gleichgesetzt : so geht das so
bestimmte quadratische Kontinuum durch OÖ, und seine dortige Normale hat
gleiche Richtung mit den erwähnten gleichnamigen Hauptaxen der ur-
sprünglichen Schar.
Beweis. Der Ausdruck
vi d Fr. (di=4B=dl=...)
erhalte für A= A,, A, 4A,,... A, den Wert 1, oder, wenn man will, 4,, 4,,.:.4,
seien die Wurzeln der Gleichung V= 1. Dann ist
x gr y° 5 ;
ee ABU: ee
für jeden beliebigen Wert von A. Schafft man nämlich die Brüche weg, so sind links
die höchsten Glieder vom (n — 1)-ten Grade; rechts sind die höchsten Glieder ABO...
und — 4”, und es ist klar, dass bei ihrer Entwicklung die n-ten Potenzen der Variabeln
A sich aufheben. Die vorliegende Gleichung ist also höchstens vom (n — 1)-ten Grade.
Nun wird sie aber durch die n Werte A=4,4=4,4=4,,...4=4, befriedigt
und muss also eine identische Gleichung sein.
Multipliziert man die Gleichung (1) mit A und setzt dann A= 0, so erhält man
n ARUAUE SEN Ai
Re ne:
ZeIeBIArSCH”
We Or
‚ ebenso y?: , etc.
Lässt man A — A, verschwinden, so ergiebt sich nach vorhergegangener Differentiation
Be Yy AH) AA An)
ale + ARNO
— 158 —
Wenn man also die vom Centrum auf die Tangentialkontinua der konfokalen Kontinua
gefällten Perpendikel mit p,, P3, - - - P„ bezeichnet, so ist
Pe 4, B, Gr: Re 4 AB,0,..... ete
ED ZTar 4,)14, = 2a en een
Da diese Ausdrücke denen für «°, y°,.... genau entsprechen, wenn man 4, B,C,...
mit A,, A,, A,,... A, vertauscht, so ist
2 „ oe H »3 I:
ae HEHE,
Denkt man sich aber die Lösung (x, y,...) als Ursprung und die Normalen als neues
Axensystem, so sind 9, Pa, - - - ?, die Werte der neuen Variabeln, welche dem alten
Centrum O zukommen. Da nun die letzten n Gleichungen ein System konfokaler Kontinua
darstellen, so ist die im Satz ausgesprochene wechselseitige Beziehung zwischen dem
Centrum O und der Lösung P bewiesen.
Il. Satz. Wenn n konfokale Kontinua, welche eine reelle Lösung
gemein haben, auf einem beliebigen Strahle resp. die Sehnen 23, 28,23’,...
abschneiden, wenn ferner X, H', H',... die Quadrate ihrer mit dem gegebenen
Strahle parallelen Halbmesser, p,p' p',... die aus dem Centrum auf die
Tangentialkontinua der gemeinschaftlichen Lösung gefällten Perpendikel
bedeuten, so ist
sp 2 s’p' % sp" 2 f SEE 2 1
(er =) nu 7 Rem) He) el
Beweis. Es sei (®,%,...) irgend eine dem gegebenen Strahl angehörende
x IE: .
ar I le am o
A 5 1 gemein
hat; dann seien rA,rwr»,... die Projektionen von LP=r auf die n Hauptaxen.
Da A, u,»,... gegeben sind, so liefert die Gleichung
Lösung Z, und P eine Lösung, die er mit dem Kontinuum
(Hr YyHru)
A B
| |
„m
=
zwei Werte für die Unbekannte »; ihr Unterschied ist die Sehne 2s; ferner ist
Mi 22 u? v?
H A IE B } C t $)
setzt man noch
IE y 8: h a 7
so wird die Gleichung für r:
7? IE TR] =
a (ae ln ne ei)
Ei G Se )’ re
woraus folgt, wenn man das Summenzeichen & auf die Variabeln x, y,... bezieht,
DEIEHERZ
Betrachtet man jetzt in der Gleichung V—= (0 ein Axenquadrat, z. B. A, als Unbekannte,
bezeichnet ihre Werte mit A,, As, .. . . A,, die entsprechenden Perpendikel mit p,,Ps»---P,
und die Kosinus der Winkel, welche der gegebene Strahl mit
durch Z gelegten konfokalen Kontinua bildet, durch e&,, &,,
Summenzeichen für den untern Zeiger öi= 1,2,...n, so ist
den Normalen dieser
.e, und gebraucht $ als
A 25 oe: m= yszH, etc.,
2-88 (544), 5-23) a
-4A—A; = 4; A A—4;
2 NE u. Ey SAGE BAT Pi ‚Ax > &Ppi \2
S 2 9. (3 aa ers, SS e) A SERVER (STE Een 9
m Sup( — | A: >) | 4) ze
also
N rn =;
a le
aber z. B.
© 2 as €
——S$89|2— 25 -—
daher
ABCHTEN :
überdies
Are ABC -
I , Aa z2)a 1),
also
()’- AAN An)E .g 2 2
H Re) era ee Be en N
— 160 —
Ist nun @ die gemeinschaftliche Lösung der n gegebenen konfokalen Kontinua, welche
durch die ersten Hauptaxenquadrate A, A’, A’,... bestimmt sind, und werden die
Normalen dieser Kontinua in Q als Axen der Variabeln t, f,f',... eines neuen durch
die Gleichung
f? v2 gi
zes 2
= Im hd ER 7 1
A-—U Am
dargestellten Systems konfokaler Kontinua aufgefasst, werden endlich die Variabeln
t,t,t',... dadurch völlig bestimmt, dass sie den Werten v=A,,u =A,,...u—=4,
entsprechen sollen, so giebt die Gleichung (2)
r
DS Nana [DIENT una den ai <
(7): Ss Gr) "se...
Addiert man diese Gleichungen und bedenkt, das 2 98-4 ----+-&, —=1ist, so er-
hält man
(Bet
+ = ..0.2.2..2.0@
IV. Setzt man
le 2 Du
Een { —- DI
(A—4;)” N 4A:)* iD KATZ AR)= 1°
woraus z. B.
a ee Nie eh
I = (9, A NASS AN
folgt, dividiert die Gleichungen (3) resp. durch A— A, A'— A,4A’— A,... und
addiert sie, so erhält man
PERL: EL Re !
BO: yes u
UM a ee ar
Sind die konfokalen Flächen A, A’, A”,... und die Lösung Z (also auch A,,As,... A,)
gegeben, so sind 9, 29,25 =» +5 Qıs des Qu bekannt. Man kann nun für die Brüche
bestimmen die Gleichungen (5) die Richtung des von Z ausgehenden Strahls, welcher
den genannten Bedingungen hinsichtlich der auf ihm abgeschnittenen Sehnen entspricht.
V. Soll das quadratische Kontinuum, dessen erstes Axenquadrat A ist, den Strahl
berühren, so muss die halbe Sehne s verschwinden; man bekommt so die Bedingung
> [>]
. beliebige Werte annehmen, welche der Relation (4) genügen, und dann
& & N &
up VEEEE ee le ea era BE: —(. En ES 6
IE aa De een s (6)
= af =
Sie ist in Beziehung auf A vom (n— 1)-ten Grade. Irgend ein Strahl wird also
gerade von n— 1 konfokalen Kontinuen berührt. Sind diese dieselben mit denen,
deren erste Axenquadrate vorhin mit 4, A',... 4” bezeichnet wurden, so ist
s=s’=...—0(, und die Gleichung (4) giebt ps = H. Sind die Kontinua A, 4, A",...
alle fest, aber die Richtung des Strahls veränderlich, so ist » konstant, und s daher mit
H proportional. D. h.:
Wenn durch einen beweglichen Strahl das erste von n festen konfo-
kalen Kontinuen geschnitten und die übrigen berührt werden, so ist die vom
ersten Kontinuum auf dem Strahl abgeschnittene Sehne dem Quadrat seines
mit dieser parallelen Halbmessers proportional.
VI. Denkt man sich in der Gleichung (6) nur die Kosinus &,, &,&,..., va-
riabel, so bewegt sich der Strahl um die Lösung ZL herum, indem er fortwährend das
quadratische Kontinuum (A) berührt; er beschreibt also um dieses ein strahliges Kon-
tinuum. Die Formel (6) liefert dann den Satz:
Wenn aus einer beliebigen Spitze einem quadratischen Kontinuum ein
strahliges Kontinuum umschrieben wird, so sind seine Hauptaxen die Nor-
malen der durch die Spitze gelegten mit dem erstern konfokalen Kontinua,
und die unendlich kleinen Hauptaxenquadrate sind proportional mit den
Ueberschüssen eines Axenquadrats des gegebenen Kontinuums über die
gleichnamigen der konfokalen Kontinua.
VII. Bei diesem Anlasse wollen wir auch den allgemeinen Fall untersuchen, wo
ein quadratisches Kontinuum überhaupt einem andern umschrieben ist. — Betrachten
wir zuerst zwei quadratische Kontinua, die sich schneiden, und setzen u —=(, v = 0
als Gleichungen derselben, so wird « -- Av = (0, wo 4 einen willkürlichen Faktor be-
deutet, jedes quadratische Kontinuum darstellen, welches durch das (n — 2)-fache Kon-
tinuum des Durchschnitts geht. (Durch 5 n (n 4-3) Lösungen wird nämlich im all-
gemeinen ein quadratisches Kontinuum bestimmt. Wählt man nun —n (n 3) —1
Lösungen auf dem Durchschnittskontinuum und eine ausserhalb desselben auf dem durch-
gelegten quadratischen Kontinuum nach Belieben, so befriedigen jene Lösungen die
Gleichung u + Av = () schon von selbst, und diese einzige Lösung dient zur Bestimmung
des Faktors 4. Da jetzt das durch «u -- Av —= 0 dargestellte Kontinuum mit dem vorigen
D}
5 n(n +3) Lösungen gemein hat, so fallen beide in ihrer ganzen Ausdehnung zu-
sammen.) Macht man nun die Polynome z, v durch Einführung einer (n —- 1)-ten
Variabeln homogen und setzt die Determinante der zweiten abgeleiteten Funktionen
oder die Funktionaldeterminante vV(n--Av) = 0, so bekommt man eime Gleichung
21
al
(n -+ 1)-ten Grades für A, durch welche die Bedingung eines strahligen Kontinuums
ausgedrückt wird, das durch jenen Durchschnitt gehen soll. (Siehe die Bemerkung am
Ende von $ 36.) Es giebt also solche strahlige Kontinua, seien sie nun reell oder
imaginär. — Nehmen wir jetzt an, der Durchschnitt sei im Besondern eine Berührung,
d.h. für jede gemeinschaftliche Lösung der Gleichungen x = 0, v — 0 seien die n—-1
ersten abgeleiteten Funktionen von ı mit den entsprechenden von v proportional, so
sind sie es auch mit denen von « — Av, d.h. alle in der Gleichung v +-Av—=( ent-
haltenen quadratischen Kontinua berühren einander in der ganzen Ausdehnung eines
(n — 2)-fachen Berührungskontinuums. Unter diesen giebt es strahlige Kontinua. Ist
ein solches nicht schon linear, so liegt das Berührungskontinuum ganz in dem (n—1)-
fachen linearen Polarkontinuum seiner Spitze. Hieraus fliesst der Satz:
Wenn zwei quadratische Kontinua sich in einem (n—2)-fachen Kon-
tinuum berühren, so fällt dieses Berührungskontinuum ganz in ein (n —1)-
faches lineares Kontinuum.
Wird dieses lineare Kontinuum durch die Gleichung s = 0 dargestellt, so muss
2
also v die Form wu —- ks’ haben, wo %k einen willkürlichen Faktor bedeutet. Setzen
wir nun
u =... — 1], s=adaetbyt.:-— 1,
so wird
Sl HE
die Gleichung irgend eines dem Kontinuum « —= 0 umschriebenen Kontinuums_ sein.
Wir suchen zunächst die Werte f,g,h,... seines Öentrums. Setzt man f,g,h,...
anstatt x, Yy,..., so sind sie durch die Gleichungen DIE | 0 Bra 0, etc. bestimmt.
Also ist N ;
Z Ziskaıs —0R
Multipliziert man diese Gleichungen mit Aa, Bb,... und addiert sie, so erhält man
1
Ser — (NM 5 = TERZA@"
kAu kDb
alersueN N geapzaa net
Hierdurch sind die Werte des Centrums bestimmt. Setzt man nn 2 =f-+%,
y=9+Y,..., so wird
"2 x
v—= SS I%Bae 9 _1, w@-— &
A 1 Ek2Aa8
—. 163 —
Es seien ferner 4, «, »,... die Richtungskosinus einer Hauptaxe, ı (1 — ©) das Quadrat
derselben, = «aA--Dbu-—---, so hat man
A y\
— + kAa=—, etc,
A w
also
R Aa i Bb
ll Zzm® w—= kA w Mm etc.,
und wenn man diese Gleichungen mit a, b,... multipliziert und addiert,
A@ (Aa)’ = )
1l=-kw2-_=%k (= ee | «) r
A—w A-w
oder
(Aa) l Se
y \ Zul E N
A—w 9’ oder Tan
Es ist ferner « = £ b I, ete., also
; 94’ oB' Dur:
ee Te Eu
ee ao ee
o A o A a8 SE
A
Die Gleichung des umschriebenen Kontinuums kann jetzt unter der Form
EN EAN )(@ Vak, )- @ az =
= IEBIM 5 S A 1 Be l RENTEN LEE 5 2
. ” . r . G
gegeben werden. Es sind dann fg, h,... die Werte seines Centrums, > I
diejenigen des Pols des (n — 1)-fachen linearen Kontinuums, welches durch die Berüh-
rung gelegt ist. Wird das Centrum festgehalten, so kann also der Pol sich nur auf
dem Strahle bewegen, welcher beide Centra verbindet. Man verändere nun die linearen
. . . - . . + e. . [7
Dimensionen des ersten quadratischen Kontinuums im Verhältnisse 1: ©, und lasse
dieses neue dem ersten ähnliche und konzentrische Kontinuum eine Schar konfokaler
Kontinua bestimmen, von denen n durch das zweite Centrum (/, 9, . - -) gehen werden
und durch die Gleichung ® = 9 dargestellt sind, wo man für ıw nach und nach
n verschiedene Werte zu denken hat. Da aus den obigen Relationen jezt leicht
h J i SE i
u... ; 0, :- ++ folgt, so sind die im zweiten Centrum er-
N A—w'’B—-w'C—w st,
richteten Normalen der Richtung nach die Hauptaxen des umschriebenen zweiten Kon-
tinuums, und im Ausdruck ıv (1— ®) sind alle entsprechenden Axenquadrate enthalten.
164
Durch diese Erörterung ist die Aufgabe gelöst, einem gegebenen quadratischen
Kontinuum (dessen Centrum O) ein anderes umzuschreiben, wenn sein Centrum ZL und
auf dem beide Centra verbindenden Strahle O Z nach Belieben ein das Berührungs-
kontinuum bestimmender Pol P (0 17 — Ss 0) L) gegeben sind.
S 42. Reduzierte Form der Differentialgleichung zweiter Ordnung eines
S 1
höhern Kontinuums.
Es sei f (x, y,...) = 0 die Gleichung eines höhern Kontinuums, &,v,... seien
die (als unendlich kleine Grössen erster Ordnung zu denkenden) Inkremente der n-
Variabeln x, y,..., und
“ein Ableitungssymbol, für welches &,v,... als konstant gelten; dann ist bis zur zweiten
Ordnung der Inkremente
ats 4+u..)=f@y..)+Df+z DDf=0,
also
Df+,DDf=0,
und da D_Df von der zweiten Ordnung ist, so muss auch D_f von der zweiten Ordnung
sein. Sind nun 4, u,... die Richtungskosinus der Normale, uf — Iren - a
also
Drau nn) Zr
so ist auch £, oder „die Entfernung der Lösung (e +&,y--v,...) des gegebenen
höhern Kontinuums vom linearen Tangentialkontimnuum‘, eine Grösse zweiter Ordnung.
Demnach ist in der vollständigen Gleichung DDf=D. Rt=tDR--RDt rechts
das Glied DR als Grösse dritter Ordnung im Vergleich mit Di=&DA+vDu--:-
als einer Grösse zweiter Ordnung zu vernachlässigen, sodass man einfach hat:
DDR — BR Dit, Bolelichzist
die Differentialgleichung zweiter Ordnung des gegebenen Kontinuums.
— 165 —
Es seien jetzt E= At «dt! at... v=ut+ßt+ Pt ---, etc.
2 Andrang 2
orthogonale Transformationsformeln, durch welche Dt in „+ + + - übergeht, und
die Ableitungssymbole mögen sich nur auf A, u,»,..., aber nicht auf die übrigen bis
jetzt noch unbestimmten Richtungskosinus beziehen, ebensowenig auf t,t',.... Es
sei ferner
Dee nn +’ Br + eul=a" — +" y +, etc; alo D=t!ö+td'+---;
9(Dt r ot ot 88 | dv ; ;
daher ur —=0öt-+D PT aber m A wteH +. =iatuß::
was bloss formell zu verstehen ist; also D = —eDA+8'Du-+t::-:- Nun ist
öDf=Döf, oder
(RD) = «Dot ı BD Be Dee
oder
tÖR+Röt=R(«Di-+P'Du-+-- )+(Ad+uß+::-)DR.
Da aber £ von der zweiten Ordnung und A«@-—-uß-+ --- — 0 ist, so folgt
öt=«@DA+PB'Du-.:.:-
Demnach ist endlich
BDA) a, ıy
oe Ka öt,
oder, da Dt = —, — = —+ » » » vorausgesetzt war,
dt HVö+---
Da diese Gleichung in Beziehung auf £',t,... identisch, und-ohnehin wegen AH u. -—1
auch AöOR + udu-..:—= 0 ist, so darf mant= A, t'=«a,t’—=«”,... darin sub-
stituieren, wodurch <= 1,v=&=..-:- — () wird, und bekommt
° — dA, ebenso r = (m, L eo Weten
oder in explieiter Form:
DRUM Me, BO one a
(d= = a Dun Tips neue |
* Br )
OR, Iu 1 , Or
due | 7 / gel L... =
d, 7 (# mL; as tin 0, |
etc.
Eliminiert man aus diesen n Gleichungen die n— 1 Verhältnisse @': B': y:...,
so scheint sich auf den ersten Blick eine Endgleichung n-ten Grades für die Unbekannte
ee ER : 2 29 2
= zu ergeben. Das von derselben freie Glied ist aber die Determinante 2 + - dy Sr
und muss wegen der Gleichungen
0% du Or
En Ki a ne a ale]
8A. 0. du Da .. |
5, Ra a EA —
Iy ne Iy Iy u 0,
etc.
verschwinden, da 4, u, »,... nicht alle zugleich verschwinden dürfen. Jene Endgleichung
hat also den Faktor _,, den wir nicht brauchen können, und erniedrigt sich nach Ent-
fernung desselben auf den (n — 1)-ten Grad. Bezeichnet man ihre n — 1 Wurzeln mit
1 1 1 B b SR c > B
arena etc., so geben die Gleichungen («) für jede derselben im allgemeinen nur eine
ee
Gruppe bestimmter Verhältnisse («: ß': y: .. ..), (@’: B’: y':...), (@': B":y':...), ete.,
und es bleibt noch nachzuweisen, dass diese Verhältnisse wirklich den ÖOrthogonalitäts-
bedingungen genügen. Multipliziert man die Gleichungen (a) mit A, u, »,... und addiert
sie, so ergiebt sich
NOTHBEhE u een eer—:
0
S
Multipliziert man sie mit Z, so erscheinen sie unter der Form:
Sl Her RE, PER 0 ER
Iy [Ü
Multipliziert man jetzt die Gleichungen mit «@', 8"... und addiert sie, so erhält man,
da schon Ad’ uß”-—- --- — 0 bewiesen ist,
if - a (ee + B'B"+- - -), ebenso d’df = z Ca 2 1 2 OD
S
a
da aber 06 f= 66‘ f ist, so folgt hieraus
r
R l l B > E
und, wenn die Wurzeln — » „‚, ungleich sind, notwendig
el.
Hieraus kann ebenso, wie bei der Bestimmung der Hauptaxen eines quadratischen Kon-
tinuums in $ 40, geschlossen werden, dass, wenn alles übrige reell ist, immer alle ge-
suchten Grössen 0',_’,... und die entsprechenden Transformationselemente @,?,...
reell sein werden.
Was den Fall betrifft, wo die Endgleichung für o dieselbe Wurzel mehrfach ent-
hält, so weiss ich da nicht anders zu helfen, als indem ich dem System der Gleichungen
(a) eine Form gebe, wo die Vertikalzeilen der Koeffizienten mit den Horizontalzeilen
gleichen Rangs übereinstimmen, nämlich:
ON If. I
5° DANN ß 9:7? ll
a SIE ‚ Or OR 1 un
dr (dr } )« 92 dy N ee v)
DONE SEHE OT ae Bi nahen Mh &
Iy } dIy da (or ) dIy de’ zn?
Ola NER GE ra Ne ru er
PERL 82 0x ° ur 92 dy ee (Be R )r j %
etc.
Hier ist !— =: W—= — d' log R. Die Form dieses Systems giebt auch sogleich zu
erkennen, dass die Endgleichung in $ nur vom (n—1)-ten Grade ist. Wendet man
auf dieses System die gleichen Schlüsse an wie in $ 40, so gewinnt man auch die Ein-
sicht, dass, wenn die Gleichung für s’ z. B. eine m-fache Wurzel hat, auch ın Gleichungen
des Systems von den übrigen abhängen müssen, sodass man statt der gesuchten ein-
fachen Richtung ein m-faches lineares Kontinuum erhält.
Zu den Gleichungen (b) gelangt man unmittelbar so. Es war Df-+- = DD N:
und es sol Df=R(QAE+tuuv+-- )=Rth X” + W@+--- =|1, ferner, wenn
E=At+atf+ at" ..-, ete. orthogonale Transformationsformeln sind und t= 0
gesetzt wird, DDf= st’+s’t’’+ --- sein. Dann ist st! = = . DDf, und, wenn
9) ’ ’ 0) [2 . rı# vn - -
ar NM: = u) dy =...— 06, ete. gesetzt wird, s!—= Dodf. Da diese Gleichung
de
in Bezug auf ?',t",... identisch ist, so kann man auch !'=«',t"=«',... setzen,
aa ee De , also EN 9 Laer
wdurh$=1-A,v=—-Auf=—4», also D= ze ( Te -)
wird. Setzt man nun abkürzend
u N NER N
en Mi — USE E en are za NE >
Bv-adatadg,d r (5,0 5 ) IR,
also W— — d’log R, so hat man
EEE ch er
BR — 0) dx De) etc.,
woraus durch Entwicklung die Gleichungen (b) hervorgehen.
> }
Setzen wir nun != — ne N — —r ‚... (ändern also die Vorzeichen der früher
gebrauchten @,_',...), so nimmt die zweite Differentialgleichung des gegebenen höhern
Kontinuums die Gestalt
et? za y’2
Ve een mr
[0 [0
x x
an. Denkt man sich im Tangentialkontmuum t = 0 von der Berührungslösung aus
irgend einen Strahl » gezogen, der mit den orthogonalen Axen der f,f',... Winkel
bildet, deren Kosinus €, €',... seien, so ist
9 e? Eu RUE 1
770 —— r Se Erg =F vr H — ns
Y R 0 0 k
Da das Aggregat auf der rechten Seite dieser Gleichung nur gegebene Grössen enthält,
so ist k konstant, und man kann den Schnitt ("’= 2%t) des durch die Variabeln t, »
bestimmten linearen zweifachen Kontinuums (Ebene) als Kreisbogen auffassen vom Halb-
messer /k; sein Centrum hätte die Werte + Aula Wil. Wir nennen + die
der Richtung r entsprechende Krümmung des höhern Kontinuums, / den Krümmungs-
radius, - .. . die Hauptkrümmungen und die entsprechenden Richtungen
(, By...) (@, By». .), etc. die Hauptkrümmungsrichtungen. Ist
EN 1 1
I <H<m<rrt<oo
vr
0 [d) 0 [ds
S x S x
so ist
unter den Hauptkrümmungsrichtungen ist also eine die Richtung der grössten, eine
andere die der kleinsten Krümmung.
— 169 —
Satz. Werden in dem (n—1)-fachen linearen Tangentialkontinuum
aus der Berührungslösung Radien eines regulären Polyschems gezogen, so
ist das arithmetische Mittel der allen diesen Radien entsprechenden Krüm-
mungen des höhern Kontinuums gleich dem arithmetischen Mittel der n—1
Hauptkrümmungen und bleibt also konstant, wenn auch jenes reguläre
Polyschem um sein Öentrum gedreht wird.
2 en 1 €? a ; ©
Beweis. Oben war die Krümmung a Senn Bea. die
u x
Hauptkrümmungsradien und €, €',... die Kosinus der Winkel bezeichnen, welche die
. en 1 2 = . F
Richtung der Krümmung 7, mit den n — 1 Hauptkrümmungsrichtungen bildet. Da nun
vermöge $ 35, wenn das Symbol M ein arithmetisches Mittel anzeigt, im Sinne des
Y [2 rn2 1 >
ausgesprochenen Satzes M -E’=N.E' =... = Dei ist, so folgt
1 1 ad 1
. — 1 Tale »
MT a1 (er Ta j odeı
1 1
M-—=M
k [Ü
Da weniestens für den Raum die Summe und das Produkt aller Hauptkrümmungen
= pP 8
von Bedeutung sind, so wollen wir aus der algebraischen Gleichung für o die betreffenden
Ausdrücke herleiten. Der Krümmungsradius o ist hier so zu verstehen, dass 2 — Ao,
Y— w0,.... die Werte des Krümmungszentrums sind. Wir können den (n — 1)-ten
Teil der Summe aller Hauptkrümmungen auch mittlere Krümmung nennen; die al-
gebraische Gleichung, welche aus dem Systeme (a) durch Elimination der Richtungs-
kosinus «, ß, Y, -.. hervorgeht, giebt für dieselbe den Ausdruck
1 1 IA ; Iu d VE )
M: oe n—l (d= on Soz
Entwickelt man die Determinante der Koeffizienten in den Gleichungen (b), so bekommt
die höchste Potenz s’”-' den Koeffizienten — (— 1)"-'R’, und da s”"'— R""':0"'
ist, so erhält man für das Produkt aller Hauptkrümmungen den Ausdruck
nr Ta Te TE 3 Eu: ABER =
San a di En] Weaa olmaı ne
Or
8% od: drdy Or dz
ER 2
du Oydr Ay: dydz
|»
Am Ende dieses Paragraphen gebe ich noch einige mehr unmittelbare Ausdrücke
für die Krümmung und für ihre Variation. Oben waren die Hauptkrümmungsrichtungen
durch die Gleichungen
[837
[53]
a' or A r ’ PN
eh eh... - 0, a
bestimmt. Geht nun im Tangentialkontinuum von der Berührungslösung aus irgend eine
Richtung, welche mit den Axen der &,y,... Winkel, deren Kosinus «, ß,y,..., und
mit den Hauptkrümmungsrichtungen Winkel, deren Kosinus €, €',... sind, bildet, so ist
AN
e=det We +, B=efpeEtPed + ---, etc;
also
IR EIER a 2 le ae Mae arg! Bi PAR e
dx + Iy re # y g’ = ..
du Da nalen: IE ec
* DE ß dy eu I o' Ti g’ En gu2 etc.,
I 0% du u ur: ge’? g'2 1
«(e 5, Eine +) ! B(e 55 Ra, 1 wa N etc. — 7, — +4
oder, ade = ads, dy=Pds... ds=dx+dy+---, auch
1 _ deddI+dydutrdedv +---
k de+tdy+rdst..
dies ist der anfangs erwähnte Ausdruck für die allgemeine Krümmung.
Derselbe soll nun bloss in Beziehung auf die Differentiale dx, dy,... variiert
werden, und d sei das Symbol dieser Variation. Es ist
Zazsddl=ward(Rdi+AdR)=REdedda+sdRErda;
ai —
also, da 2Adxz = (0 sein muss, Sdxdd — R&dxddA. Andererseits ist
sadf- Ayay +, ddy+ ET ddz+.-
daher
le of De
Zdröd, - 2 (5 zn dy+ y./,de- .)dde
—a0f.ddx +dyl- ddy+---=Z(RdatAdR)ödx= REda.öddx-+dRZidda.
Da aber Zi dx = 0 ist, so folgt auch 2Addx —= 0; also ist 2dadd = = R3dıA.dda.
Aus beiden Verwandlungen folgt endlich
SO OR ES ON:
—- 71 —
Mittelst dieser Relation ergiebt sich nun leicht
’ (a2— )542 + (du — P)\öay+ (v— F)ödz+:-- ;
d Be: - da? Zt dy® a5 dz? we
Wenn diese Variation, unabhängig von den Variationen dd, dödy,..., ver-
schwindet, so möge das betreffende k durch o ersetzt werden; man erhält dann die Be-
dingungen
End ady ade
ee
welche die Bedingung Adz+-udy--vdz--.--=0 schon im sich enthalten; es ist
sogleich klar, dass sie mit den Gleichungen («) zusammenfallen; sie dienen daher eben-
falls, um die einer Hauptkrümmungsrichtung entsprechenden Verhältnisse da:dy:dz:...
und den zugehörigen Hauptkrümmungshalbmesser o zu bestimmen. D. h. dieselbe ana-
lytische Bedingung dk — 0, welche den grössten und kleinsten Krümmungshalbmesser
liefert, giebt zugleich alle Hauptkrümmungsrichtungen samt den zugehörigen Halb-
messern.
$ 43. Ueber orthogonale Kontinua überhaupt, und über die Hauptkrümmungen
eines quadratischen Kontinwums.
Definition. Wenn n Funktionen f, f,f ,... der n Variabeln x, y,... so be-
5 St -
schaffen sind, dass die 5 n (n— 1) Gleichungen von der Form
DPA N KOTOL SEN In
9:02 " Ayday \ 8208
alle in identischer Weise bestehen, so bilden die n durch die Gleichungen / = const.,
f = eonst., f''—= const., ete. dargestellten Scharen (n — 1)-facher höherer Kontinua ein
System orthogonaler Kontinua.
Dass solche Systeme auch für eine beliebige Dimensionszahl existieren, ist durch
die konfokalen Kontinua zweiten Grades bewiesen.
Satz. Orthogonale Kontinua schneiden einander in den Haupt-
krümmungsrichtungen.
Beweis. Es sei or — = le er —l, u = Ri,
an — Rw,..„ Au’... —1], etc, so sind A,u,...; A,w,...; etc. orthogonale
Transformationselemente.
Wenn man also die Gleichungen
Fanart ndyt = rdatWdy+:-sete.
mit A,A,... multipliziert und addiert, so folgt
aaa rn dyan rw re. sete.
Daher ist, wenn man jetzt f, f, f ‚... als die unabhängigen Variabeln ansieht,
wir 7 Rp, ur . ; ete.
Y 7 0) 7 0) u ib all. 94
a ma di
betrachten. Zuerst folgt aus der Gleichung AA’—uw’—+---—=0(, wenn sie in Be-
ziehung auf f' differentiiert wird, sogleich
BE
he Kine . . . . . . . . . . . (1)
Zweitens folgt aus den Gleichungen A—= R I ..., dass
dx
9-R
we 7 On 77 0° 2 OR y ck:
ist. Da aber zu =- = R=*+ 2’— 0 ist, und der Ausdruck NA” non Ver-
tauschung von f und f’ ne geändert wird, so folgt
Mais Ren ‚ ko „OA!
v ee ae ” Br > Se
RR2A Bar R2z1 If —ne Aa a: (2)
Wegen der Relation (1) ist
ER S ‚Br
N. an = — RA df’
und wegen (2) sind
Ir ’ Or ,OX m d Le
IS et een y Sr >
RS af R'zA dp R2% m R' 24 dp”
Da nun jeder der beiden Ausdrücke links = — R'@ ist, so folgt
IX OA
h) ERSTE
4A mn P27 If
Nach (1) ist aber auch
roll) ala Aaa: den
Shan 24 rn 0.
ERY i
Also ist 4 an 0, oder =.
Betrachten wir ferner die Summe H = 8) Era "so 1St
08 L
DR d di
‚ Er 8a ee R'
BENES ee EN > el 7 ==
H=24 —- m nes Jar R2A Dr df
Differentiiert man endlich die Gleichung 4° w«’+---—=1 nach f', so hat man
Oı
21 Fr —=0:
Nach dieser Vorbereitung stellen wir die n Gleichungen
A gt e ar Fr» Br Sr. — 0,
Kt te =
[ ir bw BE al jr beo=ß,
Me we He" te 0,
etc.
zusammen; man sieht dann sogleich, dass
7 = ja a = (EL nn — HELEN
ist. Da wir aber = R’ I etc. hatten, so bekommen wir nun die Proportionen
92 du, d2 ,9y , de
— MM —
oder, wenn f,f ,f ,... als konstant angenommen werden,
‚ di du dv 1 e
RA When Hebel te Tee, nal
2 N > R i } r d} du
Betrachten wir weiter nichts als diese n — 1 Differentialgleichungen ee Fr = 1.1.5
so ist klar, dass ihre vollständige Integration n — 1 finite Gleichungen mit n — 1 arbi-
trären Konstanten erfordert. Nehmen wir alle früheren Voraussetzungen hinzu, so kennen
wir wirklich das vollständige System Integralgleichungen für (3), nämlich f = const.,
f = const., f'"—= const., ete.; denn dieses enthält » — 1 arbiträre Konstanten.
Die Gleichungen (3) sind uns aber auch sonst schon aus $ 42 bekannt als Be-
dingungen für eine Hauptkrümmungsrichtung des Kontinuums / = const. Wenn also in
der n-fachen Totalität ein System orthogonaler Kontinua existiert, so wird jedes einzelne
Kontinuum von je n— 2 der übrigen in einer Hauptkrümmungsrichtung geschnitten.
Wir wollen dieses noch strenger begründen.
Durch das System der Gleichungen (3) sind die Verhältnisse de:dy:dz:...
in algebraischer Weise bestimmt. Nach der obigen Herleitung von (3) würden die-
selben den Verhältnissen A: w:v':... gleich sein. Da man aber nur die Funktion f
zu kennen braucht, um die Gleichungen (3) bilden zu können, so ist klar, dass auch die
Verhältnisse A’: @':v':..., oder die Verhältnisse A”: #”:»"':...., oder u.s.f., für
dxz:dy:dz:... gesetzt, dem System (3) genügen. Dieses hat also wenigstens
nn — 1 algebraische Lösungen (da:dy:dz:...). Wir wissen nun schon, dass es gerade
n — 1 solche Lösungen hat; es sind die Hauptkrümmungsrichtungen. Wenn wir also
die n arbiträren Konstanten durch die Substitution einer bestimmten Lösung (x, y,...),
von der die Hauptkrümmungsrichtungen des Kontinuums f=- const. ausgehen sollen,
fixieren und dann der Gleichung dieses Kontinuums je n— 2 der Gleichungen f’= const.,
f' = eonst., etc. beifügen, so bestimmt jede der so erhaltenen n — 1 Gruppen von
finiten Gleichungen je eine Hauptkrümmungsrichtung des ersten Kontinuums.
J 9 1 ’ . R- B <c
Wenn man in der Gleichung — = R’H (siehe (3)) für 4 seinen früher gefundenen
Wert setzt, so erhält man als Hauptkrümmung des Kontinuums f = const. in der Rich-
tung der Normale des Kontinuums f’— const.
Die allgemeinen Betrachtungen sollen jetzt auf die konfokalen Kontinua an-
gewandt werden. Da eine vollständige Schar derselben alle n Gattungen reeller Kontinua
zweiten Grades enthält, und jedes Kontinuum aus einer Gattung von allen Kontinuen
der übrigen Gattungen reell und orthogonal, aber von keinem derselben Gattung
= —
geschnitten wird, so zerfällt jene vollständige Schar in n besondere Scharen, die ein voll-
ständiges System orthogonaler Kontinua darstellen. Wenn daher in der n-fachen
Totalität irgend ein reelles quadratisches Kontinuum und auf demselben eine Lösung
gegeben ist, und man legt durch diese die an — 1 konfokalen Kontinua, so wird jenes
erste von irgend n — 2 aus diesen in einer Hauptkrümmungsrichtung geschnitten. Oder
kürzer ausgedrückt:
Konfokale Kontinua schneiden einander in den Hauptkrümmungs-
richtungen.
Sind nun, wie früher, A,, As,... A, die ersten Axenquadrate konfokaler Kontinua
aus n verschiedenen Gattungen, so treten diese Grössen an die Stelle von , f,f s---,
und wir wollen die Hauptkrümmung des Kontinuums (4,) suchen, deren Richtung in
die Normale des Kontinuums (4,) fällt. Zunächst haben wir R} = (+ (+ ...
4 - Ani: Er eo P ke
zu berechnen. Wenn wir die Gleichung er z —...—=1 nach & differentiieren, so
1 1
erhalten wir 2 — (& a td -) I een p, das entsprechende Perpen-
A, Aa. AB ji Dana: 1
dikel und A,, w,,... die Richtungskosinus der Normale bezeichnen
dA om® . A
Da 2: —= 29,,4,, ebenso Di — a [Ban DEE ı6H
1 47 . :
also R,=2p,, R,= 2p,. Bedeutet gr die gesuchte Hauptkrümmung, so haben wir
nach der obigen allgemeinen Formel
er yo d log Ps
as AN eyes
UHBREH. Kr d 10g (A,— A,) p
R ee 2D, (a gs (4A, ige 1 N
EEE aA ad dA, Te
oder endlich no —_ AHA.
D.h. für jede auf einem quadratischen Kontinuum gegebene Lösung Z ist das Produkt
des zugehörigen Perpendikels mit einem der n — 1 Hauptkrümmungsradien gleich dem
Ueberschuss eines der Axenquadrate des gegebenen Kontinuums über das gleichnamige
Axenquadrat desjenigen durch L gelegten konfokalen Kontinuums, dessen Normale: in
die gewählte Hauptkrümmungsrichtung fällt. Oder nach dem am Ende von $ 40 aus-
gesprochenen Satz: Die n— 1 von der Lösung ZL ausgehenden Hauptkrümmungs-
richtungen sind parallel mit den Axen des zu Z konjugierten diametralen Schnitts, und
die Quadrate dieser Axen sind resp. gleich den Produkten des zu L gehörenden
“
— 116 —
Perpendikels mit den entsprechenden Hauptkrümmungsradien. Hieraus folgt leicht, dass
überhaupt das Quadrat irgend eines Halbmessers des diametralen Schnitts gleich ist
dem Produkt des Perpendikels mit dem Radius der Krümmung von paralleler Richtung:
— ein Satz, der auch unmittelbar bewiesen werden kann.
$ 44. Allgemeine Betrachtungen über die Existenz orthogonaler Kontinua;
Konstruktion eines ganz beliebigen Systems orthogonaler Flächen im Raume.
I. Während für den Raum die Untersuchung über die Bedingungen der Existenz
eines beliebigen Systems orthogonaler Kontinua völlig erledigt werden kann, unterliegt
sie für eine mehr als dreifache Totalität bedeutenden Schwierigkeiten. Man erwarte
daher hier keine Entscheidung der Frage, ob z. B. in der vierfachen Totalität noch
andere Systeme orthogonaler Kontinuen existieren ausser den konfokalen; sondern der
Zweck dieses Paragraphen ist nur, die erwähnten Schwierigkeiten in den einfachsten
Ausdrücken darzulegen. Für den Raum hingegen werde ich am Schluss dieses Para-
graphen als Anwendung der allgemeinen Formeln die Konstruktion eines Systems ortho-
gonaler Flächen zeigen, wenn eine einzige derselben beliebig gegeben ist. Ob diese
Konstruktion neu ist, weiss ich nicht, da mir die Originalabhandlungen, worin der Be-
griff der orthogonalen Flächen zuerst erörtert ward, nicht zugänglich gewesen sind.
Wenn die n Funktionen f, f,f ,... ein orthogonales System in der n-fachen
Totalität darstellen, so muss, da nach der Bezeichnungsweise des vorigen Paragraphen
df= R(Adxe + wdy-—---) ist, die Differentialgleichung
Kar day rd el BE EEE
integrabel sein. Die Zahl der hierdurch geforderten Bedingungen ist
- (n — 1) (n — 2) - n(n — 1) — (n— 1)
und stimmt daher mit der Zahl der in der Natur der Aufgabe liegenden Bedingungen
für die Funktion f überein; denn wir hatten ursprünglich -
‚.n (n — 1) Gleichungen,
worin die n— 1 Funktionen f’, f”,... zu eliminieren sind. Da ferner A,w,... die
Richtungskosinus einer Hauptkrümmung des Kontinuums f= const. und daher aus $ 42
uns als irrationale Funktionen der partiellen Differentialkoeffizienten erster und zweiter
Ordnung von f bekannt sind, deren Verhältnisse sämtlich in rationalen Funktionen einer
und derselben Wurzel einer algebraischen Gleichung (n — 1)-ten Grades ausgedrückt
werden können, so muss auch jede der erwähnten Integrabilitätsbedingungen, von der
Irrationalität befreit, als partielle Differentialgleichung dritter Ordnung in Bezug auf
die unbekannte Funktion f sich darstellen lassen; und man wird sich aus der Form
der Gleichungen (a) $ 42 leicht davon überzeugen, dass sie in Beziehung auf die
Differentialkoeffizienten dritter Ordnung höchstens auf den (n— 1)-ten Grad steigen
wird. Haben wir aber einmal die 4 (n — 1) (n — 2) Integrabilitätsbedingungen der
Differentialgleichung (4) in rationaler Form, so ist sofort klar, dass in denselben auch
diejenigen für die übrigen Gleichungen A'dx—+ w'dy—+---—=0, ete. schon mitbegriffen
sind. Wir hätten demnach für die gesuchte Funktion f wirklich nur dieselbe Zahl
+ (n — 1) (n — 2) von Bedingungen zu erfüllen, welche die Natur der Aufgabe auf den
ersten Blick zu erfordern scheint. Wir sollten es aber im allgemeinen für unmöglich
halten, dass eine einzige Funktion mehrern partiellen Differentialgleichungen dritter
Ordnung zugleich genügen könnte, wenn nicht die Existenz der orthogonalen Kontinuen
uns faktisch von der Möglichkeit überzeugte. Es wäre daher höchst interessant, wenn
es gelänge, a priori von den partiellen Differentialgleichungen aus zu entscheiden, ob
ausser den konfokalen Kontinuen noch andere orthogonale Systeme existieren oder nicht,
und im letzten Falle aus den Bedingungen mit Notwendigkeit auf die konfokalen Kon-
tinuen zu schliessen. Das Wenige, was nun folgen wird, steht freilich weit hinter
diesem Ziele zurück.
Wir wollen sämtliche Integrabilitätsbedingungen der Gleichung (4) in einer ein-
zigen Formel zusammenfassen, und um für diesen Zweck die Bezeichnung möglichst
abzukürzen, setzen wir
d d d 0)
ee Ds
wo A,u,... die zugleich mit der Funktion ‚f gegebenen Richtungskosinus der Normale
sind; und, um auch für das Auge die in irrationaler Weise bestimmten Haupt-
krümmungsrichtungskosinus von jenen scharf zu unterscheiden und unsre gänzliche
Unbekanntschaft mit den Funktionen f’, f",... anzuzeigen, bezeichnen wir diese n —1
Kosinusreihen mit (a, ß, 7, ...), (@,ß,Y,...), etc. und setzen ferner
ö d | d f Eee: ’ d ’ 0) u% f E
a 9, 1 or Ei =, A: 1) dy Auoc d’, ete.,
so dass, wenn 0,0,_0',... die entsprechenden Hauptkrümmungsradien bedeuten,
dx du dv Be 1 dr du a 1 h
& ß Y Va B' PL etc.
wird; endlich gebrauchen wir n— 3 unter sich unabhängige Reihen von je n beliebigen
23
WB
Grössen, bee abe a elese Wardmunwüber diewZeichen
der Variabeln, auf welche die Operationen D,d,d',... einzig ausgeübt werden sollen,
ein horizontaler Strich gesetzt, so sind sämtliche Integrabilitätsbedingungen der Gleichung
edz-+ßdy-----=( in der Formel
Zen), 0), 0, N. (5)
DEN LEE er
ie
el & or
Q, b, c5 Mor
a ee
vereinigt. Denn man würde z. B. die Integrabilitätsbedingung
en See
aus (5) erhalten, wenn man = ,=:'-=1.,=(, bı y— > oa a, — ll)
==" —(„_,3= (0 setzte. Wir können nun der Determinante T eine andere Gestalt
geben, wenn wir die nicht überstrichenen Variabeln «, ß,y,... durch Determinanten
(n — 1)-ter Ordnung ersetzen. Wenn nämlich
ya Ro
die Determinante aller orthogonalen Transformationselemente A, u,...;,ß,...;@',B,...;@,
ß"...; ete. bezeichnet, deren Wert bekanntlich + 1 oder — 1 sein kann, und wir uns für
die Annahme des positiven Werts entscheiden, so ist, wenn die Differentialkoeffizienten rein
formell verstanden werden, « = ce = 95 etc.; daher
Pa] be re ee | De dr oa Ale SE
a Be. u ect NW nr. (a (ale) Klo) ee
RE ae (A) 8 la) ER)
RS N U VCH N:
wo abkürzend z.B. (eaa)=Aa+ub--vc-H--- gesetzt ward. Im ersten durch einen
einfachen mittlern Vertikalstrich in zwei Hälften geschiedenen Schema enthält jede
Hälfte n—-1 Horizontalzeilen mit je n Elementen. Das Schema bedeutet, dass man in
beiden Hälften je zwei gleichnamige Vertikalzeilen weglassen, die zwei Determinanten
der übrigen Elemente miteinander multiplizieren und die Summe der so entstandenen
n Produkte nehmen solle. Diese Summe wird nun bekanntlich auch erhalten, wenn
man die Elemente irgend einer Horizontalzeile der ersten Hälfte des Schemas mit den
in irgend einer Horizontalzeile der zweiten Hälfte enthaltenen gleichnamigen Elementen
multipliziert, die Produkte addiert und aus allen solchen Produktsummen die Deter-
minante bildet. In der zweiten Horizontalzeile dieser Determinante steht (A «) als erstes
Element; da es mit dem Öperationszeichen D in der gleichen Vertikalzeile liegt, so
können auf dasselbe nur die übrigen mit d’,d",... bezeichneten Operationen ausgeübt
werden. Nun ist Ag +-uß---=0, also
0=d'(Ae) =d'(Aa)—+d'(Aa), oder d’(Ae)= — Lad’;
7 il ar 0, SBEhE6 A’ (A ) — 0, US.
Man kann also in der letzten mit U äquivalenten Determinante das Element (A«) ge-
radezu durch 0 ersetzen. Da man ferner die n (n — 3) freien Grössen a,b, c,... immer
so wählen kann, dass in der betrachteten Determinante (n — 1)-ter Ordnung jedes in
den n— 3 letzten Horizontalzeilen vorkommende Element einen willkürlich gegebenen
Wert erhält, dass z. B. alle in irgend zweien Vertikalzeilen vorkommenden Elemente
gleich Null werden, so folgt aus U=(, dass alle im Schema
aber d’i = a 5; also d’(Ae) = —
1? d’ ER en er Me ee
enthaltenen Determinanten zweiter Ordnung einzeln verschwinden; und umgekehrt, aus
(6) folgt (5) oder die Integrabilität der Differentialgleichung edz4 Bdy----—=(.
Wir bekommen also n— 2 Gleichungen
e@ De+ßDßB-+--:-=0, a” Da+ß"DPB+--=0,etee ... (MN
und - (n —2) (n— 3) Gleichungen
dat B"dB+--=ad'a+PBd’B-+:--,ete . 2.2.0.8)
In der Absicht, diesen Gleichungen eine Form zu geben, worin die dritten Diffe-
rentialkoeffizienten der Funktion f sichtbar hervortreten, führen wir zuvor einige Ab-
kürzungen ein. Wenn z. B. die Polynome &2-+-By--yz-+:: undAx-+uy-vz----
mit einander multipliziert und im entwickelten Produkt Glieder wie &°, xy resp. durch
9° 9: A .
da’ Dry ersetzt werden, so soll die entsprechende zusammengesetzte Operation durch
— 180 —
(d.D) oder (D.d) bezeichnet werden; die Elemente der operativen Polynome D,d
werden dann wie Konstanten behandelt, und bei ihrer Multiplikation wird den Opera-
tionen selbst kein gegenseitiger Einfluss verstattet. Bezieht sich hingegen z. B. die
Operation D nur auf die Elemente des operativen Polynoms d, so soll die daraus her-
vorgehende neue Operation durch Dd bezeichnet sein. Es wäre demnach, wenn @
irgend eine Funktion der Variabeln x, y,... bezeichnet,
I
Iy
Ip
Ddg= d% Da+ DßB-+:-;, aber ADp— geda-+ edut---
Dieses vorausgesetzt, ist z. B.
D(dy)—(D.d)y-+-Ddg,
D (@d.d) 9) —(D.d.d)9+(d.Da)g-+(d. Dad) 9,
u.s.f. Die zusammengesetztern Anwendungen dieser Bezeichnungsart werden sich nun
leicht von selbst verstehen.
Mit Rücksicht auf
a
Or a
dx dy 0y — Em... ‚Aatußt—=0, ete.
€
erhält man leicht
De el ee ee
Wenn nun d irgend ein lineares operatives Polynom bedeutet, so ist
SDf- 29 5a— RZAdR—=0 wegen AH ur. =1,
Ode 25, Ie= RZd@a—=— RFed4.
Man hat daher, weil d (Df)=(D.0)f+ 8 Df, u. s. f.,
(DE:ö) Ole, ee) (di) f=R 20042, eic,..r (10)
. . \ . . [0
Setzt man in der zweiten Formel d—d’ und erinnert sich, dass dA —= er etc., so er-
hält man
ee, PT a
Es ist ferner
(a.dd)f-=Z6d.agl = Zön.RdR+RaN)=AaR.Lröd- &r Te,
oder, da (d’ .ösJf=RZ«dA—= — RLıröa, auch
(d.dd)f= FE: De ve,
Wendet man aber die Operation d auf die Gleichung (11) an, so bekommt man
(d.d.s)f+(d.da)f+ (d.sdA)f=0.
Daher ist
(a.d.yy- da. zei (a) Edda .. (19)
Setzt man hier zuerst d—=_D, dann d—=d’”, und berücksichtigt die Gleichungen (9) und
(11), so erhält man
D.a.a0yf-et ER )2eDa....:.(W
[J @
(d.d’.d)f=R -4)2«de.. . EN)
Da in (14) links die Symbole d, d’, d” permutiert werden dürfen, so ergeben sich rechts
sechs verschiedene Ausdrücke; unter anderm hat man
ryır 1 1 NEN
(—5)2dda = (g)Lade. ee el)
e & Q
Die Formel (13) kann auf folgende Weise vereinfacht werden. Es ist
(a.d) R=(d.d)(DS)=*(a.d)(R5f)
a an ae ara
A NarUER RAN) LI. MER RANAH (DA. A) F.
Da nun überhaupt 2484 — 0 und daher ZA (6.0 )A-+-LF8A.ödR—0, so ist
Zrld.d)A= — Edia.di= — (Zae):oo=(;
folglich
(da) Ber lD 5
— 12 —
Nun ist ferner (d.d') 5; = _. 2 1-2 a % Wenn man also die Gleichung (13)
durch %° dividiert, so ergiebt sich
2. len lE IE aez
(d.d) = ch „)2 «De. ei, N ee
Wenden wir jetzt diese allgemeinen Formeln auf die transformierten Integrabilitäts-
bedingungen (7) und (8) an, so ergiebt sich namentlich aus der Vergleichung von (8)
mit (15), da im allgemeinen 0° und 0°’ verschieden sein werden, offenbar Fa’d’« — 0.
Daher haben wir jetzt
dran) — 0.0 — N Qt or 0 ec n — eichungen
1.0.) te 17 2 Gleichung
8.0.02) f— 0, (dream 040) E— 0r.ete, (aaa) 0 (18) IE} Gleichungen)
als Bedingungen der Integrabilität der Gleichung «ed=+ßdy-+---—=0. Da z.B.
’ [23 191208 ’ „ [2 ’ ’ [27 03
Cache Si +(@e B+eaB+acpß a etc.
ist, so sind die Gleichungen (18) in Beziehung auf die dritten Differentialkoeffizienten
von / linear und homogen, aber in Beziehung auf die ersten und zweiten irrational.
Will man auch in den Gleichungen (17) die dritten Differentialkoeffizienten sichtbar
machen, so bringe man sie unter die Form
dR.dR,
(Dede) Ri
Da auch die übrigen Differentialgleichungen «dz+ßdy—:-:=0, etc. inte-
grabel sein müssen, so bekommen wir im ganzen so viele Bedingungsgleichungen von
der Form (d.d') r — (, als die n— 1 Symbole d, d',d",d'",... zu zweien, und so viele
von der Form (d.d’.d’)f=0, als dieselben Symbole zu dreien kombiniert werden
n—1
q ) = (5) Bedingungen. Es liegt also die schwierige
5 © n—1
können, ım ganzen also ( 5 Vr(
© - n 9 S n—1 =
Aufgabe vor, nachzuweisen, dass alle diese &) Bedingungen schon in den ( F ) Glei-
chungen (17) und (18) enthalten seien, eine Aufgabe, für deren Lösung ich durchaus
keinen Rat weiss.
Wir wollen'nun annehmen, die Form der Funktion f, welche der Aufgabe voll-
komanen genügt, sei verloren gegangen; aber aus der ganzen Schar der durch f = const.
a u
— 13 —
dargestellten Kontinua sei ein einziges für unsre Anschauung zurückgeblieben und durch
die Gleichung Y= 0 dargestellt, welche explieite nur die n Variabeln &, y, 2,... ent-
hält. Wir müssen uns dann V auch implicite als Funktion von / denken, in der aber
durch die Annahme eines konstanten Werts für / und Verschmelzung desselben mit
allen andern Konstanten jede Spur der Funktionsweise in Beziehung auf f ausgelöscht
ist. Welchen Bedingungen wird die Funktion ‚V genügen müssen, damit das ent-
sprechende einzelne Kontinuum einer Schar angehören könne, welche fähig ist, einem
orthogonalen Systeme sich einzureihen?
Wird V nicht nur explicite, sondern auch implicite vermittelst / als Funktion von
©, Y,... aufgefasst, so ist V mit Null identisch; daher wird auch jede ableitende Operation
ein mit Null identisches Resultat liefern. Wird V so aufgefasst, so soll es durch V be-
zeichnet werden; sonst aber mögen alle ableitenden Operationen nur explieite verstanden
werden und unter sich unabhängig sein. Werden sie mit d, d’, 6” bezeichnet, so ist
8Vv- (485.2) 7-0, |
00V (0+0F- en) (00%: 5) VHSdf = 0,
800 V-(o+öf- 3) (4 0,f- a) (0° 40": N) v
gr \ 9\9V np ' EN ur MM vr o\9V RZ -
larger: (94 0f- >) ler) =.
Setzt man in der ersten Gleichung dö = D, so erhält man
= oV
Werden in der dritten Gleichung 6, 6‘, 6 durch d, d’, d’' ersetzt, so ergiebt sich ver-
möge der von speziellen Voraussetzungen unabhängigen Gleichung (11)
(d..d. a”) v+a.d.d)f.=0.. ee
Da Hr unbekannt ist, so reicht die Gleichung (19) zur Bestimmung der Funktion R
nicht hin; die Gleichung (20) hingegen verglichen mit (18) giebt (d.d’.d’) V=d.
Wenn also das einzelne Kontinuum V=0 einem orthogonalen System
RN) m—2)m—3)
1 3
7
in der Form
soll angehören können, so müssen erstens alle
(d.d'.d’)V= 0 begriffenen Bedingungen erfüllt sein, und zweitens dürfen
— 14 —
or ; \ 2 e L
die „An L) Im — 2) partiellen Differentialgleichungen zweiter Ordnung von
der Form (d.d') 5 — 0, durch welche die unbekannte Funktion R der n Va-
riabeln &,y,... bestimmt wird, einander nicht widersprechen.
Obgleich nach $ 42 die Elemente A, u,..., ,ß,..., @,ß,... der operativen
Polynome D, d,d',... als Richtungskosinus der Normale und der Hauptkrümmungen
des Kontinuums V= 0 ihren Werten nach bekannt sind, so sind uns doch ihre Funktions-
weisen wegen des Verlusts der Funktion f gänzlich unbekannt; und wenn wir auch
die genannten Elemente durch Funktionen aller 2 Variabeln &, y,... ausdrücken, ohne
irgend eine Substitution oder Elimination mittelst der Gleichung V= 0 anzuwenden,
so haben wir doch lauter unechte Funktionsweisen, welche sich ändern, so oft wir
dasselbe Kontinuum durch eine von g (V) = g (0) verschiedene Gleichungsform dar-
stellen, wie z. Be x—- u (y,2,...) = 0. Daher sind alle Variationen willkürlich, welche
Richtungen entsprechen, die vom gegebenen Kontinuum V= 0 sich entfernen; und
ihren Werten nach bestimmt sind nur diejenigen Variationen, welche tangierenden
Richtungen entsprechen; zu diesen gehören nun allerdings die mit d, d',.... bezeichneten
Variationen, zu jenen unbestimmten hingegen die Variation D. Diese Betrachtungen
1;
mögen anschaulich zeigen, dass man allerdings, wenn die Werte einer Funktion a Ww
nur für jede dem Kontinuum V= 0 angehörende Lösung bekannt sind, die Differential-
gleichung (d.. d’)W=: 0 in der ganzen Ausdehnung dieses Kontinuums verifizieren kann,
wenn anders W derselben genügt. Denn da d’ einer tangierenden Richtung entspricht,
so ist d’ W überall auf dem Kontinuum bekannt, daher auch d (d’ W). Da ferner «, ß,...
überall auf dem Kontinuum bekannt sind, so sind es auch d«,dß',.... Die diesen
ö 3 A 1
Elementen entsprechende Richtung tangiert aber, weil ! dd = — !addi— — S; Dre U:
Daher ist auch dd’ W überall auf dem Kontinuum bekannt; also ist es endlich auch
(d.d)W=d(d’W) — dd’ W. Da ferner leicht gezeigt werden kann, dass überhaupt
(d..dia")V= DV- (7 — =) 2a do,
so sieht man sogleich ein, dass auch die Gleichung (d..d’. d’)V— 0 auf dem ganzen
gegebenen Kontinuum verifiziert werden kann, indem man sie durch I «dd «= 0 ersetzt.
Die partielle Differentialgleichung (d.. d’)W= 0 z. B. enthält eigentlich eine un-
abhängige Variable zu viel. Will man dieselbe nicht bloss gleichsam graphisch
verifizieren, sondern sie auf eine echte analytische Form bringen, so kann man, um mög-
lichst allgemein zu verfahren, jede der » Variabeln &, y,... so in Funktion von n neuen
Variabeln &, t,,...t, ausdrücken, dass {,— const. dasselbe Kontinuum, wie V= 0, dar-
stellt. Es ist dann möglich, alle nach x, y,... genommenen partiellen Differential-
koeffizienten durch solche, die nach t, t, ...i, genommen sind, auszudrücken; und
— 80, —
zuletzt wird man anstatt (d.d)W= 0 eine Gleichung erhalten, worin nur die nach
den n — 1 Variabeln t,, 1... 4. _, genommenen partiellen Differentialkoeffizienten erster
und zweiter Ordnung von x, Y, ..., W vorkommen.
Um dieses Verfahren durch ein leichtes Beispiel zu erläutern, legen wir den
Raum mit den drei orthogonalen Koordinaten x, y, z zu Grunde, und denken uns diese
als solche Funktionen der drei neuen Variabeln t, «, v, dass v —= const. eine krumme
Fläche, und überdies, was angeht und zur Vereinfachung beiträgt, « — const. die der
Richtung («, 8, y) entsprechende, t — const. die andere Krümmungslinie darstellt. Es
» 9x 9y 02 dx Edy : de 1 E
sei dann = Po PB = PYfign I u ah, ar; (hm ») die
Richtung der Normale. Da nun = — = vorn = = e »- 80 1st leicht nachzuweisen,
dass
8°x 9°y ER
ET en % En N
ist, d. h., dass die den Elementen nn - + entsprechende Richtung die Fläche tangiert.
Man darf daher setzen
ler Ra EN dIy a N 02
Ba rl ren, Hu Eat I
indem von diesen drei Gleichungen immer eine die notwendige Folge der zwei übrigen
ist; und 7, U sind als bekannte Funktionen von £, u anzusehen. Nun ist
nen ;
1.9 (1 9W
» a du)
d 1
1 „00 9W I 7 >) WW 1 q dW 1 te N
dad W — » q Iu ; dx p It 9u pa“ ou 9%
Z0E 0% p 8
E) 1
RE NNA 1 9W aWw\.
p 9 du 4 Dar Eu):
man erhält also zuletzt
vala: a) ww EW
gu
ÄNaES E e
ot Ol
Ih
eine partielle Differentialgleichung mit bloss 2 unabhängigen Variabeln.
Um den Gang der folgenden auf den Raum bezüglichen speziellen Erörterung
nicht zu unterbrechen, wollen wir hier noch eine allgemeine Relation voranschicken.
Setzt man in (10) d = d, so ergiebt sich
24
2 er
(d.af=Rredı=$;
thut man das Gleiche in (12), so bekommt man mit Rücksicht auf (11)
@
(RR et (- —-,) Eode.
Wendet man aber die Operation d’ auf die vorletzte Gleichung an, so hat man
0 E—(d.d.a)S+2(4.00)Ff.
Hier ist
d.da)f=:da.d a —= SdeAdRRdN)=—-dR.>ad I SR 0;
0% E
also (d.d.d)L— nn = de.
Durch Vergleichung der zwei Ausdrücke für (d.d.d’)f ergiebt sich demnach
ade —,
a )
folglich auch
Za’dia = ER, ats al, bie. es er Ba
ein Ausdruck, den man als Wert einer Hauptkrümmung des Kontinuums mit der Normale
(«, ß,...), und zwar nach der Richtung («, ß',...) hin, auffassen kann.
II. Anwendung auf den Raum. Für n =3 giebt es nur die einzige Bedingung
(d..d') — 0. Da nun überhaupt
' c3 Dr dx dy
ist, so muss für n — 3 die Irrationalität wegfallen. Es sei ad=4 $ß=B, yy=(C,
By+ßy=D, yda+ya=E, aß a«ß= F, so gelten die Gleichungen
2AA+ uFf+ vE=(,
AF+-2uB+ vD=|(,
AE+ uD-+2»C
I
=
— 197 —
aus denen sich leicht
wD= WV”A—-wB—vC, |
AREEN NA EB N EEE 2 (2)
Auf=—-VA—wWB-+vC |
ergiebt. Wenn man ferner die zwei Gleichungen
OA
Iy
[44
‚OA
oe’ reg:
O1 O1 ‚O4 ‚04 a
Fe ur dy Eden
resp. mit «@, « multipliziert und addiert, so erhält man
O4 04 0%
1 1 1 %
24 Ir 1 Fr, Art): oder, da Pr t Fl OR r dy 1 Oz 1st,
Ola Hu Ad O2 DIA, ER
en er uf c
Multipliziert man diese Gleichung mit Aw», eliminiert Z und F' mittelst (22), setzt
PZE In de 04 „oe LE 9% du
BRETT “dr dn oy Iy Iy’ O2 8: "5:
und führt die abkürzenden Bezeichnungen
dı _„0R Be ‚Yu de _,% dı
ie a Er u
ein, wo dann Z-m-+-n=0 als Bedingung für die Integrabilität der Gleichung
Adz-+ udy-+vdz= 0 schon erfüllt ist, so erhält man (— un + vn) A+- uw! B— vll 0,
und wenn man A mittelst der Gleichung A+ B-+-C=0 eliminiert, (u’+-»") (m C—nB)—0.
Also ist A:B:C =1:m:n. Setzt man deshalb
Auv Auv Auv
a a rl a 3)
so folgt
D= a (#l— wm — »’n), E= e (— Al u’m — v’n), F= z: (— Al— wm v’n). (24)
Da ferner A=ßy—ß'y, A=aa, D=Py — ß'yist, so hat man AA D= aa (ß’y’— By’), ete.,
AAD-+uBE-+vCF=aw«.BßPß.yy=ada+pßß+yYy.BP.rr\=|0.P
a a : PR + ry .ß® y’ a mr:
«- A Bin 2 y° K* +ß”"+y” j B° 3 y” 1 ß 2
= — (BytPß'y) Br—ß'y) = hu,
— 18 —
und, wenn man in dieser letzten Gleichung die vorigen Ausdrücke für A, B,... sub-
stituiert,
T= X T+ Wm + vWn®’— Aumwn —2avrnWl—2llum. . . (25)
Durch die Gleichungen (23), (24) und (25) sind uns die Elemente des quadratischen
operativen Polynoms (d.d’) vollständig bekannt, und die einzige Bedingung, von der
> m
oben die Rede war, ist nun, wenn „, — — W gesetzt wird,
7”. (dd) W—Auv (1 4m m = 7 +n = Us)
{ h 9° 7 dw
+ AMT — um — v’ ) 0 I Hu(—MI+u’m—v’n) d% 7 HM mtr) u! (26)
Setzt man endlich hier W = (5 - ! +) z= (55 = a nn = = - ete. und mul-
tipliziert mit R", so wird die Gleichung in Beziehung auf alle partiellen Differential-
koeffizienten der gesuchten Funktion f ganz und rational.
Ich führe bloss noch an, dass die partielle Differentialgleichung dritter Ordnung
für eine Funktion f, welche eine zu einem orthogonalen Systeme gehörende Flächen-
schar darstellt, auch unter folgende Form gebracht werden kann:
an 0) 0) d Im n dv Hu
TE( 5 — )- „uva (m a + IAL(Pl — wm — v’ Dier = ‘) — il}
Trägt man auf jeder Normale des Kontinuums f — const. ein unendlich kleines
Stück a so liegen die Endpunkte aller dieser Stücke in dem successiven Kontinuum
alihen Schar, für welches f (x, y, ...) = const.+ df ist. Wenn man also eine
Funktion W kennt, welche der Bedingung (d.d')W= 0 genügt, und trägt dann auf
jeder Normale der Fläche V= 0 ein Stück Wo auf, wo ® eimen sehr kleinen kon-
stanten Faktor bedeutet, so liegen die Endpunkte in einer neuen Fläche, welche fähig
ist, zugleich mit der vorigen einem orthogonalen System anzugehören. Diese Bemerkung
führt uns zu einer graphischen Konstruktion eines beliebigen orthogonalen Flächen-
systems.
Da Sıda=0, FZadea—=0 ist, so folgt d’a:d'ß:d'y = «a: P':y und hieraus
de —=«.N «da, etc. Daher ist das operative Polynom d’d= !d' 5, Zud’ax<d,
und es wird dadurch (d.d’)W= d’(dW) — Fad’axd' W. Wenn also die Funktion
W der Bedingung (d.d’)W= 0 genügt, so ist mit Rücksicht auf die Formel (21)
überall auf der Fläche
d’(dW) = eat. A
— 189 —
Man wähle nun eine ganz beliebige Fläche, ziehe alle ihre Krümmungslinien, nehme von
diesen zwei sich im Punkt A kreuzende /, !' heraus und verfüge nach Belieben über
die Werte der Funktion W, welche diesen Krümmungslinien entlang stattfinden sollen.
Entspricht die Krümmungslinie ! der Richtung («, £, y), so kennen wir derselben entlang
die Werte von dW. Auf der andern !' liege A, unendlich nahe bei A, und es gehe
durch A, die auf ! folgende Krümmungslinie . Da Wlängs !' bekannt ist, so ist auch
d’ W in A bekannt; der Faktor sans ist auf der ganzen Fläche bekaunt; folglich ist
d(dW) in A bekannt. Aber dW in A, ist gleich 4W in A plus A A,X d'(dW) in 4;
also ist dW in A, bekannt; und da W in A, bekannt ist, so kennen wir, wenn A, B, ein
Element der Krümmungslinie /, ist, auch Wn B(=Win ,+4B,xdWin A,).
Die zwei successiven Krümmungslinien /,!, mögen von den aufeinander folgenden
Krümmungslinien U, m, n,... in die entsprechenden Elemente AB, 4A,B,; BC, BC;
CD,C,D,;... geteilt werden. Da Win B und in B, bekannt ist, so kennt man d’W
in B, also vermöge jener Relation (27) auch d’(dW) in B. Aber dW in B ist bekannt;
man kennt also auch dW in B,, und, da W in B, bekannt ist, auch W in C,. Folglich
kennt man d Win €, u.s.f. Man lernt so W längs der ganzen Krümmungslinie 1,
kennen. Ist /, eine unmittelbar folgende Krümmungslinie, welche !’ in A, schneidet, so
wird man ebenso, vom Werte der W in A, willkürlich beigelegt ward ausgehend, die
Werte der Funktion W längs der ganzen Krümmungslinie /, bestimmen können. Wird
dieses Verfahren fortgesetzt, so ist klar, dass die Werte der Funktion W für alle
Punkte der Fläche durch die, welche wir längs der Krümmungslinien I! und !’ will-
kührlich angenommen haben, bestimmt sind.
Ist jetzt ® eine unendlich kleine Grösse, und wird Wo in jedem Punkte der
Fläche auf die Normale aufgetragen, so bilden die Endpunkte eine neue Fläche. Da
die Bedingung (d.d’)W= 0 erfüllt ist, so werden die Endpunkte der auf den Normalen
der ersten Fläche aufgetragenen Stücke, längs einer Krümmungslinie derselben verfolgt,
immer eine Krümmungslinie der zweiten Fläche bilden.
Die zweite Fläche kann man wieder wie die erste behandeln und unter anderm
die beiden Krümmungslinien, längs denen über die Funktion I von neuem frei verfügt
wird, den mit ! und !’ bezeichneten der ersten Fläche entsprechen lassen. Nun ist
OR
ER RT:
ER 77a a a a a Pe Fra
BE BDEERDIR,
DR7
und zugleich
. —-ADR-+odR-+«dR;
folglich
Di =edleg Rt ddbg. RB, et sen .Iah,h in. 128)
— 190 —
ER = . ‚|
Man kennt also DA, Du, Dv für jeden Punkt der ersten Fläche (indem = 2): also
auch 4, u, » für jeden Punkt der zweiten. Wir sehen so durch die Bedingungen (28)
die entsprechenden Krümmungslinien der ersten, zweiten, dritten, etc. Fläche sich an
einander reihen, und dadurch die zwei andern Flächenscharen entstehen, welche mit
jener ersten Schar ein orthogonales System bilden.
Ich behaupte nun, dass, wenn drei im übrigen beliebige Flächen gegeben sind,
welche sich in drei je zweien gemeinschaftliche Krümmungslinien orthogonal schneiden,
diese Flächen, ohne einer ferneren Bedingung zu genügen, immer einem orthogonalen
System angehören und dasselbe vollständig bestimmen.
Vom Punkte A aus, in welchem die drei gegebenen Flächen sich schneiden,
gehen auf der ersten die Krümmungslinien /, ! und die der zweiten und dritten Fläche
gemeinschaftliche Krümmungslinie. Auf dieser schneide man von A an ein unendlich
kleines Stück s ab und ziehe durch dessen Endpunkt die zu /, !’ successiven Krümmungs-
linien der zwei letzten Flächen; man kennt dann beiden / und !' entlang die Abstände
w . ee Oak . 1 -
= der genannten successiven Krümmungslinien, wobei der Wert von Zu und
rt
beliebig angenommen und so die unendlich kleine Konstante ıw bestimmt werden kann.
Da somit die Funktion W längs zweien sich kreuzenden Krümmungslinien der ersten
Fläche bekannt ist, so ist sie auch nach dem, was wir vorhin gesehen haben, auf der
ganzen ersten Fläche bekannt. Man kennt daher auch die unmittelbar auf diese folgende
Fläche der ersten Schar. Für das Gelingen der Fortsetzung dieser Konstruktion braucht
bloss noch nachgewiesen zu werden, dass die Bedingungen (28) durch die zweite und
dritte der ursprünglichen Flächen schon erfüllt ist.
Führt man statt des dortigen R das unendlich kleine normale Element s = e
R
ein, so werden jene Bedingungen:
DA= — adlogs— «dlog ss, ete.; also - degs=«DA+-ß Du-yD»,
oder
dlegs=4De-+uDßB+»Dy. . ... . . (28bis)
Es handelt sich also darum, die Variation des unendlich kleinen Abstandes zweier
successiver Krümmungslinien /, !, einer Fläche auszudrücken, welche längs ! stattfindet.
Dieser Abstand, als Element der kreuzenden Krümmungslinie !”sei 6’, das Element von
I hingegen sei 6. Vom Durchschnittspunkt A der Linien /, 2’ aus schneide man auf
diesen die unendlich kleinen Stücke 6= AB, !—= AA, ab; die durch A, und B gehenden
Krümmungslinien Z, und m’ bilden dann mit 1,!' das Viereck ABB,A,, und es ist
BB—-AA=AB.do=6do. Von der Variation der Richtung von B B, im Ver-
gleich mit A A, darf man absehen, weil sie wegen der orthogonalen Stellung dieser
N
Viereckseiten zu der Basis A B in der Länge dieser Linienelemente nur eine Variation
zweiter Ordnung hervorbringt; deshalb darf man in obiger Differenz das Element BB,
durch seine Projektion auf A A, oder auf die Richtung («', 8’, y) ersetzen. Man kann
also auch die Differenzen der Projektionen von BB, und AA, auf die Axen der x, 9, 2,
oder die ihnen resp. gleichen Differenzen der Projektionen von A,B, und AB mit «, ß, y'
multiplizieren und addieren; die Summe wird 6do' sein. Da man aber nach der vorigen
Bemerkung von der Richtungsveränderung von B B, absehen darf, so braucht man bei
A,B, nur die Richtungsveränderung (weil bewirkt durch eine Längenvariation von BB, )
zu berücksichtigen und kann hingegen die Längenvariation (weil sie keine solche für
BB, bedingt) vernachlässigen. Die Variationen der Richtungskosinus von AB sind
oda, o'’d'’ß, 6d’y; als Länge kann man diejenige von AB oder o behalten. Demnach
dürfen statt der Differenzen der Projektionen von A,B, und AB auf die Koordinaten-
axen die Grössen 0 0d'a, 00'd'ß, 0 0'd'y gesetzt werden. Multipliziert man nun mit
«,ß,y, addiert und lässt den Faktor 6 weg, so erhält man
do =6 (dda+ Ba ß-+yd'y).
Vertauscht man hier «', ß',y,6,d' mit A, u, »,s, D, so erhält man gerade die zu be-
weisende Gleichung (28 bis).
Da die partielle Differentialgleichung (26) in Beziehung auf die Funktion f von
der dritten Ordnung ist, so muss ihre vollständige Lösung drei arbiträre Funktionen
enthalten. Diese Forderung ist durch die vorige graphische Konstruktion insofern er-
füllt, als die drei ursprünglichen Flächen mit Ausnahme der Bedingung, sich in Krüm-
mungslinien und orthogonal zu schneiden, ganz willkührlich sind.
$ 45. Anwendung der konfokalen Kontinua auf die Bestimmung des Masses
der durch ein Kontinuum zweiten Grades (mit lauter reellen Axen) begrenzten
Totalität und des begrenzenden Kontinwums selbst. Relationen zwischen voll-
ständigen Abelschen Integralen.
Wir wollen das Element der n-fachen Totalität mittelst der Variationen der
Axenquadrate eines Systems konfokaler Kontinua zu bestimmen suchen. Es seien
4,B,(0,...J die n Axenquadrate irgend eines Kontinuums des Systems, und wenn
n Kontinua die Lösung (x, y,...) gemein haben, so mögen die Axenquadrate eines
jeden mit demselben untern Zeiger versehen werden, sodass die Zeiger 1,2,...n der
Reihe nach allen durchgehenden Kontinuen entsprechen. Ist jetzt ds, das lineare Element,
welches der Variation d A, entspricht, während A,, A,,... A, sich nicht ändern, sind
ar. onpaie ER 10
ferner «, A ßı B°
so hat man dze = ads, dy= ß,ds,,..., und durch Differentiation der Gleichung
- die Richtungskosinus der Normale des Kontinuums A,,
mE u” .-
TB ER
ergiebt sich
(rt, Ybı ) (E-+ Y ) oe
2( 1, | 5, ! ds, Pr | RB — 4A,
woraus
dA,
Us — Fr
folgt, wobei man sich an den Ausdruck
= HB
5 (A—-4)(A— 45)... (Aı— An)
zu erinnern hat. Bedeutet nun dV das Element der Totalität, so kann man dieses als
orthogonales Paralleloschem auffassen, dessen Seiten ds,,ds,...ds, sind. Es ist also
I a ie {
gan PıPa » »» Pr
DV —
Die Integration dieser Formel kann auf unter sich unabhängige Quadraturen zurück-
geführt werden, da die Variabeln A,, Ag,,... A, sich trennen lassen. Wir müssen aber
vorher einige Abkürzungen einführen.
Wenn A>B>(>-.-->H>J angenommen wird, so sei auch A, >4,> :-->4,.
Dann ist 7 >0, ,>0>J,, G>0>AH,,u.s.f. Die Quadratwurzeln R, = VABICHEN:
BVZ AB. ee BeNe WB. Ir RN DIR
sind also alle reell, und wir wollen sie überdies noch als positiv annehmen; jede der-
selben enthält nur eine Variable. Wenn wir ferner die alternierende Funktion
(A, — As) 4d= 4,) (4, — 4,) De (A: Fi An-ı) (A: —4,)
AA a ee ee
x (45;— A) .... (da — Au-ı) (ds — Au)
x etc.
Sal Hark A)
x (Anı— An)
mit 42 bezeichnen, so ist
—. EB —
WO &,&,...£, irgend eine Permutation der Exponenten n — 1, n — 2, n —3,...2,1,0
sein, und das obere oder untere Vorzeichen des Produkts gelten soll, je nachdem die
Permutation eine positive oder negative ist. (Der Beweis steht in Jacobis Abhandlung
De funetionibus alternantibus im Crelleschen Journal.) Wird 2 durch
A Aula ee Aa
dividiert, so soll ®,;der Quotient sein; man kann also auch sagen, (— 1)'"' @, sei das
Aggregat aller in der Entwicklung von 2 vorkommenden und durch A}! teilbaren
Glieder, wenn sie von diesem Faktor befreit sind. Es ist klar, dass ®, wiederum eime
alternierende Funktion ist. Es versteht sich übrigens, dass die Ausdrücke für 2 und ®,
sich nicht ändern, wenn auch sämtliche Axenquadrate A um eine und dieselbe Konstante
vermindert werden. Wir erhalten nun zunächst
Ne ANdEA: dA
= oO ı RE z
ar ( B) ) TeRDER: Rn
also für das Mass einer von n Paaren zu derselben Gattung gehörender konfokaler
Kontinua begrenzten Totalität den Ausdruck
fake h, EN Ar _ A, ar
r-(G)r+/: a Be zn
Wird das erste Integral zwischen den Grenzen J, = 0 und J,= J, das zweite zwischen
H,= (0 und J„,= (0, ete., das letzte zwischen A,„— 0 und B,—= 0 genommen, so erhält
man das Mass V der von einem Kontinuum (4) erster Gattung begrenzten Totalität,
dividiert durch 2”. Das ganze Mass ist aber offenbar R mal so gross als dasjenige
einer Polysphäre vom Radius 1; folglich ist in diesem speziellen Fall
der finite Wert eines Aggregats von Produkten von je n Abelschen Integralen, welche
immer alle bis auf eines vollständig sind. Man kann aber überhaupt die Zahl der
Faktoren Babe Produkte um 1 vermindern, wie wir jetzt zeigen wollen.
Da ! Ar (— 1)" &,—=0 oder —= 2 ist, je nachdem 0 <m <n — 1 oderm—=n—1
ı=1
ist, so ist überhaupt
SA): -1"0=-8
— 14 —
wenn / eine ganze Funktion (n — 1)-ten Grades bezeichnet, wo 1 der Koeffizient der
höchsten Potenz ist. Nun ist
Bd = 1(- 97"[8,0...54+40...u4 0 +4B0n.:Hn)
eine ganze Funktion (n — 1)-ten Grades von A;, worin die höchste Potenz den Koeffizienten
(— 1)'-' 2 hat; folglich ist
DI
IR; n
y 2 D ee [9)
Da IA, ®, 52.
Man erhält demnach
= 1 5 dA, dA, dAn .: dA, dA, dAn dA, dA, |
ER 5 De a) re a a ee
Vi ja Rı.®ı R, RB, Rn, td. 7, Ra +dR..®, R, R, BI
OR q - . z
wo z.B. dA, durch dR, ersetzt ward, weil R, nur die Variable A, und ®, diese
1
nicht enthält. Integriert man, so ist
aA dA, ads
Er a ey ete.}
€ 1 f 5 an — 1
Vo) | ®D,
.
wo die Klammern, in die man z. B. R, gesetzt hat, bedeuten, dass diese Funktion
zwischen den auf A, bezüglichen Integrationsgrenzen zu nehmen sei. Da ®; eine alter-
nierende Funktion ist, so zerfällt das (n — 1)-fache Integral in ein Aggregat von Pro-
dukten von je n— 1 Abelschen Integralen.
Nimmt man die auf A, As, ... A, bezüglichen Integrationsgrenzen und die untere
für A, so weit, als es die Bedingung der Realität der Funktionen R,, R,,... R, nur
erlaubt, so wird
B)=-R)= = (M)=0 (B)=E;
und man erhält
wi aA, ae, ddr m’
J 2: IF Rs Me 7 al) 2 F ; F r “ H 3 (1)
2)
eine Relation zwischen (n — 1)? vollständigen Abelschen Integralen, deren jedes in der
; m dA .
Formel | (A— k) 7 [m = 0, 1,2,...n — 2] enthalten ist.
Indem wir uns das Kontinuum erster Gattung als fest denken, lassen wir in den
Zeichen seiner Axenquadrate den Zeiger 1 weg und setzen uns vor, das Mass $ eines
von n — 1 Paaren konfokaler Kontinua begrenzten Stücks des Kontinuums 4A erster
Gattung zu bestimmen. Man hat
Y "1 dA, dA; , , dAn _ Tonzug SIT d. m dA; ,,,dAn,
ds G ) —— m ByaAAAaL AN nm ©
Setzt man ,—k=K, A,—k=K;,,..., wo eine beliebige Konstante bedeutet,
so ist
BE ENTE (RER RRE SLR —K)
== IK . rue ze he. te fe,fe IRE ES — W-- ER. E >
ER ARE IR u Oh
RE RR; MIR, ME NINE.
IE IR OR, ARD
1 | 31 |
wo (&, &,... &,) eine Permutation der Exponenten n— 2, n —1,...2,1,0 bezeichnet.
Man hat also
RE v+f Bi Y 4-4, as ER za, ee je er 1, 1A,
ein Aggregat von Produkten von je n— 1 Abelschen Integralen. Nimmt man jedes
Integral vollständig und multipliziert die rechte Seite mit 2”, so erhält man das Mass
des ganzen Kontinuums a
Setzt man n = 2 — - — K2, 5 —_ —%2, so dass k+ %k°=1, ferner
NO = dx A = / Ir ;
F (k) = J an: E (k) = I j) 1—k°sin?’x dx,
so verwandelt sich die Gleichung (1) in
FR) Eky)+E(k)F(k)— F(k)F(k) = =:
die bekannte von Legendre gefundene Relation zwischen vollständigen elliptischen
Integralen der ersten und zweiten Art mit komplementären Moduln. Die Gleichung
(2) giebt für n = 3 die Oberfläche des Ellipsoids.
N
Was in diesem und dem folgenden Paragraphen vorkommt, ist eine Ausführung
von sehr interessanten Andeutungen, welche Jacobi in jener Abhandlung (Crelle’s
Journal B. XIX) gegeben hat, wo er zuerst die Gleichung und Rektifikation der geo-
dätischen Linie auf dem Ellipsoid durch einfache Integrale darstellte. Ich habe diese
Gegenstände hier aufgenommen, weil sie in einer Theorie der vielfachen Kontinuität
nicht fehlen dürfen.
$ 46. Bestimmung des kürzesten Weges sowohl in der Totalität als auch auf
einem quadratischen Kontinwım oder dem Durchschnitte mehrerer konfokaler
Kontinua.
Wenn die Werte x, y,... einer Lösung als Funktionen der ersten Axenquadrate
A, 4:,... A, der n durchgehenden konfokalen Kontinuen gedacht werden, so sind
dA, dA, d An
’ URION:——
29 2 2 Pn
die Projektionen des Wegelements ds = Ydx? 1 dy’----- auf die Normalen der kon-
fokalen Kontinuen. Da diese ein System von orthogonalen Richtungen bilden, so ist
2 _(dA,\?, (dA,;\? dAn\?,
d> er ) ash er) i
oder auch, wenn A,, 4, ...4, die Kosinus der Winkel bedeuten, welche das Wegelement
ds mit den Normalen bildet,
dA, a 1] dAn
A enae=eie 2 Ip ne ra Pr
Wenn aber A, A,,... 4, überhaupt Grössen bezeichnen, welche der Bedingung 24°— 1
genügen, so ist
ae (rer N... 2...
3» 4.29: 1.29
Gelingt es nun für A,, As, ... A, solche Funktionen der Variabeln A,, 4:,... A, anzu-
2 2 =
geben, dass 5 nur 4: nur A,, u. s. f. enthält, und setzt man dann
1 2
le k A, dA, ei 3 1,dAs } ar B And An 9
S 5 El
— 197° —
so hängt, da hier die Variabeln getrennt sind, der Wert von S nur von beiden Grenz-
lösungen ab, aber nicht von dem Wege, der sie verbindet. Es wird daher vermöge
(1) im allgemeinen für irgend einen aus reellen Elementen zusammengesetzten Weg
immer sein | ds> $, und nur dann [ ds = 8, wenn
dA, ,dA,, ,,.dAn
2m 20 "2 Pn
I N ee een le)
ist. Also ist dann der Weg, der diese Proportionen zu seinen Differentialgleichungen
hat, der kürzeste zwischen den zwei gegebenen Grenzlösungen.
Der kürzeste Weg muss ein Strahl sein. Ein solcher wird von n—1 konfokalen
Kontinuen des gegebenen Systems berührt; ihre ersten Axenquadrate seien W;, Y;, ... A,.
Dann gelten, wie wir bereits aus $ 41, V, Gl. (6) wissen, n — 1 Gleichungen von der
Form
A? E 1: r
Aa —- Aa — ser — A et 0, . . . . . . . . (4)
wo zu W nach und nach die Zeiger 2,3,...n zu setzen sind. Die Realität des Strahls
erfordert übrigens
A>ÄN>L>U>-.- > HH, >U,>A,.
Vermöge der Proportionen (3) sind die Gleichungen (4) als System von Differential-
gleichungen erster Ordnung, hervorgegangen aus einmaliger Integration der n —1
Gleichungen zweiter Ordnung, welche die gewöhnliche Variationsrechnung liefert, auf-
zufassen; und da sie an — 1 arbiträre Konstanten enthalten, so ist diese Integration die
allgemeine.
er . - AR B c =
Um nun untersuchen zu können, ob wirklich ER DE -» Funktionen von je einer
1 2
Variabeln sind, müssen wir zuerst A, 4A,,... m Funktion der konfokalen Variabeln an-
geben. Wenn wir das System aller n Gleichungen, durch welche die Grössen 4 bestimmt
sind, so schreiben
22 22 2
1+0A4, Da ner le (5)
A a3 a 3 ® |
o(A— N o(A,— A) (A, I,
wo zu A die Zeiger 2,3,...n hingehören, und ® einen verschwindenden Faktor be-
deutet, so können wir auf das System (5) die aus $ 41, II bekannten Relationen zwischen
orthogonalen und konfokalen Variabeln anwenden, und bekommen:
1+0A4) k— U) (A— N)... (Ai— Un)
= 4-4) 4-4)... A—4_, (&—- Ay)... (A4— 4)
lese cos]
— 198 —
wo noch & = (0) zu setzen ist. Da der Ausdruck für p; denselben Nenner und 4, B;(,...J,
zum Zähler hat, so sieht man sogleich, dass der Ausdruck für —,; nur die Variable 4;
.. . Y. Pi B
enthält. Wenn wir fortan der Kürze wegen q, — 2 setzen, so ist
ı
A: Bili...Ji >
4 ar WAR)... (436)
(Da unter den Faktoren des Zählers die ©— 1 letzten, und unter denen des Nenners
die i— 1 ersten negativ sind, so ist g; positiv.) Die Form dieses Ausdrucks giebt g:
als Abstand des Centrums vom linearen Tangentialkontinuum des quadratischen Kon-
tinuums (4A;), welches durch seinen (imaginären oder reellen) Durchschnitt mit den n—1
festen konfokalen Kontinuen (A) gelegt ist, zu erkennen. Da nicht einmal alle Kon-
tinuen (A) zu n— 1 verschiedenen Gattungen zu gehören brauchen, so kann sehr wohl
das einfache Kontinuum, in dem sie sich schneiden, imaginär sein; und wenn auch alle
(U) n — 1 verschiedene Gattungen repräsentieren, so muss erst noch das variable Kon-
tinuum (4;) der letzten noch übrigen Gattung (es kann nur ö=1 oder i=n sein)
angehören, wenn das Perpendikel g; einer reellen Lösung entsprechen soll. In diesem
einzigen Falle stellt das Integral a die Länge eines reell begrenzten Stücks der den
zdi
n — 1 festen Kontinuen (N) gemeimsamen Krümmungslinie dar. Nichtsdestoweniger hat
das Integral | 9, mn allen Fällen, die hier in Betracht kommen werden, einen reellen
Wert und kann analytisch immerhin als zwischen zweien Kontinuen (A) derselben
Gattung befindliches Stück der reellen oder imaginären Krümmungslinie (U, U, . . . A.)
gefasst werden. Wenn uns erlaubt wird, von zweien Wegen, welche durch dasselbe
Paar konfokaler Kontinuen gleicher Gattung begrenzt werden, den einen Projektion
des andern zu nennen, und wenn alle auf die einzelnen Variabeln A,, A, ... A, bezüg-
lichen Paare von Integrationsgrenzen von den zwei Grenzlösungen des Weges [ ds
hergenommen sind, so ist der kürzeste Weg
N oe er re ° dAn
SS En 2 Bee
gleich der Summe seiner Projektionen auf die feste Krümmungslinie (U, U, . . . X),
welche von allen n durch die Grenzlösungen gelegten Paaren konfokaler Kontinuen je
einer und derselben Gattung gebildet werden.
Da p = q4, so geben die Proportionen (3) für den kürzesten Weg die Bedingungen
A A . 2 .
= — Nds, wo A,q,A mit den untern Zeigern 1,2,...n zu versehen sind. Die
Gleichungen (4) werden demnach
(5) (=) (@ Ze)
2m 2 Ri 2m) _ 7
a an Aa ea) an
—- 19 —
wo X nach und nach mit den untern Zeigern 2,3,...n zu versehen ist. In diesen
n — 1 Differentialgleichungen erster Ordnung sind die Variabeln getrennt; sie können
also mittelst blosser Quadraturen integriert werden. Dadurch werden n — 1 Integrations-
konstanten hereingebracht, sodass nunmehr die n — 1 finiten Gleichungen des kürzesten
Wegs 2 (n — 1) verfügbare Konstanten enthalten, .was gerade nötig ist und hinreicht,
um die zwei Gruppen von je n — 1 Bedingungen, damit der Weg durch die zwei ge-
gebenen Grenzlösungen gehe, zu befriedigen.
Wird der Anfangswert einer Variabeln z. B. A, beliebig gesetzt, so ist dadurch
der Weg noch nicht im geringsten näher bestimmt; denn dieser Weg muss im Verlaufe
jedes Weges, dessen U, kleiner ist, zweimal vorkommen. Wenn daher die Anfangswerte
der n Variabeln A,, As, ... A, so angenommen werden, wie es die gegebene Anfangs-
lösung verlangt, so zählt dieses nur für n — 1 Bestimmungsstücke des Wegs. Wenn
nun alle Integrale mit diesen Anfangswerten beginnen, so sind durch die n—1 Weges-
gleichungen
REG. u Asdieds Al re J
Ba 4 2 A EN A: ren 2 K Q
rer ) re I) ZAım a: (8)
fortan immer n — 1 der Variabeln A,, A:,... A, in Funktion einer einzigen unter ihnen
und der n — 1 Konstanten A gegeben, und diese letzten sind durch die Bedingung, dass
der Weg durch die Endlösung gehen soll, gerade bestimmt.
dA
24
Es ist noch zu bemerken, dass wegen
— Ads für ein positives Wegelement
N : 5 5 dA 1) e e
immer auch seine Projektion 5, positiv zu nehmen ist. Das Vorzeichen der Quadrat-
wurzel 4 muss also immer mit dem des Differentials d A übereinstimmen. Wenn also
ein g durch Null oder Unendlich hindurchgeht und infolgedessen einen Zwischenwechsel
erfährt, so muss auch das entsprechende d_A diesen Zwischenwechsel mitmachen. Hiermit
ist nun auch der Verlauf der einzelnen Integrale in (8) hinreichend bestimmt; beim
e EEE: 2 < R 3 aa ei
Fortschreiten des Weges nämlich ist im Ausdruck ihrer Elemente immer 9, positiv zu
nehmen. Ein Durchgang des Faktors von d A durch Unendlich stört die endliche Be-
schaffenheit des Integrales nicht. Denn entweder rührt derselbe her vom Durchgang
einer der Grössen A,B,...J durch Null; geht z. B. J durch Null, so sind ausser
dia
2yJ7
einen mit Zeichenwechsel des Inkrements, endlicher Faktor X YJ, begleiteten ununter-
brochenen Fortgang (z. B. Wachstum, wenn A— positiv ist) des Integrales an. Oder
jener Durchgang rührt vom Verschwinden des rationalen Nenners A — W her; dann
findet sich aber auch Y A— Wim Nenner von q, und da alles übrige endlich bleibt,
dA
— d.YJ alle übrigen Faktoren oder Divisoren endlich, und die Form d.yJ zeigt
hat man nur : 3 dyA-— X zu beachten, was ebenso wie vorhin einen ununter-
brochenen Fortgang des Integrals anzeigt. Im letzten Falle ward vor dem betrachteten
— Bi —
Durchgang A > vorausgesetzt, und es ist aus dem Gesagten klar, dass auch nach dem
Durchgang wieder A>NX sein wird. Ganz ähnlich verhält sich die Sache, wenn anfangs
A<NM ist; man hat nur d YA — A zu beachten. Aus diesen Bemerkungen folgt, 1. dass
jede Variable A die ihr, sei es durch ihre Gattung selbst oder durch Konstanten A der-
selben Gattung, gesetzten Grenzen niemals überschreitet, sondern zwischen denselben
oscilliert, 2. dass bei keinem der in den Gleichungen (8) vorkommenden Integrale je
ein Uebergang vom Wachstum zur Abnahme oder umgekehrt eintritt, sondern jedes
fortwährend wächst oder abnimmt, je nachdem die entsprechende Differenz A — A von
Anfang an positiv oder negativ war.
Da man n — 1 algebraische Gleichungen zwischen den Variabeln A, A,... 4,
angeben kann, welche denselben Weg darstellen, wie die aus transcendenten Funktionen
zusammengesetzten Gleichungen (8), so sind jene mit diesen äquivalent. Werden die
Abelschen Integrale, welche im System (8) vorkommen, wie Argumente, und die ur-
sprünglichen Variabeln A,, A... 4A, als Funktionen derselben aufgefasst, so kennen
wir also n — 1 algebraische Relationen zwischen diesen Funktionen. Die Gleichung
(6) endlich lehrt uns die Summe von n andern Abelschen Integralen, welche mit den
vorigen in engem Zusammenhang stehen, in algebraischer Form kennen. Für n = 2
enthält die alsdann einzige Gleichung (8) das Additionstheorem für elliptische Integrale
der ersten Art, die Gleichung (6) für solche der zweiten Art.
Wenn einige der konfokalen Kontinuen (X) verschwindende Axenquadrate haben,
so sind sie als lineare durch die an — 1 übrigen Axen der Lage nach bestimmte Kontinua
aufzufassen, begränzt von einem in denselben befindlichen (n — 2)-fachen quadratischen
Kontinuum ((n — 2)-faches Fokalkontinuum), dem die übrigen Axenquadrate auch
dem Werte nach zukommen. Der Strahl oder kürzeste Weg muss alsdann das (n—2)-
fache Fokalkontinuum in einer Lösung treffen. Der Ausdruck für g vereinfacht sich
desto mehr, je mehr Kontinua W diese Eigenschaft haben. Ist z. B.
00 Or Bi 10,4: Si Br 0
so wird q — YA, die den Kontinuen (X) gemeinschaftliche Krümmungslinie ist die Axe
der x, und die Gleichungen (6) und (8) erhalten die Formen:
S= fa YA: SL ie nr a
fl a fele re -.
Bee,
a
Die erste dieser Gleichungen zeigt uns die Länge eines Stücks des Strahls gleich der
Summe seiner reellen Projektionen auf die Axe der «, welche von je einem Paare
durch die Enden jenes Stückes gelegten konfokalen Kontinuen derselben Gattung ab-
geschnitten werden; es ist aber wohl zu merken, dass die Elemente dieser Projektionen
immer mit dem Elemente des Strahles selbst zugleich positiv zu nehmen sind, wenn sie
auch auf der Axe der x bald in dieser, bald in jener Richtung auf einander folgen.
Die n — 1 folgenden Gleichungen haben Integrale, wie
a Een Te en Er
YA, +VYA-B ya YA-B VA + YA-B =
u.s.f.,, wenn man B durch €, D,....J ersetzt. Dies ist übrigens der einzige Fall, wo
alle jene sogenannten Projektionen auch der Lage nach reell sind.
Indem wir wieder zum allgemeinen Fall zurückkehren, bemerken wir, dass die
Gleichungen (8) unter die Form
98 98 98
a, I I Die. DR 1
zu bringen sind. Daraus ergiebt sich folgende Vorschrift für die Bestimmung des
kürzesten Weges zwischen zweien gegebenen Endlösungen. Man lege durch diese die
n Paare konfokaler Kontinuen der gleichen Gattung, nehme die Summe der Projektionen,
welche jedes Paar auf einer und derselben Krümmungslinie des Systems abschneidet,
wiederhole das Verfahren so lange in Beziehung auf successive Krümmungslinien, bis
man endlich eine gefunden hat, in deren nächster Umgebung die Variation jener Summe
sogenannter Projektionen verschwindet. Die Summe selbst ist dann die Länge des
kürzesten Weges, und jedes zum Strahl verlängerte Element wird die n — 1 festen
Kontinuen des Systems, die in jener Krümmungslinie sich schneiden, berühren, wodurch
die Richtung jedes Elements, also auch der Verlauf des ganzen Weges hinreichend
bestimmt sind. — Es versteht sich freilich von selbst, dass diese Elemente sich alle zu
einem einzigen Strahle zusammensetzen; aber um der Uebereinstimmung mit dem Folgenden
willen haben wir dem Satze diese Fassung gegeben.
Wir können das Gesagte durch eine einzige identische Formel für das Wegelement
ds ausdrücken.
Wenn in den Gleichungen (5) die Grössen A, A,,...4, gewöhnlichen Variabeln
%, Y, .... entsprechen, so mögen m, 1, ®, 14,©,...4,@ den sonst mit P1, Pas» » - Pu be-
zeichneten Perpendikeln entsprechen. Es ist dann
1 2 23 FF
— — 5 = | -
we (A—W: 1% (4,— A)? REN:
wo W, u immer mit demselben Zeiger zu versehen sind;
KEANE SEHE ERDE er x
MT mi ran). Uhom) aaa ze) 'eir.
Die Gleichung
m? (u, @)® (fs o)® B ORTE 1
1+»A4, o(A,— 4,) o(A,—X;) (AU)
verwandelt sich dadurch in
51 Ä us Sl u ma le, us —
al a a er
u.s. f., indem für A, nach und nach A,, A, ... A, gesetzt wird. Zieht man die zweite
der n so erhaltenen Gleichungen von der ersten ab und dividiert durch A, — A,, so folgt
x uu
= A- NLA
= 1, etc.
Vertauscht man hier A, mit A, und zieht beide Gleichungen von einander ab, so folgt
leicht
x u u Fi.
Sa Dan Oele da ee)
Es ist ferner
DAMIIER IST VRULIDIEITE DRM:
EEE a ee ur ‚7,
oder, wenn & = 0 gesetzt wird,
wu u >, 1
1-+ 2 am =y etc.
und, wenn man 1 —+ Zan aa — () subtrahiert,
wu u Be
— (Aı—4,) & (GR T0Fesc mr OLG. = 2.0.0 0 a ZEN dl)
Diese Vorbereitungen sollen uns zur Verwandlung der identischen Formel (1)
dienen. Setzen wir p = q4, so wird das dortige
a 2 dad A,
41.2 Pı 1.29 Adı 29 Ad, 20%
= dA, x u u .dAäs u u
(AA) (ag > Aa F 3 > EWR
— 203° —
vermöge der Gleichungen (10), und wenn man die Gleichungen (9) hinzunimmt:
un SA A.) 2 aa en Er en er EP Re . rar
Wird nun
Den
gesetzt, so ist der eingeklammerte Ausdruck = — 2.d er also
= = BeCr — 2(A— A) ga, l =
und zuletzt
ler a Sr un EI +...
US Va S’+423 [A 2, (A, A;) = (4,— A) (4d,— A) d ) 4 \ )
Bis jetzt haben wir den kürzesten Weg in der Totalität betrachtet, von dem
wir zum voraus wussten, dass er ein Strahl ist. Die letzte identische Formel (11)
kann nun aber auch unmittelbar zur Bestimmung des kürzesten Weges auf einem
quadratischen Kontinuum oder auf dem Durchschnitt mehrerer konfokaler
Kontinuen benutzt werden. — Wenn z. B. der kürzeste Weg auf dem Durchschnitte
der « konfokalen Kontinuen 4A,, As, ... Au verlangt wird, so sind ihre Axenquadrate
konstant; es wird daher
£ 4 Po -2 A
dSs= Bier Een | 2 a
= la+ı = da+2 ZA
wo in den Ausdrücken für q die frühern Axenquadrate VW, U, ... U; nunmehr durch
die ebenfalls konstanten A,, A... Au ersetzt sind. Die Grössen A,A,...Au ver-
schwinden, und für die übrigen ist
a AL,
Iatı Aut? 2 4 An Se äiee 6) £ ]
AT 44 ERSESE — + FR 0; «+23, e+3,...n]
ae Ag ); ( Aa+2 ) ; ( An )-
wu u m 4 Aar+z — A 4 e) An— AU
Nach dieser Verminderung der Gliederzahl fährt die identische Formel (11) zu bestehen
fort, und es ist klar, dass auf dem gegebenen (n — «)-fachen Kontinuum zwischen irgend
zweien gegebenen Grenzlösungen immer $ von ihrem Verbindungswege unabhängig ist,
und daher im allgemeinen [ds>S sein wird. Nun reichen aber die un — « — 1 Be-
88 £ 5 se = -
dingungen ET — (0) gerade hin, um die n — «@ — 1 arbiträren Konstanten A zu bestimmen,
und dann zeigt wiederum die Formel dass, wenn der Verbindungsweg durch die
n — @« — 1 Differentialgleichungen a? In — () bestimmt wird, [ds = S wird. Der so
bestimmte Verbindungsweg ist also unter allen der kürzeste.
Wir wollen noch einen ganz speziellen Fall erwähnen, wo elliptische Integrale
hinreichen, um einen kürzesten Weg auf dem allgemeinen quadratischen Kontinuum in
der n-fachen Totalität darzustellen. Es sei «= 1, (A,) das feste Kontinuum, 9, — 0,
&=0(0,..., €&,_-,ı=0, B,—= 0. Sind »v, w die letzten Variabeln, so ist die den Kon-
tinuen A,, A, WU, ... WU, gemeinsame Krümmungslinie durch die Gleichungen
yelz=l,s:H DE Aush ae
bestimmt, also eine Ellipse. Diese wird von allen Kontinuen, welche nicht zur ersten
Gattung gehören, geschnitten. Alle » — 1 Projektionen eines Stückes des kürzesten
Weges sind also Bogen der genannten Ellipse und reell vorhanden; es ist ?—=AJ: (A—Aı),
= Vo aa + [VE aa. + VE aa,
und die an — 2 Wegesgleichungen sind
Mr V“ un Se s—Aı dA, ae A dA _g
1, I ARTEN EB: Andn Br L
etc.
I JE je —Aı dA, | a. Se —A, dAn 0
Jr ES Jet D lad. eR AND HR ;
Die Formel (11), aus der wir bei der allgemeinen Aufgabe die Minimums-
bedingungen, in Form von Differentialgleichungen erster Ordnung mit getrennten Va-
riabeln, unmittelbar ablesen konnten, ersparte uns den für solche Zwecke gewöhnlichen
Gebrauch der Variationsreehnung, welche zunächst auf Differentialgleichungen zweiter
Ordnung führt, deren erste Integration schon sehr schwierig erscheint. Wir wollen
nun zeigen, wie auch diese ziemlich leicht ausgeführt werden kann.
Sind A, As, ... Aa die ersten Axenquadrate der festen konfokalen Kontinuen,
auf deren Durchschnitt ein kürzester Weg angegeben werden soll, so giebt die Variations-
rechnung folgende Bedingungen zweiter Ordnung:
das Tan a, ha &
d ds Es z ARZ; \ 3) wds, | (12)
day _ hı_ Le eo) S
leer +.) yds|
etc.,
wo hu, hs... Aa zu eliminierende Konstanten bedeuten. Da eine der Gleichungen (12)
eine vollständige Folge der übrigen ist, so ist nach geschehener Elimination die Zahl
der wesentlichen Gleichungen n — «— 1. Die erste Integration wird also nur dann
vollständig sein, wenn sie eben so viele arbiträre Konstanten einführt.
Es seien nun W,®,6,...% die konstanten Axenquadrate irgend eines mit den
gegebenen konfokalen Kontinuums; man multipliziere die Gleichungen (12) erstens mit
Bey dz dy .
AB Ads Bas’
y x de e v a ab ) Um h, DR BAR IE la :
2 (2 a | + AU ' 3) ds,
„da ‚de yıadı ( hı N; Er Ra ) .
2 ne ee er ver ds,
-„, zweitens mit --, und addiere; man erhält so die zwei Gleichungen
und hieraus durch Elimination des die Faktoren h enthaltenden Aggregats und nach
gehöriger Reduktion:
Fred x*® RN
dU=d (257) (25-1!) Zua=....:: (8)
Wir haben also ein erstes Integral U = const. gefunden. Es muss aber auffallen, dass
für die Darstellung eines und desselben Weges alle beliebigen Werte der Konstanten A
gebraucht werden können. Man kann nichts anderes daraus schliessen, als dass die
Integralgleichung in Beziehung auf X identisch sein müsse, sobald x, y, . . . in Funktion
einer einzigen Variabeln, wie es der gesuchte Weg verlangt, ausgedrückt sind. Be-
dx dy
De welche irgend einem Wegeselement
dS 45
entsprechen, als gegeben, so findet man U, mit Weglassung der sich aufhebenden Glieder,
als ein Aggregat von Brüchen, deren Nenner teils einfach W,®,..., teils Produkte,
wie AB, sind, während in den Zählern A gar nicht vorkommt; setzt man W unendlich
gross, in welchem Falle die Verhältnisse X:8:@:... unendlich wenig von der Einheit
7: Daher it U=-P(W:ABE...), wo @ eine
ganze Funktion (n — 1)-ten Grades bezeichnet, deren höchstes Glied den Koeffizienten
1 hat. Setzt man A = A,, As, ... Aa, so wird = —1=(, 2 — 0 alsoau-—0:
Wir kennen also schon « Wurzeln der Gleichung 9 (A) = 0, die n — 1 — « übrigen
trachtet man nun die Grössen x, 9, . .
abweichen, so reduziert sich U auf
— 206 —
seien War2, YAarss Yu. Demnach haben wir endlich das Integral der Gleichung (13)
in seiner wahren Form, nämlich:
zda\: ca da
ee en FE ge
(2 =, (z A 1) = Aas
= (A eh) (U — 42)... (A — Aa) (A — Aar2) A— Ya)... (U— U.) (14)
ABC...93 Bu
Da diese Integralgleichung wegen ihrer identischen Beschaffenheit in Beziehung auf die
Unbestimmte A ein ganzes System von Gleichungen in sich schliesst und die geforderte
Zahl n — « — 1 arbiträrer Konstanten Wars, Wars, -. . X, enthält, so ist diese erste
Integration des Systems (12) vollständig.
Um das Zusammenfallen der Gleichungen (4) und (14) nachzuweisen, bezeichnen
wir die Kosinus der Winkel, welche das Wegelement ds mit den Normalen der n — «
Variabeln konfokalen Kontinuen bildet, mit
karı, Kar, A,; dam st dAA=2Apds i=e+h,e+2,...n],
und wenn das Summenzeichen S sich nur auf diese letzten Zeiger erstreckt,
de my dr, )
Fr er Er Fe Ba Be RAT
2 1298 Aa ’
(7) = 4 +2 2°%.8 a ‚ete,,
u ee als N ß il = ):
ae ae ( ne) SA er
aber
ling. (x rpm =) Arge Areudzitn
a En er ZA A--AT 4?
= 1 (z u 1) 1 4
(Aa \T a P(A— N)
ypeliisen (2-1);
NAAA (A—- W(A— A) A ?
daher
y„ da = (r% — )( DEN UN ME
ee erg eo) Se
Wenn man ferner die identische Gleichung
a, N aaa A)... aA)
zuic ABE...93
logarithmisch differentiiert, so erhält man
2 =(25 1)- 8 An
INSERENT Ze=sl\
Mittelst dieser Formeln verwandelt sich endlich die Gleichung (14) in
gi (A Naro) A Urs) AU)
PAR Are)
woraus
Zee EEE Deal lpkapan galt —U,E=042,0.3 n]
Bea Ar; AA— U ’ ’ ER
als System der n — @« — 1 Differentialgleichungen erster Ordnung des kürzesten Weges
folgt, welches mit (4) zusammenfällt, indem man A, = =. - Au (0 setzt, wie es die
Konstanz der Axenquadrate A,, As, .... Au erfordert.
Es ist bekannt, mit welchem Erfolg in der Statik die Begriffe des Differential-
parameters und des Potentials von Gauss, Lame, Liouville und andern eingeführt und
angewandt worden sind. Die meisten hier einschlagenden Sätze sind aber durchaus nicht
auf den Raum beschränkt, sondern gelten für jede beliebige Totalität. Dieses nachzuweisen,
ist der Zweck der folgenden Paragraphen. Wenn darin auch das meiste dem Leser bloss
als generalisierende Nachahmung der genialen Arbeiten der erwähnten Analysten er-
scheinen muss, so wird er doch am Ende dieses Abschnitts eine sehr allgemeine Form
der Entwicklung arbiträrer Funktionen von beliebig vielen Variabeln in Reihen von
periodischer Natur finden, die vielleicht einiges Interesse darbietet; überdies glaubte ich,
Dinge, die mit der Theorie der vielfachen Kontinuität in so engem Zusammenhang stehen,
hier nicht übergehen zu sollen.
$ 47. Ueber die Verwandlung des Differentialparameters mittelst orthogonaler
Funktionen.
Werden auf die » unabhängigen Variabeln &, y,... einer Funktion V die linearen
und orthogonalen Transformationen
z=et tot Het"... y-ßtitßt+ Bl" ---, ete.
angewandt, so ist
— 208 —
‚0
2) d 2) "o d 2)
TUT BE NR
Da a a Te m
woraus sogleich erhellt, dass dasselbe Rechnungsverfahren, welches
te rel une ee
giebt, auch zu
av Ev Mey Mewl mw, ow |
ta aatı de tam Tom
führen wird. Die Operation = + 35 —.. - ändert also ihre symbolische Form nicht,
wenn die Variabeln orthogonal transformiert werden. D.h., wenn x, y,... als ortho-
gonale Variabeln betrachtet werden, so ist jene Operation zweiter Ordnung von der
Wahl des orthogonalen Systems unabhängig. Das Resultat derselben möge der Diffe-
rentialparameter der gegebenen Funktion V heissen.
Wir stellen uns nun die Aufgabe, wenn n Funktionen f,f',f',... der n Va-
R 1 Ola B
riabeln ©, y,... denn (n — 1) Orthogonalitätsbedingungen von der Form
afof NE
dx 8% yo y =
genügen, den Differentialparameter
NZ BEN
wW=- I) —- Fels] = Be
DE DEZ
gemäss der Forderung, dass f, f', f ,... als unabhängige Variabeln erscheinen sollen,
umzugestalten.
Zu diesem Zwecke denken wir uns das n-fache Integral S= "Wdxdy...
durch ein beliebiges einfach geschlossenes Kontinuum begränzt. Die Richtungskosinus
einer Normale dieses Kontinuums seien A, u, »,...; und wenn die Werte der Variabeln
einer Lösung desselben zukommen, so sei A = — u 5 + ...—= D. Jenes Integral 8
n 2 =
nun zerfällt in n Teile, wie | > m dzdydz... Bei diesem z. B. kann die auf x be-
n—1
Rn : e SE IV a
zügliche Integration ausgeführt werden; sie giebt | (5) dydz..., wo die Klammer
2 oV -
anzeigt, dass man vom Endwerte von „den Anfangswert zu subtrahieren hat. Be-
zeichnet nun do ein Element des Grenzkontinuums, und wird überall die Richtung der
Normale im gleichen Sinne verstanden, nämlich nach aussen, so ist beim Endwert
dydz...=Adw, beim Anfangswert hingegen — A dw (wo A, do andere Werte haben
—y Dial
mögen als beim Endwert); die Subtraktion wird also durch dieses letzte Minuszeichen
wieder aufgehoben, so dass man hat
Bun —1 oV ° A1r
j (52) d U dz.. A u do,
wo das letzte Integral sich ohne Unterbrechung über alle Elemente des Grenzkontinuums
erstreckt. Da Aehnliches für die übrigen Teile des Integrals S gilt, so folgt
S$S=( DV.do.
Die Operation D ist von der Wahl des orthogonalen Axensystems unabhängig.
Man kann daher an der Stelle eines jeden Elements 4» auch die Normalen der durch-
gehenden Kontinuen des orthogonalen Systems (f,f',f,...) als Axen gebrauchen.
In Beziehung auf diese seien ©, @',©",... die Richtungskosinus der Normale des
Elements do, so ist, wenn, wie früher,
RB (ef) er (2) De ah
IX
gesetzt wird,
dw DO
— ®.- Ry,t 0.R age She etc.;
also
D-ORyH+ORgn +
Da die Form des Elements do frei steht, so kann man seine Projektion auf das lineare
Tangentialkontinuum / = const. als orthogonales Paralleloschem auffassen, dessen Seiten
oO « o-
af of" k EEE tn ana. en
Be sind und daher O do RER setzen. Dadurch wird
an— 1
R a zultn
for grto-| (Fer) a
Dem Durchschnitt der Kontinuen f',f",... entlang zieht sich ein Element der zugleich
mit $ begrenzten Totalität ("dzdydz..., welches nur eine endliche Ausdehnung hat
und an welchem Anfang und Ende zu unterscheiden ist, gerade wie bei der Anwendung
der ursprünglichen Variabeln x, y,... Es ist also auch
Fe = nn)
forga.-f?\ 2 R” an Ajytli ely @lyf oeoh
[532
1
— 210 —
also, wenn man wieder alle Teile zusammenfasst:
jo: R IV Är Bi: IV 8. RU" 9,
BR’ el WE SO IRRE BRREITIHOR \ ee
s-f! Ing If AT I u Dr
Da aber das Element der Totalität als Paralleloschem aufgefasst werden kann, dessen
Sun Aa cup
Seiten RR'mT
SP "Waxzdydz. BR; -| a dfdf ph re
sind, so ist
Die begrenzte Totalität, über welche sich das Integral S erstreckt, kann so klein an-
genommen werden, als man nur will; folglich muss der Differentialparameter
N ED R aa d RR an, 0, o en
WERRRT. lem or) tor (ker or) Kap" (ma Hr" Ks]
sein.
Wir wollen noch im Besondern diese Formel auf konfokale und auf polysphärische
Koordinaten anwenden.
Werden die Bezeichnungen von $ 45 gebraucht, so sind bei Einführung konfokaler
Variabeln.g, 113: 0... RB...“ durch A, An A, 4, 29, 282 oz
setzen, und man hat
re d pi oV A d PR ay\\
W=4Ppıpa...Dn Io SE 54) = dA, en 32.)
4 ln. Ban J [9] ( #,R, 7) ae 2) ( „BR, ZN
ni 10 9A, \R,R,... Ru 94, OA, \RıR,... Bn-ı 0An
es Men hrn 0 re
| 1 1 dA, =; 2 tb) 94, } 5:20 ı n fbn 8A, ’
weil z.B. ®,, R,, R;,... R, die Variable A, nicht enthalten.
Wenn die polysphärischen Transformationen
% = 7 (08 Q, % — r Sin 9, COS.P, % —r Sin Q, SIN @ COS @,....
2, — SIND SINIDEE. SIND 0 COS DR, 2 Sin IDeSImLDIT Er SIND Sina
1 1 1
., Tem 3°
Pa SIDEO. SINKOI A A r sin g, Sin @,...sing@,_, ersetzen und erhält:
sind, so muss man f,f,Jf ; durch 779,0... 2 Jon 1:01,72 SIn Dr
— au —
( in? -1 IV
SZ I ne! == P
ı 7° SIn“ gy, SIN”@, ... SINÜ pi —ı Sin?! 1: I pP: Iyi
Eine spezielle Folgerung aus dieser Formel hat für das folgende Bedeutung ;
ee r 1 5 5
wenn nämlich V = 7m: Ist, so wird W= 0.
en —
s$ 48. Ueber das Potential.
Wenn % eine gegebene Funktion der n Variabeln x, y,... bezeichnet,
welche ausserhalb eines begrenzten Teiles der Totalität verschwindet, und ferner
r = Yla— 2)" +(b—y)’-+... der Abstand der zwei Lösungen (a, b, c,...) und
(©, 9...) ist, so ist
dx dyıden 2.0,
v-["
als Funktion der Variabeln «a, b, c,... betrachtet, das Potential der Masse
"’kdxdydz... für die Lösung (a, D,...), und die gegebene Funktion / ist die jeder
Lösung (x, y,... .) zukommende Dichtigkeit. Ist % innerhalb der Begrenzung konstant,
so heisse die Masse homogen.
Bestimmung des Potentials einer homogenen Polysphäre.
Wir setzen uns vor, den Wert des Integrals
at
Se | sin” p dp
u
m
° (® —2acosp-+ 1):
zu ermitteln, wenn m eine ganze positive Zahl ist. Ist erstens « > 1, so setze man
sin ı = a sin (I — Q), so wächst vr gleichzeitig mit @ von 0 bis -r, und man hat
cos ılı sin y sin ıb
d —— 1 ee — ) dı IS ———— —
“ ( Ya? — sin? ı» f "a? a
Demnach ist
sin” ıb cos ıb
£ 1 ae b
SH = am J (sin 110] = ee d v,
Ya? — sin? y
und wenn man die Elemente vereinigt, welche supplementären Werten von ı» entsprechen,
A = ) r( )
N 1 Le 5) 3
= | sin” w dw — ?
ax m
{i) r(2 + ı) . (m
Ist zweitens « < 1, so ist
also
Sn nenn
0
° 5 9 5 Ö 2 = ” do
Nach dieser Vorbereitung gehen wir an die Bestimmung des Potentials V = | en
eines totalen polysphärischen Kontinuums vom Radius 1, wenn das Massenelement mit
dem Element do des Kontinuums identisch und « der Abstand der Lösung, für welche
das Potential gesucht wird, vom Zentrum der Polysphäre ist. Bedeutet p den Winkel,
welchen der nach dw» gehende Radius mit dem genannten Abstand «a, den wir als erste
Axe der polysphärischen Variabeln ansehen wollen, bildet, so ist » — Ya — 2acosp-+1.
Das Element do kann als Paralleloschem von n — 1 orthogonalen Seiten, welche den
Variationen der polysphärischen Variabeln entsprechen, aufgefasst werden; seine erste
Seite ist dp, und das Produkt der übrigen mit sin’”* @ proportional; wenn man
do = sin"""pdg: dw setzt, so ist das äquatoriale Element dw von p unabhängig.
Die Masse ist
Et .
0 T ( 2)
9
Das Potential ist also nach dem Vorigen
, u 2 -
V=—l sin vdyvw- | do = — oder = 2,
| \ m:
ar=2 n—
je nachdem « >1 oder « <1 ist; d.h.
Das Potential eines homogenen polysphärischen Kontinuums ist für
eine äussere Lösung (oder auch für eine auf dem Kontinuum selbst befindliche)
gerade so, wie wenn die Masse im Zentrum vereinigt wäre; für eine
innere Lösung dagegen gleich, wie auf dem Kontinuum selbst, also inwen-
dig konstant.
Das Potential einer homogenen Polysphäre von der Dichtigkeit 1 und dem
Radius 7 ist für eine äussere Lösung, welche um « vom Zentrum absteht,
n
728 gi"
nl
(at)
für eine innere Lösung dagegen
Differentialparameter des Potentials. Wir betrachten wieder eine beliebig
verteilte endliche Masse und bezeichnen mit r den Abstand der variabeln Lösung, auf
welche sich das Potential als Funktion bezieht, von irgend einem Element dın der ge-
’ don oO
dm
gebenen Masse; das Potential dieses Elements ist Fu da nun für ein endliches
die unendlich kleinen Dimensionen von dın nicht in Betracht kommen, so enthält dieser
Ausdruck nur die Variable », und sein Differentialparameter ist daher
; 1
De
1 d a zul) Kt
dm: re \ dr 0.
Nun ist das Potential V der totalen Masse gleich der Summe der Potentiale ihrer
Elemente; also auch der Differentialparameter W von V gleich der Summe der Differential-
parameter der Potentiale aller einzelnen Elemente. Daher muss I für jede ausserhalb
der Masse befindliche Lösung verschwinden.
Um nun auch für eine der Masse angehörende Lösung den Wert von W zu
finden, beschreiben wir um dieselbe eine Polysphäre von unendlich kleinem Radius, so
dass mit Vernachlässigung von Grössen erster Ordnung die Dichtigkeit % innerhalb
dieser Polysphäre als konstant angenommen werden darf. Dann teilen wir W in einen
dieser Polysphäre und einen der ganzen übrigen Masse entsprechenden Teil. Jener ist
nach dem Obigen — 4 kr’: r( = t)) dieser ist Null. Also ist überhaupt:
n
e)
da? I? 92 r(3 -1)
D.h. Der Differentialparameter des Potentials einer gegebenen Masse für
irgend eine Lösung ist — (n— 2) mal das Produkt des totalen Masses des
polysphärischen Kontinuums vom Radius 1 und der für die Lösung statt-
findenden Dichtigkeit.
$ 49. Bestimmung des Potentials der von einem quadratischen Kontinuum
erster Gattung umschlossenen homogenen Totalität.
Es sei T -+ z +. —1 die Gleichung des Grenzkontinuums, (a, b,...) die
Lösung, für welche das Potential V gesucht werden soll, »’ = (2 — a)’ + (y—b)’ + ++»,
NET a Yy
v J Pe E Erz al
daV=Xda+Ydab+Zdc-+---;
dann ist
"dndydz 3 D Rn Mad 1
NOW) 2) | en (2 — a) = | dr dzedydz-.--—= 2 (==) Aya2,
wo die Klammer den Unterschied zwischen dem End- und Anfangswert anzeigt. Es
seien nun 4’, B',... die Axenquadrate des durch die Lösung (a, b,....) gehenden kon-
2 2 Pe }
fokalen Kontinuums erster Gattung, also G = S 222 ale fernerz E— VATER?
y=YB-y,....; a=YA-a, b=YB'.b,....; dann wird
a ET. IM) (he st Bee
=
wo das Integral sich über das ganze durch die Gleichung &°’ + y’—+----—= 1 bestimmte
polysphärische Kontinuum erstreckt. Wird das Element dieses Kontinuums mit do be-
zeichnet, so kann dy dz.... durch x do ersetzt werden, und man hat
r ar
X=—-YBC...| al;
Wenn wir nun den Wert von r näher betrachten, so ergiebt sich eine merkwürdige
Transformation des vorliegenden Integrals. Es ist nämlich
r=Ax’-+ By’+---—2(YAA Wa +YBB-by+--)+Aa’+Bb’+.-..
— 215 —
Da aber in der ganzen Ausdehnung des letzten Integrals + y’+ = 1 =a’+-b’-+...:,
und überdies A—A=B-—B=-:- ist, so hat man auch
(A—A)2”-+(B—B)y’+---=(4— A)a’+(B—- B)V’+..- 5
oder
Ax@®+By’—---+Aa’+Bb”’+---= Aa” By’... - H-Aad”+ Bb’+...;
folglich auch
"Act Biy’+---=2 (VyAA- da + YVBB-dy-.--)+ Aa?+ Bi? +.-.;
d. h. wenn die polysphärischen Variabeln sich gleich bleiben, so darf man beide kon-
fokale Kontinua mit einander vertauschen, ohne dass der Wert von »” sich ändert. Es
sei nun
2 WER OE, \ ad
m-2’
also X: = YBC...:YB'C...; und ferner si = YA:a, bh, = YVB:V,.",
dar, = N da Ydb4+Zda-+----; dann ist V, das Potential der vom zweiten kon-
fokalen Kontinuum (4) umschlossenen Totalität für eine auf dem ersten Kontinuum (4A)
befindliche Lösung (@,, b,, ...). Dadurch sind die zwei Fälle, wo die Lösung, für welche
das Potential gesucht wird, innerhalb, und wo sie ausserhalb des quadratischen Grenz-
kontinuums liegt, in gegenseitige Beziehung gebracht.
Wir behandeln nun zuerst den Fall, wo die Lösung innerhalb liegt, indem wir
von der Formel
= / N za arday..-
X=(n — 2) | ul
ausgehen und polysphärische Variabeln einführen, welche die Lösung («, b,...) zum
Zentrum haben. Es sei z=a-+ri, y=b+rwm...., alo ?+w+---—=1; und
das Element des polysphärischen Kontinuums vom Radius sei do; dann wird das Rle-
ment der Totalität r""'dr do, und wir haben demnach X = (n — 2) ([Adr do =
—(n—2) | Ar do, wo ” stets positiv zu nehmen, und das Integral über das ganze
polysphärische Kontinuum auszudehnen ist. Da die Werte von r im letzten Integral
: 2 Pi y® > d
sich auf das Grenzkontinuum 7 1 z 4... —] beziehen, so hat man- vr’ + 2ur =h,
wenn
Aa u? Ad
ae { Di ‚ ub I a? b: Hi
De on (5 54 -)
— 216 —
gesetzt wird; nach der Voraussetzung ist h positiv, und es folgt
— u+ Yu?+ nv
nr BE,
v
r =
wo die Wurzelgrösse als positiv gelten soll. Vergleicht man nun zwei Elemente des
Integrals X, für welche die polysphärischen Variabeln A, u,... sämtlich gleich und
entgegengesetzt sind, so sind die entsprechenden Werte von — Arr:v einander gleich,
hingegen die Werte von A YJı+-hr:» gleich und entgegengesetzt. Dadurch ist die
Wurzelgrösse beseitigt. Vergleicht man jetzt auch zwei Elemente, für welche a, v,...
gleich, aber A gleich und entgegengesetzt ist, so ersieht man leicht, dass das Integral
sich auf
reduziert. Der Wert von X ändert sich also nicht, wenn man auch alle linearen Dimen-
sionen der Masse proportional verändert, wofern dann nur die Lösung (a, b,....) immer
noch innerhalb bleibt.
Um nun für diesen Fall einer innern Lösung auch den Wert des Potentials V
zu bestimmen, wollen wir denselben zuerst für das Zentrum suchen. Es ist für dieses
Re (& 2 Kur ) =, WV= Sfrardo —— Srde,
also
Diese Formel giebt uns die Konstante, wenn wir die Gleichung dJV = X da-- Yab +
integrieren. Wir bekommen für irgend eine innere Lösung
a? 32 b° u®
. 1 do n— 2 A a Ti
J 5 m — — — 4 —dö. ... (0
z SE Ne Le... Y Zi
ma B A B
Es wird sich in der Folge zeigen, dass diese (n — 1)-fachen Integrale sich in einfache
verwandeln lassen.
Wir wenden uns nun zur Behandlung des schwierigern Falls einer äussern Lösung.
Aus dem früher Gesagten folgt leicht
— A —
1 VABC...J a 2 do
rg ER — DE — 7m FE) 2 „2 ee
n—2 VA
4 }
Be 7 er
Wenn wir aber die Gleichung dV = X da + Ydb-—-.-- imtegrieren wollen, so dürfen
a? 0b? (5
U
A eine Funktion von a,b,c,... ist. Wären A’, B',... konstant, so bekäme man bei
der Integration die Funktion
wir nicht vergessen, dass vermöge der Bedingung --.— 1] nunmehr
a? b2 u?
WAYABTET A
U= oO D— FE 3 do
2 ZI Eee
FÜ Bat
Durch vollständige Differentiation ergiebt sich aber
> GEZE
/ zz: j 1 '
Ei A Bieechund gras: An
n—2 ET A „A
A
arı2 22 a? 2
BANNER. 4” DA NENEISERE) a) Sonn
= P} . re 3 do Ö) Ö Tr ua FE 3 do.
Are ee UBER, B3) )
4A' FA
22
FÜ im Nenner
Wir müssen suchen, für das letzte Integral, wo das Quadrat von &
steht, wegzuschaffen. Es ist
Ü 2? a? 2 a? 2% 2% a? PR
zw ‚a? na
Due Em DE] A
OR ER : ar R = zu
a RER Zn (27)
1? 322 bs 27? a2 27?
(at ze 2 Em 2
2) 2 d=37' — dot 2 ZE de — 2 as do. (2)
; = 3 2 ei)
Auf der linken Seite ist der Faktor von do in Beziehung auf A, u,... homogen und
vom nullten Grade. Wenn man also mit [' nr""'"dr —1 multipliziert und dann das
Element »"='" dr do der Totalität durch dx dy... ersetzt, so kann man auch im Faktor
desselben A, u, .... durch x, y, ... ersetzen. Man erhält
38
I zer n-1/E „atat rı „a8
) 4' 4' 4’ 4' A AR
n | — | — | -dedydz---—=n —— | dydz---=n = — -Ado.
J 0a 5 ö > ® x #
A’ e RR FB
(@"-y-+--- — 1)
Also ist jene Summe auf der linken Seite
ae
N — do=n
—=n)>2 A
Bnaen PER
(Fi dot | Wde+---.),
oder, da offenbar [ A’do = [ u’do — etc. — rn S@—+-wW—+-.-.)do—= 4 f do ist, auch
- (5 +5 = )Sdo—= Sdo=2
wo ım Nenner das
Durch diese Vorbereitung in den Stand gesetzt, jenes Integral,
Quadrat einer Summe steht, zu entfernen, bekommen wir
3 TO VABICHET dd,
T
dV 7
dU= n— 2 in n\ 2 Yarpıı
(4) WAUBLCERE
0)
und hieraus endlich
n t a2 72
3 Se = FOIOREN Fa
= YAaBO...I | a Te EI | —- de, (8)
VAB...J Ur
4'
V= _fn
le)
4’
wo die Integrationskonstante so bestimmt ward, dass V für eine unendlich weit entfernte
Lösung (a,b...) verschwindet.
Liegt die Lösung (a, b...) auf dem Grenzkontinuum (4), so muss dieser Aus-
druck mit dem früher für eine innere Lösung gefundenen übereinstimmen. Man hat also
do 2 na m N dA’
— ANBOR .. J Sp ——
jr u n ) j' VABCTETE
ae 4
wodurch ein (n— 1)-faches Integral in ein einfaches Abelsches Integral verwandelt ist.
Hiedurch zu der Vermutung geführt, dass auch das andere (n— 1)-fache Integral,
welches in (1) und (3) vorkommt, in ein einfaches sich verwandeln lasse, untersuchen
— 219
wir in dieser Absicht die oben gefundene Redüktionsgleichung (2), welche, indem wir
1 nn & HaR
die Accente weglassen, «a,b,... als unabhängig annehmen und abkürzend v= 2,»
242 al en e
vw—=2 T: R=YAB(Ü...J setzen, folgende Form erhält:
ö 1 Ü dlogR fw 1 dw e ®
sl ya fe er og & se $,
324 [do dA J 7 do J Bon do (w JA d
9 (1 fw
— > =
— Ha (3 J 5 do) 5
wo die Differentialkoeffizienten im Smne von d4=dB=dC=:-:-—=d.T zu verstehen
sind. Integriert man so, dass beide Seiten der Gleichung für ein unendlich grosses A
übereinstimmen, so wird
Beide Fälle, einer innern und einer äussern Lösung in einem Ausdruck vereinigend,
können wir nun das Endergebnis dieses $, wie folgt, aussprechen:
It = (e-a” + (y-—b®”’-+:---, und das n-fache Integral V
anders dun:ich T 1 - ——...<] begrenzt, wofür alle A, B, (;...
positiv sein müssen, so ist
Br 2 Lu v e N
wald MB A ei Bi N ee
YA+au, (B+u) (CH uw. E
wo als untere Grenze des Integrals «—=(0 zu nehmen ist, wenn dadurch der
Zähler des unter dem Integrationszeichen befindlichen Bruchs nicht nega-
tiv gemacht wird, sonst aber der positive Wert von «, für welchen dieser
Zähler verschwindet.
Die folgende allgemeine Betrachtung wird uns einen noch kürzern Weg kennen
lehren, auf dem man zu diesem Satze gelangen kann, welcher für n — 3 den, wenn ich
nicht irre, zuerst von Ivory gefundenen Ausdruck für die Attraktion eines homogenen
Ellipsoids in sich schliesst.
un
50. Ueber eine Verteilung von Masse auf einem quadratischen Kontinwum
erster Gattung, welche zugleich mit ihrem Potential bekannt ist.
Gelten die Bezeichnungen des $ 45 und setzt man abkürzend
r dA
Ian Mi an Meran:
so kennen wir aus $ 47 folgenden Ausdruck des Differentialparameters mittelst kon-
fokaler Variabeln :
en Da 0°:V 7 RIOHEE Oala 2
Diffpar. = (95 + 99 Da)
Wäre nun (— 1)'"' I für ©=1,2,3,...n immer einer und derselben ganzen Funk-
tion (n— 2)-ten oder niedrigeren Grades der einzigen Variabeln A, proportional, so
müsste nach einer in $ 45 gemachten Bemerkung Diffpar. V verschwinden. Es sei M;
eine solche ganze Funktion von A,, und man soll bewirken, dass
wird. Dieses wird erreicht, wenn man
la lea con USE =MP
setzt, wo für ö—1,2,...n immer P; eine und dieselbe Funktion von A; bedeutet. Ist
diese Funktion P algebraisch und nicht gebrochen, d. h. wird sie für keinen endlichen
Wert von A unendlich gross, so vermehrt die Operation == ihren Grad um n — 2;
also muss die Funktion M vom (n — 2)-ten Grade sein. Da die Differentiation nach
Wurzelgrössen hineinbringt, so sehen wir uns bewogen, von vornherein die Funktion P
als Produkt einiger Axen YA, YB,... mit einer ganzen Funktion des Axenquadrates A
vorauszusetzen ; das Produkt jener Axen sei YX, diese Funktion / (A), also P= VK.f(4).
Ferner sei RP—= ABC....— KL, und n, 9 seien die Grade von K und f in Beziehung
auf A (was wir unter der Voraussetzung dA=dB= .-- als einzige Variable ansehen).
Werden nun die nach A abgeleiteten Funktionen durch Accente bezeichnet, so ver-
2D
wandelt sich die Bedingung a —= MP in
AKEF' 2 @K DI KL) SR Run Run) Me
Da es auf einen konstanten Faktor in f nicht ankommt, so wollen wir 1 als Koeffizient
von A’ annehmen. Dann wird der Koeffizient der höchsten Potenz A""” in der Ent-
wicklung von M gleich
45 — 1) +2 7a +n— )9) +27 - YD+yn—n)
=49 +22 a +n — 29 +7(n+n7—2)
= (29+9)29+n+n—2).
Ist m der Grad von Pin Beziehung auf die Axe YA, so ist m — 294 7, und m (m-+n— 2)
der Koeffizient von 4"-* in der Entwicklung von M. Es bleiben in den ganzen Funk-
tionen f und M noch n — 2-+9 Koeffizienten zu bestimmen übrig. Die Gleichung (1),
die wir identisch zu machen haben, ist aber vom (n — 2-+-/)-ten Grade, und da wir
die höchsten Potenzen schon berücksichtigt haben, so bleiben noch n — 2-9 Beding-
ungen übrig, welche wenigstens ihrer Zahl nach gerade hinreichen, das Verlangte zu
leisten. Die nähere Erörterung dieser Aufgabe werden wir erst später in $ 52 vor-
nehmen.
Es ist klar, dass die algebraische Funktion P nicht das allgemeine Integral der
ey
Gleichung de — MV ist, weil nur der arbiträre Faktor, den sie haben kann, als
Integrationskonstante zählt. Es sei Q@ ein von P wesentlich verschiedenes Integral der-
selben Gleichung, so folgt, wenn man aus den Gleichungen
pP Eee
ag = MP, 9: Mm
das Polynom M eliminiert,
ee 0,
9
ek rer
und durch Integration dieser Gleichung
90 IP
— (4 — — 1] EB
? Ip d dp i &)
wo wir — 1 für die arbiträre Konstante gesetzt haben, da irgend eine andere Konstante
nur der Multiplikation von Q mit einem konstanten Faktor entspricht. Da wir beab-
sichtigen, Q für ein unendlich wachsendes A verschwinden zu lassen, so setzen wir
29
Ge iin che Free)
«
299)
„ao
als Integral der Gleichung (2). Für ein unendlich grosses A verschwindet der Einfluss
der Unterschiede zwischen den Axenquadraten A, B, C,..., und wenn man JA=a
setzt und 1 als Koeffizient der höchsten Potenz in P annimmt, so wird
1 1
n+2m—2 arfm-2
Ds
und verschwindet daher für ein unendlich wachsendes «, sobald n > 2 ist, was wir
fortan voraussetzen wollen.
Es ist jetzt leicht, das allgemeine Integral der vorliegenden Differentialgleichung
zweiter Ordnung anzugeben; es ist « P+PßQ, wo «a, ß die arbiträren Integrationskon-
stanten bedeuten.
Da nur die erste Gattung quadratischer Kontinuen ein unendliches Wachstum der
Axenquadrate verträgt, so können wir Q nur auf solche Kontinua beziehen und daher
nur den Zeiger 1 bei dieser Funktion anbringen.
Aus dem gleichen Grunde, warum Diffpar. (P, P,... P,) = 0 war, ist nun auch
Diffpar. (Q, B, P,... P,) = 0, wofern nur die Funktion P für keinen zwischen A, und
+ © liegenden Wert von A verschwindet. Man kann nun immer das Axenquadrat A
y
B
Funktion P weder für diesen, noch für irgend einen grössern Wert von A verschwindet.
Dann ist klar, dass nicht nur, wie sich von selbst versteht, das Produkt U=P P,...P,
für keine innerhalb des gegebenen quadratischen Kontinuums liegende, sondern auch das
Produkt T=Q,PP,...P, für keine äussere Lösung unendlich gross wird.
Wir wollen nun die zwei Integrale
: ee x :
eines Kontinuums — + 5 -+:':=1 erster Gattung gross genug annehmen, dass die
£
de ga u E ) RR:
nn F zero ı|
1 1
2 I —— I —
11 n—2 9 yn—2 x:
Di en Fe ns Bee z :
Q ij | tg Ins dyd2..., | > ı|
näher betrachten. Ersetzt man für ein sehr grosses A das Element d& dydz... der
Totalität durch »""'dr do, wo wir auch ”» uns als sehr gross denken, so sind die
Differentialkoeffizienten von von keiner niedrigern Ordnung des Unendlichkleinen
yn—?
1 5 q 1 2 >
als mail und da Q, wie wir oben gesehen haben, von der Ordnung zntm= Ist, SO sind
auch IT’ und dessen Differentialkoeffizienten wenigstens von keiner niedrigern Ordnung;
dr Be
;, also für ein
a
daher ist endlich Q wenigstens von keiner niedrigern Ordnung als FErDEr
unendlich wachsendes r von einer verschwindenden Ordnung, sobald n + m >53 ist. Für
. BR 3 1 1 DR In 7
m—0 ist P=1, und (für ein sehr grosses A) nahezu Q — ee EN,
Also hat überhaupt für n>2 das Integral Q einen endlichen Wert, wenn nur A gross
genug ist, dass P, für A, > 4 nicht verschwinden kann; hiebei ist freilich der Rinfluss,
den das Hineinfallen der Gegend, wo r —= 0 ist, in die Totalität des Integrals auf dessen
Wert haben kann, nicht berücksichtigt. Umschreibt man mit dem unendlich kleinen
Radius o um das Zentrum (a, b, ...) eine Polysphäre, so kann man innerhalb derselben
‚9a 2
IRHERR a etc. als konstant ansehen. Dann ist z. B.
ei
; ges 2 re
ee (=) dy az. 0,
- 1 1 1 5 > © 5
weil (=) ie —( ist, oder auch, wenn man will, weil das vorliegende
Integral =o [Ado—=0 ist. Wenn wir also auch die um die Lösung (a, b, ...) mit dem
unendlich kleinen Radius o beschriebenen Polysphäre, mag sie in die Totalität des Inte-
grals WB oder die des Q hineinfallen, davon ausschliessen, so wird dadurch der Wert des
betreffenden Integrals nicht geändert. Wir können nun diese Integrale auf zwei Arten
verwandeln.
1. Es ist
ae
RO ET EN ( 1 3) [ er 13
9x 9x TEE m: de AT
wo die Klammern den Unterschied zwischen dem End- und Anfangswert anzeigen. Da
nun das (n — 1)-fache Element dydz... durch A do ersetzt werden kann, wenn es einer
Stelle des gegebenen quadratischen Kontinuums (4) entspricht, wo do das Element
dieses Grenzkontinuums, und A, «,... die Richtungskosinus der entsprechenden Normale
i F H d d N:
bezeichnen, so ist, wenn abkürzend D= 4 I Lu dY —... gesetzt, und die Gleichungen:
Diffpar. 77 0, Diffpar. 11’— 0, berücksichtigt werden,
” ” Ta
B— (2, SD = do.
yn—? .n—2
Im letzten Ausdruck ist das auf die unendlich weit entfernte Grenze bezügliche mit
positivem Vorzeichen zu versehende Integral von derselben Gestalt weggelassen wor-
den. Dann für m>0 ist DIT wenigstens von derselben Ordnung mit IT’ oder Q,
und da dw = r""' do gesetzt werden kann, so ist das
j
also von der Ordnung en,
rw, und verschwindet, wenn n > 3 ist.
fragliche Integral wenigstens von der Ordnung ö
25 - 1 1
Für m = 0 ist IT’ von der Ordnung mt daher DIT’ von der Ordnung = also das frag-
liche Integral von der Ordnung und verschwindet mithin ebenfalls für n = 3.
yn—?
Die Operation D bezeichnet die Variation einer Funktion längs der Normale des
Elements do, dividiert durch das betreffende Element der Normale. Sie ist daher gleich
0) ; a e e
2»--, wo p» den Abstand des Zentrums vom linearen Tangentialkontinuum in do
9A ©
bezeichnet, und von den Axenquadraten A;, A;,... A, der übrigen konfokalen Konti-
nuen unabhängig; also DW —(DP). PB... und. DU DO. ZB.
Ferner ist p= R:Y(A— 4) (A— 4)... (A— A,); folglich, wenn wir abkürzend
10 6)
DE Ideen 4)...(A—=A4,) setzen, D= FR Da nun in den vorliegen-
den Integralen A als konstant gilt, so haben wir
BP PB... B, IOFBPB...P
Mu | Zar Bo 2 43
PB dp n ga do, Q dp j qm = do,
und vermöge der Gleichung (2)
PO+0QP=| De A... a VE
dyde... A Aq .
Man kann do durch en Any. — Er dydz... ersetzen. Verwandelt man
durch 2—= YA. x, y—=YB.y, ete. das quadratische Kontinuum in ein polysphärisches
vom Radius 1, dessen Element wir gewöhnlich mit do bezeichnen, so wird dy' dz---— «do,
do
und — =do.
q
2. Die andere Verwandlung ist
1 1 1
5 On er er
. _ = ala 2 | m z— dm.
Bevor wir nun diese Gleichung mit dy dz... multiplizieren und in Beziehung auf x, y, 2,...
summieren, wollen wir die Folgen der Ausschliessung der Polysphäre oe um (a, b,...)
2 2
beurteilen. Im letzten Gliede rechts ist immer (= 4 ve 1 ) (>) — (, so lange
r nicht verschwindet. Wenn also die Polysphäre o ausgeschlossen wird, so ist auf der
rechten Seite in der Summe das zweite Glied wegzulassen. Hinsichtlich des ersten
Gliedes rechts kann die durch Wegnahme der Polysphäre o entstandene Lücke durch
ee
n(D ai eg" de = n(5, (=) .g"'de=—(n—2) IT | ds — — „(en
2)
ausgedrückt werden, wenn für IT der der Lösung (a, b,....) entsprechende Wert gesetzt
wird. Steht IT’ an der Stelle von IT, so ist das der unendlich weit entfernten Grenze
entsprechende Integral von der Ordnung j- /I'do, verschwindet also. Durch das Gesagte
wird die Richtigkeit der folgenden Gleichungen hinreichend begründet sein.
2 2
Wenn a gd ist, so ist
1 n
Dp n—2 7
N An 5 do N — [BP B];
(3-1)
Da
EEE, Ze
A ee
D Q) r 9 do
wenn dagegen T + z —..->1 ist, so ist
ausm
RBB er
Du 24 z 5) do,
1 R
3 EIER, n—2 Ana
-=-0j ee 40 ae
I ne)
wo die in Klammern geschlossenen Produkte sich auf die Lösung (a, b,...) beziehen.
Diese Gleichungen geben im ersten Falle
iR —1
im zweiten
|
A PP,
n
de)
Hält man damit die Formel (4) zusammen, so findet man
«
— 26 —
an, do REP N Piroder 2 Fu BIO, Bern WEAN
q n n
ei Ale)
je nachdem die Lösung (a, b,...) innerhalb oder ausserhalb des quadratischen Konti-
nuums (A) liegt. Beide Formeln fallen zusammen, indem PR =P, Q =@ wird, wenn
die Lösung dem Kontinuum selbst angehört.
Die linke Seite dieser Formel (5) stellt das Potential einer auf dem Kontinuum (4A)
verteilten Masse dar, wenn überall die Dichtigkeit k= PB P;,... P,:q ist.
Sind P, P' zwei sich nicht nur durch einen konstanten Faktor unterscheidende
Funktionen, welche die im Eingang dieses $ erwähnten Bedingungen erfüllen, und wendet
man das soeben gebrauchte Verfahren auf das Integral
RNORPNPHSNPRRONDN DR NPER y°
re: 7 + ete.) de dydz... Bi
an, so findet man
oPp'
DE 23
Ip
ee
(P BB. sBrBr ann.
Der vorgesetzte Faktor kann nicht verschwinden, wenn nicht P’': P konstant ist;
daher muss :
(Bremen ge zöhulı. A ERWERIRTEN
sein. — Da auch P'=1 zu dieser Klasse der Funktionen gehört, so ist für eine Funk-
tion P, deren Grad die Null übersteigt,
IE m (), - Me ae
q Va N
2)
Hätte eine Funktion P imaginäre Koeffizienten, so gäbe es auch eine Funktion P’
mit den konjugierten Koeffizienten; und wenn BP... P,=u-v = 1 gesetzt würde,
>% R —— ad Pu? + v°
wo u, v reell sein sollen, so wäre P; P,... P,=u—v V — 1, und man hätte | Te do —0.
Diess ist nicht möglich, weil q immer positiv ist. Die Funktionen P sind also
alle reell.
Die obigen Ausdrücke für das Potential eines quadratischen Kontinuums (4) sind
unter der Voraussetzung bewiesen worden, dass P, für 4, > A nicht verschwinde. Könnte
(
)
san) —
P, für ein kleineres A,, das immer noch einem Kontinuum erster Gattung angehörte,
verschwinden, so denke man sich das quadratische Kontinuum, welches dieses zunächst
umschliesst; für dieses müsste dann Q einen sehr grossen Wert haben; eine innere
Lösung (a, b,...) wird immer anzugeben sein, für welche keine der Funktionen P,, PR,
... P, einen sehr kleinen Wert annimmt, so dass das Produkt Q P, P,... P, immer noch
sehr gross wird; dann haben wir aber für das Potential einen sehr grossen Wert, was
nicht sein kann, da die Dichtigkeit auf dem ganzen quadratischen Kontinuum nirgends
sehr gross werden kann. Wir schliessen hieraus, dass die Funktion P, nie verschwindet,
dass also Q, nie unendlich gross wird. Die Formeln (5) sind daher allgemein gültig.
S 51. Anwendung des Vorigen auf die Bestimmung des Potentials der
5 . g
von einem quadratischen Kontinuum erster Gattung umschlossenen homogenen
Totalität.
Die Funktion P vom niedrigsten Grade ist P=1; für diese geben die Gleichungen
(5) und (3) des vorigen $:
Anm? I dA,
= ;
A q a = 1) <
wo rechts als untere Grenze des Integrals A, = 4 oder der der Lösung (a, b,....) ent-
sprechende Wert von A, zu nehmen ist, je nachdem diese Lösung innerhalb oder ausser-
halb des quadratischen Kontinuums (4) liegt.
Bedeutet h eime unendlich kleine Zahl, und werden alle linearen Dimensionen des
gegebenen quadratischen Kontinuums (A) im Verhältnisse 1-+-h vergrössert, so dass ein
mit jenem konzentrisches und ähnlich liegendes Kontinuum entsteht, so ist ph die Dicke
der zwischen beiden Kontinuen enthaltenen Schicht, und wenn man diese sich homogen
und von der Dichtigkeit 1 denkt, h.pdo=hR:- = das Massenelement. Das Potential
dieser Schicht ist also
In2 da
<— Rh t
r(% = 1) J I
sen ————— f du
— — ——_ hYABO...J. —— — —)
r(3 E ı) = c j YyA-+au)(B-F-u)...(J-+ u)
9)
wo das Integral entweder bei dem positiven Werte von u, welcher der Gleichung
a? f [de
A+u B+u
H-...— 1 genügt, oder, wenn es keinen solchen giebt, bei u — 0 anfängt.
—_— 283 —
Verkleinern wir die linearen Dimensionen des gegebenen quadratischen Konti-
nuums in den Verhältnissen 9% und #--d9 und suchen das Potential dV der zwischen
den entsprechenden Kontinuen enthaltenen Schicht, so ist h = N die Axenquadrate
A, B,... und die Variable « sind durch 0°A, 0°’B,..., #’u zu ersetzen, und wir be-
kommen
n
0) 2
daV = — —
rg -1)
wo als untere Integrationsgrenze entweder der positive Wert h von «, für welchen
— Era 12 lien —...— #° ist, oder, wenn kein solcher existiert, «—= (0 zu nehmen ist.
A+u B-+u
Ist 9 — 0, so muss ı positiv unendlich gross sein. Wie 9 wächst, wird h immer kleiner;
endlich erreicht 9 einen Wert &, für den A Null wird. In diesem Intervall ist das
du
VA+zu)B+u....
h=0 sei E. So wie aber 9 über & hinaus wächst, muss man dem Integral den kon-
stanten Wert E geben. Es ist aber
du
VYatu)B+to...(d+ )
Duo ae
— ® eine Funktion von 9; ihr Wert für d9=e oder
Integral [ %
dh
v0 _000n _ d0
90 09h 00 YA+tMBHn.....
daher
0=0 dh
0"? —— di’ .
0) <E ar 1 90 a 1 [ph=» 0°? dh!
a a EN VA+R)(B+R)
0=0 0=0 | on. a 3 ....
u=» 98 a? = b2 a
> Es A-+u B+Uu Ei,
en VAFUBERA.....:
Ist die obere Integrationsgrenze ein Wert von 9, welcher & übertrifft, so hat man
v=® = a?
N) =eE ' S Aen 2,2 pu=@ u
®0d9-- E0d0 = 3 l — EU du 4- 6 nn EUNZ
Gr ie Yya(A+u) ae YI(A+u)
RE e a?
1 ee Eu
= ———— du
an Ya(A+u)
=. =
Erstreckt sich die Integration von #—= 0 bis #—=1, so hat man endlich
n as dedy...dw x Yen mare a |
V= | % Fee & 7 t + 7:
7 [x - a®+(y— 6? ++ (w— dr]:
a? b? Du
5 , 71 + — GE a a)
en an! ano. | i (an ER DM
yYA+tu (B+Wu....(J+u)
wo als untere Integrationsgrenze der Wert von ı, für welchen der Zähler des Bruchs
verschwindet, wenn jener positiv ist, sonst aber der Nullwert zu nehmen ist. — Dieses
Resultat stimmt mit $ 49 (4) überein.
$ 52. Ueber die algebraischen Lösungen der Gleichung a. —
Es scheint etwas schwer, mit Sicherheit die Zahl der verschiedenen Formen der
ganzen Funktion f anzugeben, welche der identischen Gleichung (1) in $ 50 genügt,
wenn ihr Grad 9 und die 7 Axenquadrate, aus denen das Produkt X besteht, gegeben
sind. Da die Koeffizienten der höchsten Potenzen in f und M bekannt sind, so gehen,
wie wir schon gesehen haben, aus (1) nur d--n — 2 algebraische Gleichungen zweiten
Grades zwischen den an Zahl gleichkommenden übrigen Koeffizienten hervor. Das System
derselben hat also höchstens 2° +"? Lösungen. Da aber die Gleichungen eine sehr
spezielle Beschaffenheit haben, so kann man wohl vermuten, dass diese Zahl zu hoch
sei, und braucht nur für die ersten ganzen Werte von 9, 7 die Rechnung auszuführen,
um diese Vermutung bestätigt zu finden.
Um dem wahren Sachverhalt näher auf die Spur zu kommen, wollen wir die un-
bekannte Funktion M dadurch eliminieren, dass wir für die Variable nach und nach alle
ihre Werte substituieren, durch welche f—= 0 wird und deren Zahl offenbar 9 ist. Sie
treten als die Unbekannten des Systems an die Stelle der an Zahl gleichen unbekannten
Koeffizienten der Funktion /; und da die Zahl der Gleichungen, die wir so erhalten,
ebenfalls 9 ist, so reichen sie zur Bestimmung der Funktion f gerade hin, und dann
ergiebt sich die andere unbekannte Funktion M aus der ursprünglichen Gleichung (1)
von selbst.
Es sei also dAA=dB=dC=-:--=du, f(u) = (u—e) w—P)... w—d)),
R=KL=H(), 3KL+-KD-=4J(u), wo H, J resp. als Zeichen von ganzen
Funktionen n-ten und (n — 1)-ten Grades gelten mögen. Dann ist
He.f'a-+2JIuıfe = 0,ete. (d'Gleiehungen). . . =... (9)
Diese Gleichungen sind in Beziehung auf die Unbekannten «, ß,...Z vom Grade 9-1 n — 2.
Wenn wir aber von der ersten Gleichung des Systems nach und nach alle übrigen sub-
trahieren, so können wir resp. mit @ — ß, @—y,..., @—L dividieren, wodurch der
Grad um eine Einheit hinuntergeht; subtrahieren wir dann wieder von der ersten dieser
Gleichungen nach und nach alle übrigen, so können wir mit $ — y, ß — d,... dividieren,
u. s. f.; und zuletzt haben wir eine Reihe von 9 Gleichungen, deren Grade resp.
don —2, 0--n—3,...n,n—1 sind. Die Endgleichung für eine einzige Unbekannte
ist also höchstens vom Grade (d +n — 2) (d-+n—3)...n(n—1). Da aber hiebei
alle durch Permutation einer und derselben Gruppe von Werten der Unbekannten «, ß,y..
entstandenen Lösungen des Systems als unter sich verschiedene aufgezählt sind, obgleich
sie nur eine und dieselbe Funktion / liefern, so reduziert sich die Zahl der Funktionen f,
n+0—2
0
Zahl sei, geht zwar aus dieser Betrachtung nicht mit Sicherheit hervor; aber die für
bestimmte Werte von n7 und 9 angestellten Versuche bringen es zur höchsten Wahr-
scheinlichkeit.
Um die Form der Gleichungen, welche das soeben beschriebene Verfahren liefert,
zu erkennen, setzen wir zuerst fu = (u —ea)pu. Dadurch verwandelt sich die erste
Gleichung des Systems (9) in
welche dem Systeme (1) genügen, auf höchstens ( \ Dass dieses wirklich die wahre
Ha.pa+Jae.ga—0.
ga PEIFIR 1 ’ N 1 e bus De 3 4 3
Da eier renzy Be EEE und gP =(0, py=L, etc. ist, so kann diese
erste Gleichung (9) auch so geschrieben werden:
„H«.pa«—HPß.pP
Fan -IJua.ge=0,
wo die letzte Summe sich auf alle 9 unbekannten Wurzeln der Gleichung f—= 0 und die
erste auf deren Kombinationen zu zweien erstreckt. Ist nun
fu = Hu ku Tr... + ko_ ut hg:
so ıst
pu=ul!ira| u 2.0: | nr ei I
-+ kı —- kı & = kı au 2
— lg —- log a Tz
— 2.
daher wird, wenn man abkürzend
3 na Ha— ft H 38 Be
I —=2 e—B +20 Ja
setzt, die erste Gleichung (9)
Sg — tr (@ —+k,) Sg _ Nr (a + ki, @ Sie ks) Sy —H t en es t (a? = 1 Ir a u 5 + kg u. n) SS 0,
und die übrigen Gleichungen des Systems (9) entstehen aus dieser, indem man nach und
nach « durch ß, y,...{ ersetzt. Das System (9) ist also zu einem Systeme von 9
linearen Gleichungen in Beziehung auf die 9 — 1 unbekannten Verhältnisse der Grössen 5
geworden. Wenn also diese Grössen nicht verschwinden, so muss die Determinante ihrer
Koeffizienten es thun. Diese reduziert sich aber auf die Determinante 2+ «I 180 7,0 ...e!&
— IT(«— ß). Man hat also nur die Wahl, entweder alle Grössen S als verschwindend,
oder in der Gleichung f—=0 gleiche Wurzeln anzunehmen. Das letztere als etwas
Spezielles setzen wir einstweilen bei Seite und entscheiden uns für das Erstere, dem
allgemeinen Fall Entsprechende. Wir haben dann die 9 Gleichungen S,, 8}, Sa, Sg 105
und wenn diese Statt haben, so ist auch das System (9) erfüllt. Man bemerke, dass
diese Gleichungen, deren Grade resp. n — 1,1,n—+1,...,n—9— 2 sind, in Beziehung
alle Wurzeln «, ,...& symmetrisch sind und daher rational und ganz mittelst der
Koeffizienten k,, kg, .... ig ausgedrückt werden können.
Das Produkt X kann auf () verschiedene Arten aus den Axenquadraten A, B,...
zusammengesetzt werden. Wenn also wiederum der Grad der ganzen und rationalen
Funktion PP in Beziehung auf A mit m = 29-7 bezeichnet wird, so ist
A) ee) ze De
die Zahl der einem gegebenen Grade entsprechenden Funktionen P. Sie ist also der
Koeffizient von =” in der Entwicklung von (1 — «°)-"*'(1-4- x)" nach steigenden Potenzen
von x. Dieser Ausdruck reduziert sich auf (1x) (l—x)-"*'. Die fragliche Zahl
ist also gleich
b* t ar ') (> 1m (, n + ') = ri (" Br n a % ar °) ü
m m—1
$ 53. Darstellung gewisser arbiträrer Funktionen von n — 1 unabhängigen
Variabeln.
Es sei g eine beliebige Funktion, deren Werte für alle auf dem quadratischen
BE Pi Z B nn c :
Kontinuum Fin E —.-.— 1 befindlichen Lösungen bekannt sind, also, wenn man will,
39 =
eine bekannte Funktion der n — 1 konfokalen Variabeln A,, A,,...A4,. Man bestimme
nach dem im vorigen $ beschriebenen Verfahren nach und nach für m = 0,1,2,3...
alle algebraischen Funktionen P, welche der Gleichung nn —= MP genügen. Denkt man
sich p von der Form Fk PR, P,... P,, wo k einen konstanten Koeffizienten bezeichnet, und
die Summe sich über alle Formen der Funktion P erstreckt, wobei wir ferner annehmen,
dass für m = 0,1,2,.... die Koeffizienten k eine abnehmende Reihe bilden, welche
schneller fällt als eine geometrische: so kann man jeden Koeffizienten % durch ein über
das ganze quadratische Kontinuum (A) sich erstreckendes Integral ausdrücken. Vermöge
der Gleichung” (6) in $ 50 ist nämlich
fg do le „do
J 9-PiPı... PT —k| (BR..B)T
Da das Integral rechts lauter positive Elemente enthält, in denjenigen links hingegen
das Vorzeichen von P, P,... P, desto häufiger wechseln wird, je höher der Grad m von
P in Beziehung auf YA ist, so wird im allgemeinen höchst wahrscheinlich der häufigste
Fall der sein, dass das Integral links ungefähr nach geometrischer Progression immer
kleiner wird, je höher m steigt. Ist /k, das konstante Glied der angenommenen Ent-
wicklung von @, so hat man
Ich halte es für sehr wahrscheinlich, dass jede Funktion, deren Werte überall
auf dem quadratischen Kontinuum (A) nach Belieben gegeben sind, unter die Form
N%kP,P,...P, gebracht werden kann; allein die Schwierigkeit des Beweises erscheint
mir fast unübersteiglich.
$ 54. Reduktion einiger vielfachen Integrale auf einfache.
Bei der Bestimmung des Potentials der von einem quadratischen Kontinuum um-
schlossenen homogenen Totalität in $ 49 kam die Reduktion eines gewissen (n — 1)-
fachen Integrals auf ein einfaches vor. Hier sollen nun einige vielfache Integrale von
allgemeinerer Beschaffenheit, welche jenes als speziellen Fall enthalten, reduziert werden.
I. Aus der Theorie der Eulerschen Integrale folgt
ai yEzızr ZN. eig de dan — ne
= Te) TAT... De),
Te+ß-+y+:--+e)
r ne
(u re a Por ep |
Um die, wenn ich nicht irre, von Catalan gegebene Formel zu beweisen, kann man mit
> 4 2... Jh) | 2 se. -g£ w/ 1 = . 2
fer@tur tWuygatste terigu—= T(e-+-ß+--- +8) multiplizieren, ux, uy,... uw
0
in 2, Yy,...w umsetzen, und endlich, da x -—-y----- +w=u sein muss, dw durch dx
ersetzen; das Integral zerfällt dann in ein Produkt von n einfachen Integralen.
Setzen wir in der vorliegenden Formel 2=4,y=u',...w—= ©’, so stellt die
Bedingung A’—+ u’. --—- o’—= 1 ein polysphärisches Kontinuum dar; das (n — 1)-fache
Element du dv...do ist daher eine Projektion des Elements do dieses Kontinuums und
hat den Wert Ado. Wir bekommen so:
t 2B 9y — 9 5_ a ET EEE).
wa 2 Gier Ee
Be en)
A u” ! 4 0 —1
B — 22 ? o:
II. Wird der Kürze wegen A —= FG = Au ae ae
beliebige Funktion von n Variabeln, so soll das Integral
. x al u [2] do
ıp — h —n I Ho
l v (7 ya =) "
gesetzt und bedeutet Y eine
verwandelt werden. Setzen wir für diesen Zweck 0° .1—1, so kann das Integral auch
unter der Form
2 a0 £ en la . .
w — | ( | 1 dry A ru...r0) rl dr) do
an ı 2) Y
on rar Busse. ro
— | BD TEIRE Bann ra) dx dydz...dw
4 ya—ı Ir
r—=.+y—+ — 10%, z=rÄ, etc.
Ze N
Fee gt
dargestellt werden. Bedeuten ı,, Y.,...4, die ersten abgeleiteten Funktionen von %,
so ist
1 Ola! 17
yr— 12) y
—nU + zu + ya + SO9-r wW%,,
und, wenn 2 —= x yA, y=yYB,..., @=rk,y=r'w,... angenommen wird,
1 r (gr /D 1 9.rrulra ya, ul By:
nn _—_. nn (A YA.dı tw VB .p, he.) > = ‚6 rn apzze),
yın —1
30
= al =
Man erhält also
I rn va YA, ru Y DAR RE F h ;
=yABC.. .J ir mi LEW 6 2 KhBur IR Hape... Arv!,
("=e’+y’t+. +w’<])
oder, mit Weglassung der Accente und Ersetzung von dx dy dz...dw durch v" "dr do,
MEERE a alı un ıl f . DT
2 yAB0...J| (J nn ) dr) do;
also endlich
(v (1 Ey. le — YAB...ISv(aYA,uVB,....oYN)do, . ©
/
az 0er
a u? [7% P . 2, R
WO - und beide Integrale sich nur über den Teil des poly-
sphärischen Kontinuums A°’-+ w’4--»--- w’—= 1 erstrecken, wo sämtliche Variabeln A,
u,...0© positiv sind.
1 1 £ u u “
Setzt man d = 1 und lässt .mi-t 1. Br übergehen, so ver-
AB 4
wandelt sich (2) in
do ar : ir EEE,
Ja ODE
wenn das Integral links sich über das ganze polysphärische Kontinuum erstreckt. Je
nachdem man auf beiden Seiten nach den steigenden oder nach den fallenden Potenzen
von 2 entwickelt, enthält man finite Ausdrücke für [ -7do, | -1do, | -1'do, etc., oder für
do do nic ” do u 5 5
ie a; Yen ‚etc. Den Wertfür | —;, wenn i irgend eine zwischen 0 und
" liegende Grösse nn, al werden wir bald auf ein einfaches Integral zurückführen.
III. Um das auf alle Lösungen mit positiven Werten A, u,... eines polysphärischen
Kontinuums vom Radius 1 sich erstreckende Integral
s-[[ ice Ze eh ru... ‚ro)ı" ar dd
8 EN
= u, also r—=(14u-A) ” und erhalten
et
zu verwandeln, setzen wir ep
D
=
[321
|
er2
: [ u
re J |’ ( zn )
do
—- f (u) du.
(1-+u-4)?
Durch Anwendung der Gleichung (2) ergiebt sich hieraus
u aa ae Ace 2 A re N | (3)
De ale
IV. Gehen wir zu speziellen Umwendungen dieser Formel über und setzen
v(z, Y,... w) = ada1 y2Pa1,,,w?e=1, so bekommen wir vermöge (1) die Gleichung
y
” »] BE? |
| sc 7 Yrastiucte I dr. Ma-iyap-1,,,.o8e-1 =
Ju P
f (u) du
een] lee A
0
= ( N: T(e) T(ß)...T(e)
2
Die Funktion f (w) unterliegt hier gewissen Bedingungen; sie muss von v=0bsu—=®
kontinuierlich sein, und für ein verschwindendes « muss sich uf (v) wie eine Potenz
von ı mit positiven Exponenten, für ein unendlich wachsendes « dagegen muss sich
uf (u) : u@+P#+ +8 wie eine solche Potenz mit negativen Exponenten verhalten. Nimmt
man f (u) = uw! an, so ist links das Integral
5 N N 1 ON)
NN! „2 (a4 +8 2 Ye er SER ER ee ET BE LEINE,
J (1 v°) 19 B+ pi] = FRA ee)
0
Man hat also endlich
" Eee e% BERNER BIETER NT a .
BR wr\i END TÖ)T(«e+ß+---+€e—)) , u\a u\ß
Bean) abe
Diese Gleichung gilt nur für positive Werte von @, ß,...e und für Oo <i<a +++
Für ö—= 0 tritt die Formel (1) an deren Stelle, und für i=«@+ß---:---e erhält man
durch Anwendung der Formel (2):
EN rer B IE EEE) HB LE) game 2
er. Se eg
A Um Ti
— 236 —
| 1
‚ und erstens « =
J y°’
Setzt man n AJ)B=y=.--=e= zweitens @ — = ‚so erhält
man die zwei Formeln
(ge S- do ne Im = en W—rdu &
SCH or) eh
[ 12do - ee rag we N au
22 ur ü F « n ü | } VRR en ee an)
LEN AI ER MEER: an u u m u
EN) (4+5+ ) () (3 +1). G+E) Ye a)
wo nunmehr die Integrale links sich über das ganze polysphärische Kontinuum erstrecken.
Setzt man ö= 1, so ergeben sich die in $ 49 gebrauchten Reduktionen.
p „2 2 2
Set ani Dean Is Fe] en
Setzt man in (4) TE. u BR“ 17) 7’ so ist pn ! B 4 ei: 1;
und das Integral links erstreckt sich über denjenigen Teil eines quadratischen Konti-
nuums, wo alle Variabeln zugleich positive Werte haben. Nach der üblichen Bezeich-
nung wird dann
m men a1 BRAUN, 0 gE-1
DR m m Im ’
ö ee (A=A,) dA,
ee ner T(«) (ß)... Ile) ® te 1 RE (6)
TERN MONA) u\a Er er
ul EEE
wo links unter den Axenquadraten A,, B,,....J,. die m — 1 letzten entgegengesetzt zu
nehmen sind, damit alle positiv erscheinen, und wo ® = (A,— A,) (A»— A,)... (As»— 4,)
xX....x(4A,.,— 4.) wo ferner rechts das Produkt 7.(A — Bine so viele Fak-
toren zählt, als die Grössen A, B, C,....J zu zweien kombiniert werden können. Die
linke Seite zerfällt in ein Aggregat von Produkten von je n — 1 einfachen und voll-
ständigen Integralen.
Richtet man für n —= 3 die Exponenten «, ß, y,i so ein, dass vollständige ellip-
tische Integrale herauskommen, so scheint trotz aller noch möglichen Mannigfaltigkeit
immer nur die bekannte Legendre’sche Relation, F(k) E(k’) + F(k') E(k) — F (k) F(k‘)
h Qi Le B—-C
— ” , aus (6) hervorzugehen. Setzt man z.B. e=ß=y ae, VE =*
\; — = k, Eon: 9, und bezeichnet das vollständige elliptische Integral dritter Art
A—C A
a 1 1x
| ® — — er durch 7 (n, k), so verwandelt sich (6) zunächst in
1-+-nsin®z Vi — A?sin?x
|
ID
I
|
7
tang 0
IT (R? tang? 8, k) F (X) — IL(— k?sin? 6,K) F (ki) = — — Fü, 0).
1
Y1— %?sin?O
cos? 0
Substituiert man aber hier für die Funktion IT ihre durch elliptische Integrale der zwei
ersten Arten ausgedrückten Werte, so erhält man nur:
F(, 6) [r (k) Ek)+F(k) B(k) — Fk) F(k) — 3 = (.
N
Inhaltsübersicht.
Erster Teil. Lehre von den linearen Kontinuen.
Seite
1. Definitionen . { B 5 2 : 3 i h & 5 : 2 6
9. Orthogonale Tı en des ahtaheln i A 5 : s 2 h 4 4 ; E 9
3. Ueber den Winkel zweier Richtungen . £ e 5 S e E e A 10
4. Anwendung der orthogonalen Transformation zum Dee ae Satzes, dass der Strahl der
kürzeste Weg sei zwischen zwei auf ihm befindlichen Lösungen 5 ; R > P - 11
5. Mass des Paralleloschems e £ . 5 s o i Ä : e : : 5 Y 11
6. Ueber schiefe Systeme . : 4 5 : i : > ; 2 n : 5 e 5 15
7. Mass der Pyramide 5 : : ? : B : : : : : e ; e : 15
8. Mass der Pyramide, ausgedrückt durch ihre In (rn — 1) Kanten £ > 2 B c e 17
9. Anwendung von $ 6 auf die Verwandlung vielfacher Integrale . De 6 - e $ 18
10. Ueber Polyscheme ; ; ; S : 5 : 5 : 5 ; : 5 . 5 19
11. Berechnung des Masses eines Polyschems . 6 > 2
12. Ueber die Projektionen eines linearen m-fachen Kontinnums wenn m zw Sehen 1 a N — f ieh 22
3. Mass eines m-fachen höhern Kontinuums . - - - . ; 26
14. Orthogonale Transformation der Projektionen eines Inearen Koniinlams - 2 5 2 5 97
15. Ueber das Verhalten linearer Kontinua zu einander . R R 29
16. Ueber die Zahl der Teile, in welche die »-fache Totalität durch eine Speliehie or - — D-
facher linearer Kontinua geteilt wird . s 8 k 2 2 : > . ; Ä £ 39
17. Reguläre Polyscheme der vierfachen Totalität . ; 5 A - B i 42
18. Reguläre Polyscheme der fünffachen und aller mehrfachen "Totalitäten 5 A s : o 53
Zweiter Teil. Lehre von den sphärischen Kontinuen.
19. Einleitung. Begriffe der Polysphäre, Mass derselben und ihres Umschlusses . : ® 5 57
20. Gegenseitige Abhängigkeit der Stücke eines sphärischen Plagioschems ; : L 5 - 60
21. Hülfssatz % : : : : 3 3 B ; ; : 5 r 64
22. Mass eines Re Blagioschems c b > 5 - ’ 5 65
23. Plagioschematische Funktionen ; reduzierbare Fälle von Orthogonalität R . - e 2 68
24. Reduktion der perissosphärischen Plagioscheme auf artiosphärische . e : J : 3 70
25. Zerlegung der Plagioscheme in Orthoscheme 4 e A R . . x 74
26. Reduktion der perissosphärischen Orthoscheme auf iosphangikre 5 : - ; : . Ss
27. Perioden artiosphärischer Orthoscheme 5 ss
28. Anwendung des Vorigen auf die Bestimmung anrehe One in einigen hesondeten
Fällen . » : A 6 e h & B : : 5 : ö : a 5 : 93
29. Ueber das Orthoschem f (3 ; = Be E a = = , 5) 95
30. Rationale tetrasphärische Orthoscheme, deren Argumente rationale Teile von = sind : ; 101
- nn nn ı za ı x n Mt uch
31. Ueber das Orthoschem f (3 ta, Zr ) und einige mit die-
3 3’ 4 Aa 3
sen und dem in $ 29 betrachteten in Beziehung stehende Sätze s - 103
32. Ueber sphärische Polyscheme. \Differential eines Polyschems, Zahl seiner Berne
Reduktion eines perissosphärischen Polyschems auf artiosphärische, neuer Beweis der Formel
A—- bh + — A, +a,—=2, Summe zweier reziproker tetrasphärischer Polyscheme) o a 106
33. Ueber reguläre sphärische Polyscheme B . o © B B 6 E ; h = 116
34. Nähere Untersuchung der Hexakosioscheme i e : 0 E 120
35. Ueber die Summe der (Quadrate der Projektionen eines Strahls An sy Emelk.ch erleile Rie %
tungen . x & B £ B : 5 < e < ß & a 5 5 S 5 134
Dritter Teil. Verschiedene Anwendungen der Theorie der vielfachen Kontinuität,
welche das Gebiet des Linearen und Sphärischen übersteigen.
36. Bestimmung des Zentrums eines quadratischen Kontinuums ö > - 5 . 5 : 140
37. Bestimmung der Hauptaxen . £ : : & ; : : 6 ; . : : - 141
38. Konjugierte Halbmesser & 5 e . h h 5 : £ : 5 5 C 145
39. Berührende Kontinua ersten Erde : - SSR: ; s ; . : . 151
40. Bestimmung der Hauptaxen eines diametralen Schnitts. Definition der konfokalen Kontinua 154
41. Fortsetzung der Theorie der konfokalen Kontinua h . - © 157
42. Reduzierte Form der Differentialgleichung zweiter Be eines Haken nee = 164
43. Ueber orthogonale Kontinua überhaupt und über die Hauptkrümmungen eines en
Kontinuums . B E : : L ; ö 2 . 171
44. Allgemeine Betrachtungen über ie men Onoeenler Konknan: Konstruktion eines ganz
beliebigen Systems orthogonaler Flächen im Raume . © 176
45. Anwendung der konfokalen Kontinua auf die Bestimmung des insses dr Basch ein ae
Kontinuum begrenzten Totalität und des begrenzenden Kontinuums selbst. Relationen zwischen
vollständigen Abelschen Integralen B © 5 5 & B 191
46. Bestimmung des kürzesten Weges sowohl in der Totalität als dee il einem ration
Kontinuum oder dem Durchschnitte mehrerer konfokaler Kontinua . 6 E B : £ 196
47. Ueber die Verwandlung des Dan mittelst orthogonaler Funktionen : B 207
48. Ueber das Potential e £ : © ; B : 211
49. Bestimmung des Potentials der von einem nadratischen en erster ea Suse:
senen homogenen Totalität . > : . : ö - 214
50. Ueber eine Verteilung von Masse auf einem ae oa erster Cs welche
zugleich mit ihrem Potential bekannt ist . i - - ö © ; & 220
51. Anwendung des Vorigen auf die Bestimmung des Päfenttals as von einem quadratischen
Kontinuum umschlossenen homogenen Totalität . ; : : - & B © i R 297
9°P
52. Ueber die algebraischen Lösungen der Gleichung Er = 1 5 5 : o e . 239
53. Darstellung gewisser arbiträrer Funktionen von » — 1 unabhängigen Variablen 2 2 5 251
54. Reduktion einiger vielfachen Integrale auf einfache . : 5 s i : 5 : > 232
—— —
Ueber den Föhn
Vorschlag zur Beschränkung seines Begriffs.
Mit 18 Tafeln.
Druck von ZÜRCHER & FURRER in Zürich.
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Bei Gelegenheit eines Vortrags des Herrn Direktor R. Billwiller in der Sektion
für physikalische Geographie der Versammlung der Schweizerischen Naturforschenden
Gesellschaft im August 1898 zu Bern: „Ueber ein gleichzeitiges Auftreten von Föhn zu
beiden Seiten der Alpen“ machte ich bei der Diskussion die Bemerkung, es dürfte in
neuerer Zeit der Begriff „Föhn“ zu weit gefasst und damit zu unbestimmt geworden
sein. Als Föhn sollte nur eine Windströmung bezeichnet werden, welche, wie das beim
typischen Föhn der Alpen der Fall sei, auf den beiden Seiten eines Gebirges vollständig
verschiedenen Charakter habe, nämlich auf der Leeseite warm und trocken, auf der
Luvseite kälter und feucht erscheine. Der von Herrn Billwiller besprochene Fall wäre
dann nicht als Föhn zu bezeichnen, da er eine allgemeinere Erscheinung, nämlich das
Herabsinken der Luft im Centrum emer Anticyclone repräsentiere. !)
Herr Billwiller hat nun im Mai-Heft 1399 der Deutschen Zeitschrift für Meteoro-
logie S. 204 u. folg. unter dem Titel: „Ueber verschiedene Entstehungsarten und Er-
scheinungsformen des Föhns“ seine Ansichten des Näheren dargelegt, die einer weiteren
Fassung des Begriffes Föhn das Wort reden. Da ich dadurch nur in meiner abweichenden,
oben angedeuteten Ansicht bestärkt worden bin, so war ich zunächst willens, in der-
selben Zeitschrift auch meinen Standpunkt zu dieser Frage näher zu erörtern und zu
begründen, in der Hoffnung, damit zur Beseitigung „der eingetretenen Verwässerung des
Begriffes Föhn in der Meteorologie‘, wie Herr Professor Brückner sich ganz passend
in der oberwähnten Diskussion ausdrückte ?), beizutragen.
Als ich indessen an diese Arbeit ging, fühlte ich bald die Notwendigkeit, noch-
mals eine Zahl typischer Föhnfälle einer eingehenden Untersuchung zu unterwerfen und
daraus ist dann allmählich die vorliegende umfangreichere und allgemeinere Arbeit über
den Föhn entstanden, mit deren Publikation in’ den Denkschriften der Schweizerischen
Naturforschenden Gesellschaft ich zugleich eine alte Schuld abzutragen hoffe, da meine
erste Untersuchung über diesen Gegenstand im Jahre 1867 damals nur kurz in ihren
Resultaten publiziert wurde.
') Verhandlungen der Schweiz. Naturf. Gesellschaft zu Bern, August 1898, S. 102.
2) ]. c. S. 104.
Was wir unter dem typischen Föhn der Thäler auf der Nordseite der Alpen,
speziell der schweizerischen, zu verstehen haben, ist nach den zahlreichen Untersuchungen
darüber als bekannt vorauszusetzen. In einer besondern, dem Föhn gewidmeten Schrift
hat Herr Gustav Berndt!) überdies in höchst übersichtlicher und gründlicher Weise
alle darauf bezüglichen Forschungsresultate zusammengestellt, so dass ich in Betreff des
nächst folgenden einfach darauf verweisen kann.
Der typische Föhn manifestiert sich darnach in der Schweiz besonders im ganzen
Rheimthal mit seinen Verzweigungen bis zum Bodensee herunter, im Linth- und Sernf-
thal des Kantons Glarus, im Reussthal und Engelbergerthal bis gegen Luzern hin, im
obern Aarethal bis nach Brienz herunter und im untern Rhonethal. Seine charakte-
ristischen Eigenschaften sind da: Südöstliche bis südwestliche Richtung je nach dem
Verlauf der Thäler, grosse Heftigkeit bis zu eigentlicher Sturmstärke, Verminderung
des Luftdrucks, starke Erhöhung der Temperatur und bedeutende Abnahme der Feuchtig-
keit im Thal, Aufheiterung des Himmels mit darauf folgender Bewölkung desselben.
Der Föhn tritt hauptsächlich im Herbst, Winter und Frühjahr auf und ist im Sommer
nicht bloss viel seltener, sondern auch schwächer. Als charakteristische Begleiterschei-
nungen in der Umgegend sind zu erwähnen: Auf der Südseite der Alpen bis zu ihren
Kämmen und Pässen hinauf schwache Winde veränderlicher Richtung, verhältnismässig
kühlere uud feuchtere Luft und im Verfolg starke Regengüsse oder Schneefälle, auf
den Pässen selbst südliche starke Winde und in der Höhe südwestlicher Wolkenzug.
Südwestliche Winde mit regnerischer Witterung finden wir auch durchweg im Flachland
der Schweiz und im Jura; im Föhngebiet selbst pflegt nach Aufhören des Föhns dieser
Witterungscharakter sich ebenfalls meistens geltend zu machen. Dem typischen Föhn
seht endlich voran und begleitet ıhn eine vom Ozean her in den Westen oder Nord-
westen der Schweiz eindringende Üyclone resp. Zone niedrigen Luftdrucks, während
zugleich über Italien und im Südosten hoher Druck stattfindet.
Das letztere Faktum führte zur Erklärung des Föhns, er bildet den südwestlichen
Teil einer Öyclone über West-Europa, wobei auch aus dem Gebiet höhern Drucks über
Italien und den angrenzenden Meeren. die Luft über die Alpen weg nach der Zone
niedrigen Drucks im Nordwesten der Schweiz strömt. Die Hemmung dieser Strömung
in den untern Schichten der Atmosphäre durch die Alpen schwächt die Geschwindigkeit
am Südfuss derselben, veranlasst durch das Emporsteigen der Luft an den Südabhängen
starke Niederschläge und erzeugt ungewöhnlich grosse, von Süd nach Nord gerichtete
!) Dr. Gustav Berndt, Der Föhn. Ein Beitrag zur orographischen Meteorologie und komparaliven
Klimatologie. Götlingen 1896.
Druck-Gradienten über den Alpen. Die diesseits der Kämme und Pässe in die Thäler
heruntersteigende stürmische, südliche Strömung repräsentiert dann den Föhn, dessen Luft
durch die erfolgte Kompression beim Herabfliessen stark erwärmt wird und infolge dessen
ihre relative Feuchtigkeit entsprechend bedeutend vermindert. In der Höhe, i. e. der
Wolkenregion und im nordwestlichen Flachland der Schweiz entwickelt sich die eyelonale
Bewegung der Luft ungehemmter, so dass da die Richtung der Luftströmung im all-
gemeinen eine südwestliche und von den normalen Niederschlägen begleitete ist.
Dass je nach der Entwicklung und Fortbewegung der Cyelone, ihrem Auftreten
mehr im Westen als Nordwesten von der Schweiz, der Grösse und Verschiebung des
Druckmaximums über Italien auch die Intensität, Dauer und Ausbreitung des Föhns in
den Alpenthälern und von ihnen aus sogar in die angrenzenden ebenern Teile der
Schweiz verschieden sein wird, erhellt aus dem vorigen von selbst.
Gleichwohl gibt es sowohl betreffend der typischen Eigenschaften des Föhns als
besonders auch bezüglich ihrer Erklärung, wie Herr Berndt in der Einleitung zu seinem
Werk (S. 13—16) sehr richtig bemerkt, noch eine Reihe dunkler und streitiger Punkte.
Es schien mir daher wünschenswert, durch eine eingehendere Untersuchung zuerst wo
möglich noch diese Punkte aufzuhellen und zu entscheiden, ehe ich der Veranlassung
zu derselben gemäss den Unterschied des typischen Föhns von andern föhnartigen Er-
schemungen, die zum Teil auf ganz andern Grundursachen beruhen, des Nähern erörtere.
Um zunächst die Häufigkeit und zeitliche Verteilung des Föhns genauer
festzustellen, habe ich nach den in den Annalen der Schweizerischen meteoro-
logischen Central-Anstalt von 1864 bis und mit 1898 enthaltenen Angaben alle
Fälle von entschiedenen Föhn-Erscheinungen zusammengestellt. Für die meteorologischen
Jahreszeiten und das Jahr ergaben sich hiernach die m der nachstehenden Tabelle ent-
haltenen Werte.
I. Zahl der typischen Föhne.
Sommer Herbst Winter Frühjahr Jahr | Sommer Herbst Winter Frühjahr Jahr
1864 1 5 3 1 TORTE 2 2 a:
1865 1 2 4 5) IVEHelle75 0) 0 1 2 3
1866 4 3 4 4 15 1576 0) 1 &) 1 Bi)
1867 0) 1 2 4 7 | 1877 1 1 2) 5
is 1 3 4 3 11 | 1878 4 0 3 8
1869 l 4 4 5 14: |..1879 2 2 Bi 5 12
1870 1 B) 3 3 2) 1550 2 > 7 1 fe)
1571 2 1 1 4 8 |. 1881 3 B) 4 3 13
1872 0 2 2 2 6 1852 2 4 3 6 15
1875 (N) 3 1 2 6 | .1883 2 3 2 4 11
Sommer Herbst Winter Frühjahr Jahr Sommer Herbst Winter Frühjahr Jahr
1884 0 1 3 5 te) 1594 0 2 2 4 8
1885 2 2 r 5 12° 1895 2 > 2 1 8
1586 1 RB) > 8 115) 1596 1 2 2 l 6
1887 0 4 1 4 y 1897 2 a) 5 2 12
1388 0 2 3 3 8° | 1898 1 4 4 6 15
1889 2 2 3 8 al 86 t615) 112 324
1890 1 2 2 3 8 also
1891 5} B 0 4 10 per Jahr 1,2 2,9 2,4 32 9,3
1892 1 1 2 2 6
1893 1 2 4 2 ]
Hieraus folgt also, dass wir in den 35 Jahren 324 Föhnfälle oder durchschnittlich
per Jahr 9,3 Föhne hatten. Die Jahressumme schwankt zwischen 3 und 15 Fällen,
und wenn wir genauer zusehen, so scheint sich eine nahezu neunjährige Periode
der Häufigkeit zu ergeben. Von 1864 bis 1570 hielt sich nämlich die Jahreszahl
durchweg über dem Mittel von 9 Fällen, blieb darauf bis und mit 1878 stets darunter,
stieg dann von 1879 bis 1387 wieder durchwegs darüber, gieng von da bis 1896 neuer-
dings fast ausnahmslos unter den Mittelwert und steigt endlich mit Beginn einer neuen
Periode von 1897 wieder zu hohen Werten an.
Was den jährlichen Gang nach Jahreszeiten in der Häufigkeit des Auf-
tretens von Föhn betrifft, so kommen nach unserer Tabelle im Durchschnitt auf
1,2 Fälle von Föhn im Sommer, deren 3,2 im Frühling und 2,4—2,5 im Winter
und Herbst. Dementsprechend sind auch die Öyelonen-Stürme im Sommer in Mittel-
Europa am seltensten und schwächsten und treten m den andern Jahreszeiten viel
häufiger und stärker auf.
Ich muss aber bemerken, dass die Zahlen unserer obigen Tabelle nicht auf grosse
Sicherheit Anspruch machen können. Wohl habe ich bei der Zählung offenbar irrtüm-
liche Föhnmeldungen einzelner Stationen ausgeschlossen und anderseits als Föhn auch
Fälle gezählt, wo Hauptstationen zwar keinen solchen notiert hatten, alle Anzeichen
eines solchen aber vollständig vorhanden waren. Immerhin kamen aber eine Reihe
zweifelhafter Fälle vor, wo vielleicht ein anderer Forscher anders als ich entschieden
hätte. Am angegebenen Hauptresultat bezüglich der jährlichen und säcularen Periode
hätte dies indessen kaum eine Modifikation bedingt.
Eine richtige Einsicht in das Wesen des Föhns können offenbar nur genauere
Untersuchungen verschiedener Föhnfälle und ihrer begleitenden Erscheinungen über einem
grössern, jedenfalls mindestens die ganze Schweiz umfassenden Gebiet gewähren. Von
solchen eingehenden Bearbeitungen sind mir aber nur zwei bekannt, nämlich die viel-
fach zitierte Schrift von L. Dufour: „Recherches sur le Fehn du 23 septembre 1866
|
|
en Suisse“ ') und der Artikel des Herrn R. Billwiller: „Der Föhn vom 13. Januar
1895 am Nordfuss der Alpen und die Bildung einer Teildepression daselbst“ °). Während
aber Herr Dufour die Barometerstände zu den aufeinanderfolgenden Terminen für die
einzelnen Orte je durch Kurven veranschaulichte, hat Herr Billwiller die synoptische
Darstellung durch Isobaren gewählt und damit, wie mir scheint, den einzig zum Ziele
führenden Weg eingeschlagen. Ich bin denn auch bei meiner Untersuchung seinem
Beispiele gefolgt und habe die synoptische Darstellung auf alle Termine und alle Ele-
mente ausgedehnt, welche auf den meteorologischen Stationen der Schweiz gewöhnlich
beobachtet werden, nämlich Druck, Temperatur und relative Feuchtigkeit der Luft, Be-
wölkung, Richtung und Stärke des Windes, Niederschlag °).
Im Ganzen habe ich so fünf entschiedene Fälle von Föhn behandelt, nämlich den
Föhn vom 7.—9. März 1864, denjenigen vom 6.—9. März 1872, den vom 30. Januar
bis 3. Februar 1885, den Föhn vom 18. und 19. August 1892 und endlich denjenigen
vom 28. Oktober bis 1. November 1892, so dass also mit Einschluss des analog von Herrn
Billwiller bearbeiteten die Resultate von 2 Frühlings-, 1 Sommer-, 1 Herbst- und
2 Winter-Föhnen vorliegen, was genügen dürfte, um allgemeinere Charakteristika des
typischen Föhns abzuleiten.
Da die Annalen der Schweizerisch meteorologischen Central-Anstalt nur von einer
beschränkten Zahl von Stationen (12) die Beobachtungen in extenso, d. h für alle Elemente
und alle drei täglichen Termine: 7"a., 1" und 9%p. veröffentlichen und von den übrigen
bloss Monats- und Jahres-Resumes geben, so war ich genötigt, für die letztern Orte zu
den Original-Beobachtungen zurückzugehen. Herr Direktor R. Billwiller hat mir zu
dem Ende die Benutzung des wohlgeordneten Archivs der Central-Anstalt freundlichst
gestattet, und er sowohl wie die Herren Dr. Maurer, Adjunkt, und J. Mettler, Assistent,
haben mich dabei vielfach aufs Zuvorkommendste mit Auskünften unterstützt, wofür ich
ihnen hiemit meinen besten Dank ausspreche.
Von auswärtigen Beobachtungen benutzte ich zur Orientierung über die engern
Verhältnisse der Schweiz nur die Daten und synoptischen Karten des internationalen
Wetter-Bulletins von Paris und von 1885 an das Wetter-Bulletin der schweizerisch
meteorologischen Centralanstalt. Leider gestatteten es mir die Umstände nicht, weitere
und genauere Daten für die benachbarten Länder zu sammeln und zu benutzen.
Die Barometerstände habe ich für die synoptische Darstellung nach dem Vor-
gang von Herrn Billwiller, sämtlich auf 500 m Meereshöhe reduziert und dies auch
für die Temperaturen ausgeführt. Dabei bediente ich mich der unter meiner Redaktion
1894 von der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften in St. Petersburg als Beilage zur
1) Extrait du Bulletin de la Soeiete vaudoise des sciences naturelles. Vol. IX, Nr. 58. 1868,
2) Meteorologische Zeitschrift vom Jahr 1895, S. 201.
®) Erst nachträglich habe ich bemerkt, dass ich hiemit zum Teil einen Wunsch erfüllt habe, den
Herr J. M. Pernter am Schluss seiner Abhandlung: „Die allgemeine Druckverteilung und die Gradienten
bei Föhn (Sitzungsber. der Wiener Akademie. Bd. CV. S. 117. 1596)“ ausgesprochen hat.
8
Instruktion für meteorologische Stationen herausgegebenen Tafeln zur Berechnung der
meteorologischen Beobachtungen.
Obschon für bedeutendere Höhenunterschiede diese Reduktionen besonders bei den
Barometerständen keine grosse Sicherheit darbieten, so habe ich dieselben doch auf alle
in den Annalen komparierenden Stationen ausgedehnt, selbst wenn deren Meereshöhe
weit über 1900 m betrug, wobei aber der Vereinfachung halber nur je für den mittleren
Zustand während der fraglichen Föhnfälle die Reduktion berechnet und dann als Kon-
stante an allen Tagen und Terminen angebracht wurde. Infolge dessen ist es nötig,
sich über den wahrscheinlichen Sicherheitsgrad dieser Reduktionsgrössen ein Urteil ver-
schaffen zu können. Zu dem Ende stelle ich dieselben in der nachstehenden Tabelle II
für die vier letztern Föhnfälle von einer Zahl von Stationen zusammen, welche ohne
wesentliche Veränderung von 1872 bis 1892 funktioniert haben.
II. Reduktionsgrössen für Barometer und Temperatur auf 500 m.
Meeres- Föhne vom Jahres- Unsicherheit
Station Höhe — März Jan.-Fehr. August Oktober mittel der
— 500 m 1872 1885 1892 1592 1555 Reduktionen
m mm mm mm mm mm mm
Bi Hera ons AAO AMT mE AR Ab
Bernhardin 1570 ie 2. nn ri nn e >
Sils-Maria 1311 Si 5 ia Ben ‚ge2 B H
Mean a a a
Davos-Platz 1057 > nn ee nn u 7 =
Andermatt 948 ker ha de kr = rn
Reckingen 849 nn nn a en ns = w
Chaumont 628 cn a 3 gn ee ir
MU Eee
Einsiedeln 410 en Er 2 en E: 7
Aare SUP a ee a ee
ten) Wer
Meeres- Föhne vom Jahres- Unsicherheit
Station Höhe — März Jan.-Febr. August Oktober mittel der
— 500 m 1572 1855 1592 1892 1585 Iteduktionen
m mm mm mm mm mm mm
: =— 22,6 20,9 22 22 + 0,8
Faido 259 ” . 2. % Er
= 120 16 1%2 1 a0
- ns! 17,9 16,2 17,2 7,0 FÄUIS
Castasegna 200 { GE De Al
1,0 0,5 1,2 1,0 0,9 +0,23
3 DB 12,6 EZ 12,3 2 IE
Lohn 145 3 \ { 2 1 ‚* Fu N
0,7 0,6 0,9 0,7 0,7 + 0,1
£ = 8,2 8,9 Tod 8,2 2 El
Reichenau 97 Ei 7 We n n A:
0,5 0,4 0,6 0,5 0,5 am Ol
Bein 79 6,1 6,9 5,8 6,1 6,2 E 0,2
0.4 0,8, 0,5 0,4 0,4 2 al
, Br — 6,9 — 65 — 5,9 — 63 — 63 0.3
Frauenfeld — 73 ir 4 3 fr \ N Ir; 0:
— 0,5 — (0,9 —e5 — 04 — 03 al
R © — 8,0 — 89 A Mi — 8 — 8 : 5
Genf HNgE 2a ’ 2 S,1 3,1 2E 0,9
— 05 — 0,4 — 0,6 ZI) 0
== E = 9 Ss = Ss 3 =— 9 — s ( 7 l te)
Ba 999 19,4 19,5 15, 1 „1 15,9 + 0,8
— 10 — 0,8 -- 13 — 10 — 1,0 02
— 7 — 20,2 — 18 — 197 —19 ae
Lusano —925 N 9, N Let nn NE
= — 1,0 — 0,9 — 13 — 10 — 10 502
Wie man aus der Tabelle ersieht, habe ich noch die für die Jahresmittel der
Barometerstände und der Temperatur vom Jahr 1885 berechneten Reduktionen beigefügt.
Die halbe Differenz der Extreme dieser Reduktionsgrössen nämlich für die Föhne im
Januar-Februar 1885 und im August 1892 habe ich in der letzten Spalte der Tafel als
wahrscheinliche Unsicherheiten derselben beigefügt; in Wirklichkeit werden die Fehler
eher kleiner als grösser sein.
Es würden sich darnach ungefähr folgende Unsicherheiten der reduzierten Baro-
meterstände für verschiedene Höhenstufen ergeben:
Höhe über Meer Fehler der Reduklion
m m mm
500 + 50 a
500 + 100 = 0,4
500 # 175 + 0,6
500 + 260 0,8
900 ae 0)
1200 + 32,0
1500 Er)
1900 + 4,0
2500 + 6,0
— 10 —
Bedenkt man, dass durchweg über 60° der benutzten Stationen den vier ersten
Höhenstufen angehören, so erscheint die Gefährdung unserer Isobaren durch obige
Maximalunsicherheiten nicht sehr bedenklich.
Viel geringer ist die Unsicherheit der reduzierten Temperaturen, indem noch
für Stationen bis zu 500 + 200 m absoluter Höhe die Sicherheit derselben + 0°,2, bei
solehen um 1000 m Höhe + 0°%,5, bei Stationen um 1500 m Höhe nur + 1°,0, bei
2000 m Höhe + 1°,5 und endlich bei 2500 m Meereshöhe nur noch + 2°,0 beträgt.
Es frägt sich nun, in welchem Verhältnis diese, wie wir auch weiterhin noch
sehen werden, jedenfalls maximalen Unsicherheiten der bei den einzelnen Terminbeob-
achtungen des betreifenden Föhns anzubringenden Reduktionen auf 500 m Höhe zu den
Fehlern der Beobachtungen selbst stehen. Was zunächst die Barometerstände be-
trifft, so sind die Ablesungen am Barometer, wie die Vergleichung des Ganges benach-
barter Orte zeigt, jedenfalls durchweg mit einer Sicherheit von + 0,2 mm gemacht
worden. Wie in andern Stationsnetzen, so kommen auch hier hie und da Versehen um
halbe Centimeter vor, welche aber leicht nach den Daten benachbarter Stationen zu
erkennen und darnach auszumerzen sind. Nicht ganz so gut scheint es mit der Kenntnis
der Korrektionen der Barometer und ihrer Meereshöhe bestellt zu sein. Zwar hat mir
Herr Direktor Billwiller gütigst die auf den Inspektionsreisen vom Jahr 1865 und
1866 von Herrn Weilenmann, sowie auf seitherigen Inspektionsreisen der Beamten der
Centralanstalt bestimmten Korrektionen der Barometer mitgeteilt, welche von 1865 an
bereits an den, in den Annalen publizierten Beobachtungen, nicht aber an den von mir
vielfach benutzten Original-Beobachtungen angebracht sind, und ebenso erhielt ich von
ihm auch Aufschluss über Aenderungen der in den Annalen angegebenen Barometer-
höhen durch seitherige Anschlüsse an das Nivellement der Schweiz seitens des eidgenös-
sischen topographischen Bureaus. Indessen hat mir doch nach Anbringung aller Kor-
rektionen der Vergleich der auf gleiches Niveau reduzierten Barometerstände benach-
barter Orte, obschon wegen des geringen Höhenunterschiedes kein erheblicher Fehler
von dieser Reduktion her entstehen konnte, mehrfach konstante Differenzen ergeben, welche
die Beobachtungsfehler weit überschreiten und nur durch Fehler in den Höhenangaben
oder Aenderungen der Barometer-Korrektionen zu erklären sind. So ergiebt sich z. B.
ziemlich bestimmt, dass im März 1872 an den Barometerständen der Station Bernina
noch eine Korrektion von —- 5,7 mm, an denen der Station Chur eine solche von
— 3,6 mm und an denen der Station Altorf eine solche von — 1,7 mm auzubringen
ist. Kleinere Fehler dieser Art schienen mir auch in andern Jahren vorzukommen, und
ich habe daher versucht, ihnen dadurch sicherer auf die Spur zu kommen, dass ich für
1585 und 1592 Jahresisobaren wieder nach Reduktion der Jahresmittel der Baro-
meterstände auf das Niveau von 500 m konstruierte. Aus der erstern Karte liess sich
mit Bestimmtheit erkennen, dass die Barometerstände in Sursee und Göschenen je
um ungefähr 1 mm zu niedrig seien und dass das Jahresmittel für Sitten, das freilich
erst nach Interpolation von drei fehlenden Monatsmitteln gewonnen wurde, ebenfalls um
}
ZW
mindestens 1 mm zu klein ausgefallen sei. Die synoptische Karte für 1892 ergab
dagegen für keine Station ganz entschiedene Indizien fehlerhafter Barometerstände,
während eine, aus gleich näher anzugebenden Gründen angefertigte Isobaren-Karte für
1875 bei der Station Sursee auch wieder um l mm zu niedrige, bei Aarau und
Ragatz um ungefähr 2 mm zu hohe und endlich in Sitten um mehrere Millimeter zu
niedrige Stände erkennen liess.
Diese Jahres-Isobarenkarten leisteten für die Beurteilung der Sicherheit der abso-
luten Barometerstände leider nicht so viel, als ich erwartet hatte, weil die Verteilung
des Luftdrucks über die Schweiz auch im Jahresmittel keine gleichförmige ist. Er
schwankt in den beiden Jahren 1885 und 1892 allerdings nur zwischen den Grenzen
717 mm und 720 mm auf unserm Gebiete, wobei die niedrigen Stände übereinstimmend auf
den Westen, Nordosten und Südosten fallen, während der zentrale Teil der Schweiz und
insbesondere das Hochgebirge die höhern Stände aufweist. Doch ist, wenn wir die Stationen
von über 900 m Meereshöhe wegen der Unsicherheit der Reduktion auf gemeinsames
Niveau ausschliessen, die Zahl der übrig bleibenden Stationen an vielen Stellen zu gering,
um kleinere Fehler durch den Vergleich sicher aufzudecken. Nun sind aber die Jahre
1892 und besonders 1885 nach unserer Tabelle I solche mit vielen Föhnerscheinungen,
was möglicher Weise einen komplizierten Verlauf der Jahres-Isobaren hätte begründen
können. Deshalb schien es mir geboten, noch für das Jahr 1575, im welchem nach
Tabelle I nur drei Föhnfälle, das Minimum derselben, sich zeigten, ‚Jahres-Isobaren zu
konstruieren. Der Luftdruck variiert da auf unserm Gebiet nur zwischen 718 mm und
etwas über 720 mm, ist aber auch noch recht unregelmässig verteilt, so dass aus dem
Vergleich mit den beiden obigen Karten sich nur ein relativ höherer Luftdruck über
der Schweiz in Jahren mit wenig Föhnerscheinungen zu ergeben scheint. Dagegen
gestatten die drei Jahres-Isobarenkarten wegen der viel geringeren Druckvariationen
über unser Gebiet hin die Sicherheit der Barometer-Reduktionen für grössere Höhen
besser zu beurteilen. In der nachstehenden Tabelle III habe ich zu dem Ende für
16 Kombinationen von Stationen recht verschiedener Seehöhe die übrig bleibenden
Differenzen ihrer auf 500 m reduzierten Barometerstände zusammengestellt.
111. Differenzen in Höhe in Barometerständen
1875 1885 1892
Im mm mm mm
Julier — Sils-Maria 427 — (5 — 0,2
Bernhardin — Splügen 600 — 0,2 — — 01
Chaumont — Neuchätel 640 0,6 0,3 0,1
Gäbris — Altstätten 783 — 0,1 0,3
Andermatt — Altorf 964 0,4 — 0,2 0,6
Andermatt — S. Vittore inkzal 16 1,0 1,9
Rigi — Luzern 1336 0,2* 0,4 — (0,5
Dilferenzen in Höhe in Barometerständen
1875 1885 1892
Im inm mımm min
Rigi — Gersau 1347 12 0,5 —
Bernhardin — Caslasegna 1370 1,5 1,4 1,1
Bernhardin — Chur 1460 0,0 ONE 0,4
St. Gotthard — Altorf 1616 1,4 0,2 —_
Pilatus — Luzern 1617 - — 02
Bernhardin — S. Vittore 1800 1,4 123 1,2
St. Gotthard — S. Vittore 1832 2,7 1,4
Säntis — Ebnat 1850 — 0,3 0,3
St. Bernhard — Martigny 1998 — 0,7 _ 1,3
Bei den mit einem Stern bezeichneten Differenzen konnte der nicht gegebene
Barometerstand für die untere Station leicht nach den Isobaren interpoliert werden.
Die Tabelle zeigt zunächst durchweg positive Vorzeichen für die Differenzen der Baro-
meterstände, d. h. also die höhere Station hat je durch die Reduktion ihrer Barometer-
stände auf das gemeinsame Niveau von 500 m, von welchem sich die Höhen der untern
Station nur in wenigen Fällen erheblich entfernen, zu hohe Werte derselben erhalten,
was, da wir es hier mit sichern Jahresmitteln zu thun haben, auf eine etwas zu hohe
Konstante in der benutzten barometrischen Höhenformel hinweist. Die in allen Jahren
1 Millimeter übersteigenden Fehler bei den Kombinationen: Andermatt — S. Vittore,
Bernhardin — S. Vittore und Bernhardin — Castasesna sind unzweifelhaft zum grössern
Teil einem wirklichen, bei der obigen Differenzenbildung nicht berücksichtigten Gradienten
von ungefähr 1 mm beizumessen, um welche Grösse im zentralen Teil der Schweiz und
im Hochgebirge der Luftdruck höher steht als an den südöstlichen Alpenabhängen.
Darauf weisen auch die nahezu verschwindenden Barometerdifferenzen der Kombinationen:
Andermatt — Altorf und Bernhardin — Chur hin. Berücksichtigen wir dies auch bei der
Kombination: St. Gotthard — S. Vittore, so werden da die Barometerdifferenzen nahe
gleich gross wie bei der Kombination St. Gotthard — Altorf auf der Nordseite des Gebirgs.
Während also die Jahres-Isobaren in Betreff der absoluten Barometerstände immer-
hin Fehler von etwa + 0,5 mm nicht mehr sicher zu erkennen gestatten, haben sie
bezüglich der Reduktionen mittlerer Barometerstände eine Genauigkeit derselben bis
nahe zur gleichen Grenze wahrscheinlich gemacht.
Als Sicherheit der Ablesungen bei den Thermometern kann im allgemeinen
jedenfalls + 0°%,1 angenommen werden und gewiss sind auch deren Korrektionen bis zu
dieser Grenze als sicher bestimmt und angebracht zu betrachten; dagegen stellt jedenfalls
die so abgelesene und korrigierte Grösse durchweg nicht die wahre Lufttemperatur am
Ort der Beobachtung dar, sondern wird von ihr je nach der Exposition der Thermo-
meter den vorliegenden Erfahrungen zufolge besonders am Mittagstermin häufig um
0°,5 bis 1°,0 abweichen. Wieder in der Hoffnung besonders ungünstige Expositionen
Zee
der Thermometer besser eruieren zu können, habe ich für dieselben drei Jahre 1875,
18855 und 1892 auch Jahresmittel-Isothermen für das Niveau von 500 m über
Meer konstruiert. Auch diese verlaufen viel unregelmässiger, als ich erwartet hatte.
In allen drei Jahren variiert das Jahresmittel der Temperatur über der Schweiz aller-
dings nur zwischen 7° und etwas über 10°; stets ist im Rhonethal und um den Genfer-
see das Jahresmittel höher als 9°, im südlichen Teil des Kantons Tessin und in Chia-
venna höher als 10°; das obere Aarethal, das Reussthal bis nach Gersau herunter und
das untere Rheinthal bis zum Bodensee weisen auch durchweg höhere Temperaturen
bis zu 9° auf; die niedern Temperaturen endlich von 7 bis 8° treffen wir im nördlichen
bis nordöstlichen Teil der Schweiz, im Linththal, Engelbergerthal, um den Gotthard
und besonders im obern Engadin. Da also die Temperatur hiernach in hohem Grade
von der örtlichen Lage abhängt, ist es schwer, bestimmter auf Einflüsse der Thermo-
meteraufstellung zu schliessen. Ich beschränke mich daher auf folgende Bemerkungen.
Die Station Aarau scheint durchweg um ungefähr 0°%,5 zu niedrige Mitteltemperaturen
zu zeigen und die Station Weissenstein um 1° zu hohe. Die verhältnismässig nied-
rigen Temperaturen von Andermatt und Bevers sind zwar auch auffallend, können
aber doch auf lokalen Besonderheiten beruhen. Dass die Reduktion auf die gemeinsame
Höhe von 500 m hiebei Fehler bedingt habe, ist nicht anzunehmen, da dieselbe selbst
für die grössten Höhen, wie die des Säntis, keine + 0°,2 übersteigende Abweichungen
erkennen lässt. Es zeigt die letztere Thatsache auch, dass die oben aus Tabelle I ge-
folgerten Unsicherheiten der Temperaturreduktionen mehr bloss der realen Differenz
derselben in den verschiedenen Jahreszeiten beizumessen ist.
Für die auf den Stationen beobachteten Feuchtigkeiten, von welchen uns hier
besonders die relative Feuchtigkeit interessiert, sind keinerlei Reduktionen auf gleiches
Niveau angebracht oder auch nur versucht worden, so dass wir es da nur mit den
Beobachtungsfehlern zu thun haben. Auf den meisten Stationen, wo überhaupt die
Feuchtigkeit bestimmt wurde, hat man zu dem Ende das Psychrometer angewendet.
Es ist bekannt, dass dieses Instrument eine sorgfältige Behandlung erheischt, wenn es
einigermassen richtige Resultate geben soll, und dass um Null Grad herum, sowie bei
sehr niedrigen Temperaturen seine Angaben überhaupt unsicher sind. Das Haarhygro-
meter, wie es auf vielen Stationen angewandt wurde, kann in den letztern Fällen und
auch sonst vorteilhaft benutzt werden, wenn dasselbe von vorne herein einer sorgfältigen
Verifikation unterworfen worden ist und auch später von Zeit zu Zeit eine Prüfung auf
unveränderte Erhaltung erfährt. Während aber das letztere Instrument mit der Zeit
nach beiden Seiten hin fehlerhafte Angaben machen kann, d. h. infolge Austrocknung
des Haares überhaupt zu grosse Trockenheit anzeigt oder dann wegen allmählicher
Verlängerung desselben stets zu grosse Feuchtigkeit ergiebt, machen sich die Fehler
beim Psychrometer besonders bei ungenügender Befeuchtung des mit Battist überzogenen
Thermometergefässes immer nur im Sinne zu grosser Feuchtigkeitsanzeigen bemerkbar.
Beispiele von Fehlerquellen dieser Art finden sich verschiedene bei den von mir be-
= INA.
arbeiteten Föhnbeobachtungen. So sind z. B. im Appenzellerland und seiner Nachbar-
schaft die am 18. August 1592 beobachteten relativen Feuchtigkeiten in Prozenten
der Sättigung:
Ort Höhe in m ua: ikp. 9hp. Beob.-Instr.
Säntis 2500 41 39 42 Psychrometer
Gäbris 1253 4 7 10 Haarhygrometer
Schwäbrig 1152 18 69 39 :
Heiden 797 29 15 18 A
St. Gallen 703 60 52 42 Psychrometer
Altstätten 470 63 33 26
Während wir hier die aus den Psychrometerangaben abgeleiteten Feuchtigkeiten
auf dem Säntis, in St. Gallen und in Altstätten als nahezu richtig betrachten können,
haben die Beobachtungen am Haarhygrometer in Gähris offenbar viel zu geringe Feuch-
tigkeiten (Sandwüstenklima!) und diejenigen im ganz nah gelegenen Schwährig viel zu
hohe ergeben; auch die Feuchtigkeitsangaben in Heiden erscheinen auffallend klein.
Folgende Zusammenstellung der Feuchtigkeitsangaben vom gleichen Datum in:
Ort Höhe nm m 7a. Ih p. guy. Beoh.-Instr.
Göschenen 1108 48 - 75 »6 Psychrometer
Gurtnellen 742 98 90 77 a
Altorf 484 68 22 26
”
weisen unzweifelhaft darauf hin, dass in Gurtnellen wegen offenbar ungenügender Funktion
des Psychrometers zu hohe Feuchtigkeiten erhalten wurden.
Vom gleichen Datum ergaben ferner die Beobachtungen in:
Ort Höhe in m 7ha. ih p. Yh p. Beob.-Instr.
Davos-Platz 1597 78 24 al Psychrometer
Arosa 1835 20 itil 26 Haarhygrometer
wo in Berücksichtigung der Feuchtigkeitsangaben umliegender Orte diejenigen von Arosa
nach dem Haarhygrometer zu klein erscheinen. Dafür spricht, dass beim Föhn von
1885 (30. Januar bis 3. Februar) die Psychrometerangaben in Davos-Platz und im
nahe gelegenen Wiesen (1454 m) durchweg bis auf wenige Prozente übereinstimmen.
Während bei diesem Föhn Gäbris auch schon zu grosse Trockenheitsangaben
macht, erscheinen dagegen die Feuchtigkeiten in Gurtnellen richtig zu sein. Zu hohe
Feuchtigkeit hat zu dieser Zeit offenbar das Psychrometer der Linthkolonie wahr-
scheinlich wegen unrichtiger Behandlung desselben ergeben, während beim Föhn von
1572 (6.—9. März) die Feuchtigkeitsdaten dieser Station sich sehr gut an die der um-
liegenden Stationen anschliessen. In diesem Jahre dürfte dagegen die auf der Grimsel
und in Solothurn beobachteten Feuchtigkeiten zu hoch ausgefallen sein.
Es kann an diesen Beispielen genügen, um zu zeigen, dass die Feuchtigkeitsbeob-
achtungen oft erhebliche Fehler aufweisen, im Grossen und Ganzen aber können wir
konstatieren, dass die Mehrzahl der Stationen recht befriedigende Daten für die relative
Feuchtigkeit geliefert haben.
Was die Beobachtungen über Richtung und Stärke des Windes betrifft, so
leiden sie in unserm gebirgigen Lande mehr als anderwärts unter den lokalen Verhält-
nissen, welche häufig nur zwei Windriehtungen, thalauf- und thalabwärts, zulassen.
Selbstverständlich ist auch die Schätzung der Windstärke eine sehr individuelle und wo
sie nach dem einfachen, von mir semer Zeit angegebenen Windstärkemesser ge-
schieht, wieder eine durch seine Aufstellung lokal sehr bedingte. Glücklicherweise geben
eine Zahl von Stationen auch den Wolkenzug an, so dass man daraus wenigstens auf
die Windrichtung in der freien Atmosphäre schliessen kann.
Gemäss der Instruktion des Herrn Direktor Billwiller für die Beobachter der
meteorologischen Stationen in der Schweiz (2. Auflage von 1893 S. 16 u. folg.) ent-
sprechen die nach Schätzung oder nach meiner Windfahne mit Stärketafel in den Beob-
achtungstabellen und Annalen angegeben Stärkestufen folgenden Definitionen:
0 nahe vollkommene Windstille . 0,0—0,5 Meter pro Sekunde Geschwindigkeit.
1 leichter, eben bemerkbarer Wind 0,5—- 5 3 x &
2 mässiger Wind a Er 5—10 R e a .
3trischer? Wand. 27771015 5 = 5; N
Aestarker Wunde 20 2 5 y h
5 stürmischer Wind EN) » 5 Mm R
6 Orkan (bei uns selten vorkommend) 30—40 s = r >
Die letztern Bezeichnungen sind erst in neuerer Zeit eingeführt worden, so dass
die Zahl 4 in den frühern Beobachtungen häufig auch stürmischen Wind darstellt.
Ueber die Angaben des Bewölkungsgrades ist höchstens zu bemerken, dass
sie für eine Bergspitze mit ganz freiem Horizont und für ein enges Thal, wo nur ein
kleiner Teil des Himmelsgewölbes sichtbar ist, offenbar einen verschiedenen Charakter
besitzen, der im gegebenen Fall Berücksichtigung erheischt.
Die Einführung der Niederschlagsmengen in die synoptische Darstellung hat
bekanntlich etwas missliches. Man pflegt den Niederschlag auf den Stationen meistens
nur einmal im Tag zu messen und der Bearbeiter weiss dann nicht, wie er die Menge
auf die Intervalle zwischen den drei Terminen verteilen soll, auch wenn, wie es seit
einiger Zeit gefordert wird, der Beobachter angiebt, ob es am Termin selbst geregnet
oder geschneit hat. Leider wird das letztere noch häufig versäumt, so dass man ge-
nötigt ist, nach Gutdünken zu verfahren.
Nach diesen allgemeinen Erörterungen gehe ich jetzt auf Grundlage der Beob-
achtungen und der darauf basierenden synoptischen Karten, drei für jeden Tag, zur
Betrachtung der einzelnen Föhnfälle über. Erst nachträglich habe ich mich entschlossen,
= 16
Reproduktionen meiner synoptischen Karten für den Druck und Wind in verkleinertem
Masstabe der Abhandlung beizugeben. Es sind daher die nachstehenden Schilderungen
des Verlaufs der Isobaren hie und da unnütz weitläufig ausgefallen.
Föhnsturm vom 7.—9. März 1864.
Infolge eines am Morgen des 5. März an den Nordwest- und Westküsten Frank-
reichs bestehenden Druckminimums bei höherm Druck über Italien wehten an jenen
Küsten überall südöstliche, stellenweise stürmische Winde, ferner stürmische südöstliche
bis südwestliche Winde in und um die Schweiz und stürmische Ostwinde an der Mittel-
meerküste Frankreichs. In einigen nördlichen Alpenthälern der Schweiz trat denn auch
am Abend des 5. März bereits Föhn auf. Dieser verschwand indessen wieder bis zum
Morgen des 6. März, da inzwischen infolge einer Nordwärtsbewegung des Centrums der
Öyclone und einer Verstärkung derselben der Luftdruck in Spanien gestiegen und im
Ligurischen Meer und in Italien gefallen war. Daher wehen südlich vom Öentrum der
Öycelone über England südwestliche stürmische Winde in Frankreich, Deutschland und
dem ebenen Teil der Schweiz, starke westliche Winde im nördlichen Spanien und an der
Südküste Frankreichs, in Nord-Italien aber südöstliche Winde, so dass es den Anschein
hat als befinde sich ein zweites schwaches Druckminimum bei Genua.
Im Laufe aber des 6. März bis zum Morgen des 7. März hob sich der Druck
wieder stark über Italien und im Südosten der Schweiz, während er im Westen und
Nordwesten derselben durch weitere Vertiefung der Cyclone über den britischen Inseln
(Minimum in Schottland mit 734 mm) noch weiter sank und somit der barometrische
Gradient von ihr aus nach Nordwesten sich verstärkte, wodurch die südwestlichen
Winde in Frankreich und Deutschland noch stürmischer wurden. An der Riviera und
der Südküste Frankreichs haben sich die Winde wieder nach Osten gedreht, in Italien
aber wehen bei sehr geringem Druck-Gradienten schwache veränderliche Winde.
Im nordwestlichen Teil der Schweiz: Jura und Flachland zwischen Jura und Alpen
treffen wir um 7"a. des 7. März entsprechende Witterungszustände wie im mittleren
Frankreich und Deutschland, nämlich mässige bis frische, südwestliche bis westliche
Winde, die sich besonders auf den hoch gelegenen Stationen wie Ste. Croix, Chaumont,
Uetliberg, auch noch auf dem Rigi entschiedener markieren. Demgemäss ist auch die
Luft da durchweg sehr feucht, 90° und mehr ven Genf bis Schaffhausen hin,
im Westen der Himmel bedeckt und treffen wir Regen in Ste. Croix, Chaumont und
Neuchätel. Gegen das Hochgebirge hin und im östlichen Teil der Schweiz ist die
Feuchtigkeit viel geringer, bis 60%, um dann jenseits des Gebirges im südlichen Tessin
wieder bis über 90 °/o anzusteigen, im ganzen östlichen Teil haben wir auch noch heitern
Himmel bei im allgemeinen schwachen Winden verschiedener, resp. wechselnder und
unbestimmter Richtung. Auf den Alpenpässen: St. Bernhard, Grimsel, St. Gotthard,
Bernhardin haben sich aber bereits überall südliche Winde (SW bis SE) eingestellt und
a
in ihrem Gefolge zeigen sich in Klosters, Sargans, Chur und Auen Vorboten des Föhns
in frischen Ost- bis Südostströmungen trockener gewordener Luft. Die Winde aber
in der Centralschweiz: N in Beatenberg und Schwyz, NE in Zürich, Zug, Engelberg,
Ost in Stanz und Bern, Nord-West in Altorf, Südost in Einsiedeln und Glarus ete.
werden erst durch die besondere Luftdruck-Verteilung im Innern der Schweiz verständ-
lich. Der Wolkenzug ist vorherrschend Süd-West.
In unserer synoptischen Karte für 7"a. des 7. März im Niveau von 500 m über
Meer verläuft zunächst eine Isobare von 710 mm am Nordwest- und Nordrand der
Schweiz, welche mit der Meeresniveau-Isobare von 755 mm des Pariser-Bulletins vom
gleichen Datum nahezu übereinstimmt. Die nächst höhere Isobare von 711 mm über dem
Genfersee im Westen beginnend, steigt zwischen Biel und Solothurn bis zum Jura empor,
folgt ihm bis zu seinem Ende im Kanton Zürich, hebt sich dann über Schaffhausen
empor und sinkt durch den östlichen Thurgau etwa bis Ebnat im Toggenburg herunter,
von wo sie zum Vierwaldstättersee geht, um dann südlich von ihm wieder nach Osten
nördlich am Wallensee vorbei bis Klosters im Prättigau zurückzugehen. In dieser
Schleife hat sich zwischen dem Vierwaldstättersee und dem südlichen Appenzell eine
sekundäre Depression (vielleicht auch mehrere separate in den einzelnen Thälern) mit
einer Isobare von 710 mm eingelagert. Die Isobare von 712 mm geht von der Mitte
des untern Rhonethales bei Bex über die Berner-Alpen und das obere Reussthal bis
zum Glarnerland hin, wo sie dann in einem Bogen zum Wallensee um ein lokales
Maximum bei Glarus emporsteigt und darauf an Chur und Thusis vorbei zum obern
Engadin heruntergeht. Diese Luftdruck-Verteilung ist es offenbar, welche die Wind-
verhältnisse in der Öentralschweiz bedingt.
In westöstlicher Richtung mit einer Hebung bis über den Gotthardpass hinauf
verläuft die nächste Isobare von 713 mm und zwar im Westen längs des Nordabhangs
des mittleren Rhonethals, im Osten das Oberengadin etwa beim Malojapass quer durch-
schneidend. Endlich haben wir um ein bis nahe an 715 mm heranreichendes Maximum
des Drucks bei Faido eine, wie es scheint, geschlossene Isobare von 714 mm im Tessin,
die vom Gotthard östlich nach Castasegna herunter geht, südlich von Lugano nach
West sich herüber zieht und über den Simplon und Gliss im Rhonethal längs dem süd-
lichen Abhang desselben wieder zum Gotthard empor steigt. Die schwachen Winde an
den Stationen in diesem Gebiet stimmen ihrer Richtung nach, abgesehen von Lugano,
durchweg mit diesen Druckverhältnissen überein.
Gehen wir über die Centralschweiz ungefähr von Nord nach Süd herunter, so
finden wir demgemäss folgende Barometerstände im Niveau von 500 m, denen wir
gleich die Temperaturen im gleichen Niveau und die relative Feuchtigkeit beifügen:
7. März Tha. 7. März 7ha.
mm %/o mm °/o
Lohn 710,3 5,4 87 | St. Gotthard 714,2 6,6 —
Zürich 744.3 5,6 84 | Faido 714,9 4,0 717
Einsiedeln 709,8 2,8 55 Bellinzona 714,2 0,0 96
Schwyz 710,3 4,6 "6 | Lugano 714,7 08 100
Altorf zililas 3,0 84 | Mendrisio 713,8 1,0 96
Andermatt 7123 8,0
Also starker Druck-Gradient von Norden zum Gotthard hin und die höchsten
Temperaturen am Gotthard, die niedrigsten im südlichen Tessin und da auch die grössten
Feuchtigkeiten der Luft.
Besonders hohe Temperaturen zeigen auch die hohen Stationen im Jura und den
Vorbergen der Alpen, welche der warmen Luftströmung in der Höhe in erster Linie
ausgesetzt sind: Ste. Croix 11° gegen 3° in Morges, Chaumont 8° gegen 7° in Neuchätel,
Weissenstein 6° gegen 1° in Solothurn, Uetliberg 7° gegen 5° in Zürich, Rigi 11° gegen
0° in Stanz und Rathhausen und 2° in Zug. Ueberhaupt erhebt sich im ebenern Teil
der Schweiz zwischen Jura und Alpen und im untern Teil der Alpenthäler die reduzierte
Temperatur wenig über 0°, während sie auf den Höhen durchweg über 5° steht.
Von 7"a. bis um I®p. des 7. März hat sich nach unseren Isobaren für 500 m
der barometrische Gradient am Gotthard und in Graubünden wesentlich verstärkt, indem
sich der Druck im Tessin bis 716 mm erhöht hat, während derselbe auf dem Gotthard
nahe gleich geblieben ist (714,4 mm) und auf dessen Nordseite zu einem tiefern lokalen
Minimum 708,6 mm in Einsiedeln, Schwyz und Beatenberg abfällt. An der Stelle der
Isobare von 710 mm verläuft jetzt im Nordwesten eine solche von 709 mm; die nächst
höhere Isobare von 710 mm hat sich aber bis gegen die Alpen hin von ihr zurück-
gezogen und nähert sich ihr bloss noch im Osten. In dem weiten Raum zwischen
beiden ist obiges Lokalminimum eingelagert. Im Tessin und im südlichen Graubünden
aber drängen sich die Isobaren erheblich mehr, indem besonders in der letztern Gegend
der Druck von Chur und Thusis mit 710 mm, rasch zu 714 mm auf dem Bernhardim
und weiterhin bis 716 mm in Castasegna und in Bellinzona ansteigt. Damit hängt nun
die bedeutende Verstärkung südwestlicher bis südöstlicher Winde nicht bloss auf den
Höhen des Gotthard und Bernhardin, sondern auch in allen Thälern Graubündens und
bis nach Sargans hinunter zusammen — wo Wolkenzug notiert ist, kommt er vor-
wiegend von Südwest, in der östlichen Hälfte aber von Süd, so z. B. in Altorf —; frischen
Südost und Süd finden wir auch bereits in Engelberg, Altorf, Beatenberg, und auf dem
Rigi ist der Wind von West nach Süd übergegangen. Dagegen haben wir schwache
Winde in Rathhausen von Ost, in Stanz und Einsiedeln von Nordost, in Schwyz von
West, in Glarus von Nordwest, welche mehr als die Windverhältnisse am Vormittag
auf die Ausbildung kleinerer Druckminima in den einzelnen Thälern statt im Allgemeinen
— lg. —
hinweisen. Besonders deutlich ist dies im Engelberger- und Linththal, wo die Winde
oben und unten im Thal gegen dessen Mitte hin wehen. Im Flachland der Schweiz
und besonders im Jura haben sich die südwestlichen bis westlichen Winde mit der
Vertiefung der Cyelone durchweg verstärkt.
Die Temperaturen sind fast überall mehr, als es dem normalen täglichen Gang
entsprechen würde, gestiegen, am wenigsten am Südabhang der Alpen und auf den
Höhen, am meisten in den nördlichen Alpenthälern und sodann im Flachland der Schweiz.
Hier treffen wir im Niveau von 500 m Temperaturen von 14 bis 17°, während sie im
Tessin nur wenig über 5° betragen. So ist denn auch im Tessin die Luft sehr feucht
geblieben, 80—90°/o, der Himmel hat sich da bis zum Gotthard und Bernhardin hinauf
bedeckt, ja in Castasegna regnet es bereits. Dagegen hat auf der Nordseite der Alpen
die relative Feuchtigkeit auch mehr, als es der normale tägliche Gang erheischen
würde, abgenommen und in einzelnen Alpenthälern sind bereits dem Föhn entsprechende
Trockenheiten eingetreten, so in Altorf 23, in Auen 27, in Marschlins 31 und in Chur
32°/o, obschon nur die letztere Station bereits Föhnwetter meldet.
Im Laufe des Nachmittags bis zum Abend-Termin um 9"p. entwickelt sich der
Föhn weiterhin bei durchweg heiterem Himmel im unteren Rhonethal (Bex 35°o bei
14°), im Linththal (Glarus 33°/o bei 13°), im Reussthal (Altorf 25°/o bei 14°, Schwyz
39% bei 12°) und im untern Rheinthal (Marschlins 38° bei 13°, Altstätten 27 °/o bei
14°). Auch im Appenzellerland macht sich bereits der Föhn mit frischem Südwind bei
hellem Himmel durch seine hohe Temperatur und Trockenheit bemerkbar (Trogen 36 '/o
bei 130%). Die Richtung und Geschwindigkeit des Windes, wie auch der Wolkenzug,
sind fast überall nahe dieselbe geblieben, nur im untern Rheinthal hat die Stärke zu-
genommen. Die Druckverteilung ist auch um 9"p. ziemlich dieselbe wie um 1"p.; es
hat sich nur die Isobare von 709 mm im äÄussersten Westen gegen den Genfersee hin
gesenkt und dagegen in der Mitte über den Nordrand der Schweiz emporgehoben.
In dem erwähnten Föhngebiet hat sich die Trockenheit nordöstlich ausgebreitet,
in der übrigen Schweiz ist es mit Ausnahme des untern Rhonethals wieder feuchter
geworden; auch im Tessin ist dies geschehen, so dass es ausser in Castasegna auch in
Faido, Splügen und Bellinzona regnet und der Himmel bis zum Gotthard und Bernhardin
hinauf ganz bedeckt ist.
Das Pariser Bulletin von S"a. des 8. März ergiebt gegenüber demjenigen des
vorigen Tages nur geringe Aenderungen der allgemeinen Situation. Das Sturmcentrum
ist in die Nähe von London heruntergerückt und dementsprechend sind auch die Isobaren
für 740 mm, 745 mm, etc. nach Süden fortgeschritten, so dass die Isobare von 755 mm
(gleich derjenigen von 711 mm im Niveau von 500 mm) jetzt über das Hochgebirge
der Alpen hingeht. Die Isobare von 760 mm ist ihr dadurch und ausserdem durch ein
Vorrücken nach Norden über dem adriatischen Meer und Italien näher gekommen, so
dass jetzt über ganz Italien und an der Südküste Frankreichs kräftige Südostwinde
wehen, nur in der Nähe des Südabhangs der Alpen sind die Winde schwach und unbe-
— 2)
stimmt, z. B. in Turin schwacher Nordwest. In Frankreich und Deutschland dauern
die stürmischen Südwest-Winde fort.
Im Anschluss hieran zeigen unsere synoptischen Karten für die Schweiz im Niveau
ah
von 500 m an unserer Nordwestgrenze um 7"a. des 8. März eine Isobare von 707 mm,
d.h. ein Fallen des Barometers in dieser Gegend um nahe 2 mm seit 9" p. des Vortages.
Die Isobare von 708 mm hat einen analogen Verlauf wie die von 711 mm um 7"a. vom
gleichen Termin des Vortages. Wie jene enthält sie in ihrer Ausbuchtung ein lokales Mini-
mum beim Vierwaldstättersee und ausserdem ein zweites im Appenzellerland mit Drucken
bis 707” mm. Um den Gotthard und Bernhardin drängen sich die Isobaren ebenfalls noch
stark aneinander, obschon im Tessin der Druck um 1 mm abgenommen hat. Im untern
Rhonethal nimmt der Druck von Martigny bis nach Montreux auch um 3,4 mm ab.
Diese Druckverhältnisse haben eine Fortdauer und Ausbreitung des Föhns be-
günstigt. Die südlichen Winde haben sich in den Alpenthälern stellenweise bis zum
Sturm verstärkt, so in Engelberg, Altorf, Sargans und Platta, nahezu auch in Trogen
und demgemäss ist überall die Trockenheit der Luft unter Erhöhung ihrer Temperatur
seit dem Vorabend noch gesteigert worden. Es zeigen: Engelberg 26° bei 12° redu-
zierter Temperatur, Altorf 26°/o bei 14°, Glarus 31°/o bei 18%, Auen 31°/o bei 13°,
Einsiedeln 35 °/o bei 12°, Trogen 31°/o bei 13° und Altstätten 24°0 bei 15°. In Schwyz
ist zwar die Temperatur auch um 0°,3 gestiegen und die Feuchtigkeit um 1°/o seit dem
Vorabend vermindert; es weht aber da um 7"a. noch ganz schwacher NW, der erst
um 11"a. in heftigen Föhnsturm von SE umschlägt. Die Wolken ziehen wie am Vor-
tage von SW bis $. Auf dem Bernhardin, St. Gotthard und Rigi weht noch ein kräf-
tiger Süd, während die Winde im Flachland der Schweiz schwach und veränderlich
erscheinen, die Temperaturen überall gesunken und die Feuchtigkeiten gestiegen sind.
Im Jura haben wir mässigen bis starken Südwest. Auf der Südseite der Alpen hat
sich die Feuchtigkeit bis zu den Kämmen hinauf vermehrt und ausgebreitet; es regnet
oder schneit dort auf allen Stationen: Mendrisio, Lugano, Bellinzona, Faido, St. Gotthard,
Castasegna und Bernhardin.
Zum Vergleich mit dem Zustand am gleichen Termin des Vortages stelle ich
schliesslich für dieselben Stationen wieder die Barometerstände und Temperaturen im
Niveau von 500 m und die relativen Feuchtigkeiten nachstehend zusammen:
8. März 7ua. Absolute Höhe
mm %/o m
Lohn 707,4 al 87 645
Zürich 708,1 9.1 69 480
Einsiedeln 706,8 12,0 35 910
Schwyz 706,9 12,2 38 347
Altorf 708,5 14,2 26 454
Andermatt 712,4 Tr u 1448
To
8, März T7ha. Absolute Höhe
mm a m
St. Gotthard 714,2 2,6 _ 2100
Faido 715,2 5,0 97 722
Bellinzona 714,2 5,6 91 229
Lugano 715,1 9,4 97 275
Mendtisio 714,5 5,9 98 355
Einsiedeln liegt sehr nahe in der Mitte zwischen Lohn und Faido und zeigt
also jetzt einen um 0,6 mm niedrigern Barometerstand als Lohn, aber um 7,4 mm
niedrigern als Faido, während diese Differenzen 24 Stunden früher: 0,5 und 5,1 mm
im gleichen Sinn waren. Die Entwickelung des Föhns hat also die Druckdifferenz
zwischen Faido und Einsiedeln um 2,3 mm gesteigert. Dass trotz der grossen Höhen-
differenzen die Reduktion des Barometers auf 500 m diese Verhältnisse nicht wesentlich
beeinflusst hat, zeigt die Vergleichung der reduzierten Stände in Einsiedeln und Schwyz.
Von 7"a. bis 1"p. haben sich die beiden sekundären Depressionen mit einer Iso-
bare von 707 mm und mit Drucken im Innern bis 706,6 mm in der Centralschweiz und
im Appenzellerland vereinigt. Die Isobare von 708 mm geht vom Rheinthal um jene
im Bogen bis Luzern herum und steigt dann nach Schaffhausen empor, von wo sie
nochmals ins Thurgau herabgeht und dann jenseits der Nord- und Westgrenze der
Schweiz sehr nahe ebenso verläuft wie die Isobare von 709 mm um 9"p. des 7. März.
Wie dort zeigen sodann auch wieder der Weissenstein, Chaumont und Ste. Croix im
Jura relativ um ungefähr 1 mm höhere, resp. zu hohe Stände. Die weiteren Isobaren
von 709 bis 714 mm haben einen entsprechenden Verlauf wie um 7"a. behalten, nur
sind sie am Gotthard und im Rhonethal etwas weniger, in Graubünden aber mehr ge-
drängt. Im untern Rhonethal ist ein lokales Minimum zu verzeichnen.
Diesen kleinen Veränderungen der barometrischen Gradienten gemäss hat bis um
1"p. der Föhn als Süd bis Südost, besonders in den östlichen Alpenthälern sich noch
verstärkt, in der Centralschweiz aber eher etwas abgenommen. Die Temperaturen und
relativen Feuchtigkeiten im Föhngebiet sind jetzt:
8. März Temp. Feucht. hp. Temp. Feucht.
%o 0/9
Bex 18° 34 Auen 5% 32
Zermatt ilil 44 Glarus 18 26
Engelberg 12 38 Thusis 16 41
Stanz 16 34 Chur 17 34
Rathhausen 16 41 Marschlins 17 31
Altorf 17 31 Closters 14 29
Schwyz 16 32 Sargans 17 28
Einsiedeln 14 31 Altstätten 17 28
Zug 16 49 Trogen 16 By
ge ae
as
Das Flachland der Schweiz, wo jetzt wie im Jura frische bis kräftige westliche
Winde wehen, bildet bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit den Uebergang vom Föhn-
gebiet zum Jura und dem nordwestlichen Teil jenseits desselben, wo verhältnismässig
niedrige Temperaturen 8—9° und hohe Feuchtigkeiten bis S0°/o bei bedecktem Himmel
stattfinden und wo es auch bereits in Morges, Ste. Croix, Neuchätel, Weissenstein,
Porrentruy, Schaffhausen regnet. Regen bei bedecktem Himmel dauert auf der Südseite
der Alpen im Tessin und in Castasegna an.
Die Isobaren von 9"p. des 8. März zeigen eine allgemeine Zunahme des Drucks
in der nördlichen Schweiz an und zwar um 1 mm im Nordwesten und bis zu 4 mm
im Nordosten; dagegen hat derselbe im Südwesten um 1 mm und im südlichen Tessin
um 0,5 mm abgenommen. Es ist dies durch eine Aufrichtung der Isobaren von 708
und 709 mm im Westen in mehr meridionale Lage geschehen, sowie durch die Bildung
einer Isobare von 710 mm im Nordosten mit eingeschlossenem Druckmaximum von
711 mm im untern Linththal. Zwischen dieser Isobare von 710 mm und einer südlichen
Einbuchtung der entsprechenden, von Süd-West nach Nord-Ost von Martigny über das
Hochgebirge nach dem Prättigau verlaufenden Isobare finden wir noch über der Central-
Schweiz ein lokales Druckminimum von 709 mm eingelagert.
Der Druckgradient ist daher überall geringer geworden, besonders um den Gott-
hard, und es hat daher auch fast überall die Stärke der Winde abgenommen und ist
ihre Richtung unbestimmter geworden. Auf dem Gotthard und in Altorf haben wir
zwar noch mässigen Süd, und ebenso auf dem Rigi, in Zug, in Einsiedeln, in Gliss,
Platta, Thusis, Chur, Marschlins, Ölosters, Bernhardin, Splügen südliche Winde von
geringer Stärke, in Glarus aber schwachen Ost, in Auen und Engelberg West, in Schwyz
NW, in Beatenberg NE, in Altstätten N u. s. w. von unbedeutender Geschwindigkeit.
Dementsprechend haben die spezifischen Föhnerscheinungen überall nachgelassen oder
ganz aufgehört, wie die nachstehenden Temperaturen und Feuchtigkeiten im Föhngebiet
zeigen:
8. März Temp. Feucht. 9hp, Temp. Feucht.
9%, ur)
Bex 90 65 | Auen Tin 6
Zermatt 7 74 | Glarus 5 57
Engelberg 6 90 Thusis 12 47
Stanz 6 90 Chur 12 43
Rathhausen 6 94 Marschlins 12 41
Altorf 10 65 Closters ) 58
Schwyz 8 78 | Sargans 10 —
Einsiedeln 5 95 | Altstätten 8 75
Zug 7 35 Trogen Ü 85
Auch sonst hat die Feuchtigkeit der Luft bei sinkender Temperatur überall zuge-
nommen, besonders im Norden der Schweiz, wo es bei bedecktem Himmel überall regnet
eg =
Im Süden ausser dem Wallis hat sich der anhaltende Regen auch noch bis zur Grimsel
hin sowie zum Bernhardin und nach Splügen ausgedehnt. Heitern Himmel finden wir
nur noch im untern Rhonethal, am Genfersee, in der Centralschweiz und von da zum
Appenzellerland hin.
In der Nacht vom 8. März zu 7b a. des 9. März hat sich m der Schweiz ein
förmlicher Barometersturz vollzogen, so dass sich die im Pariser Bulletin von S" a.
des 9. März gegenüber dem vom Vortage manifestierende südliche resp. südwestliche
Ausbreitung des barometrischen Minimums über England, die in Südfrankreich und in
Spanien ein Fallen des Barometers um nahe 5 mm. bewirkt hat, wohl auch erst in
dieser Nacht vollzogen hat. Da der Luftdruck über Italien und nach Osten hin nahe
derselbe geblieben ist, so ist eine Drehung des Windes in Oberitalien nach Ost und
eine Verstärkung der südlichen Winde in Südfrankreich eingetreten.
In der Schweiz geht die Isobare von 711 mm (entsprechend der von 755 mm
im Meeresniveau des Pariser Bulletins) jetzt durch das westliche Tessin bis zum Gott-
hard hinauf und von da längs der Gebirgskante über den Bernhardin zum süd-
westlichen Ende des Engadins hinunter. Der Druck hat also da seit dem Vorabend
um 2 mm abgenommen und dasselbe ist auch im südöstlichen Tessin und südlichen
Bünden der Fall, wo noch eine Isobare von 712 mm besteht.
Im Westen der Schweiz sind an die Stelle der Isobaren von 708 und 709 mm
des Vorabends jetzt solche von 704 und 705 mm getreten, so dass da ein Fallen des
Barometers um volle 4 mm stattgefunden hat. Im Nordosten aber, wo an Stelle
des Druckmaximums von 711 mm ein östlich verschobenes, lokales Minimum von
704 mm getreten ist, ist das Barometer gar um 7 mm gesunken, und in der Central-
schweiz, wo sich das lokale Minimum des Vorabends nur verstärkt hat, hat der Druck
um 5 mm abgenommen. Trotz der Verminderung des Druckes im Tessin ist also seit
dem Vorabend doch der Druckgradient nach dem Norden der Schweiz hin wieder
stärker geworden und haben sich demgemäss die südlichen Winde auf den Alpenpässen,
dann auch in den Thälern Graubündens, Appenzells und Glarus, sowie in Einsiedeln.
Engelberg und im unteren Rhonethal bedeutend verstärkt, während sie im Reussthal
eigentümlicher Weise nicht zugenommen haben. Da treten denn auch keine besonders
bemerkenswerten Föhnerscheinungen auf, während sie sich in den ersteren Thälern
wieder stark markieren, wie nachstehende Tabelle zeigt.
9. März Temp. Feucht. Zu a. Temp. Feucht.
0/, 0)
Bex 14° 40 Auen 14° 31
Zermatt 10 47 Glarus 16 27
Engelberg 13 31 Thusis 12 49
Stanz 4 92 Chur 13 42
Rathhausen 3 98 Marschlins 13 39
9. März Temp. Feucht. | Zu a. Temp. Feucht.
0% %
Altorf 12 48 Ülosters 13 30
Schwyz 12 46 Sargans 14 =
Einsiedeln 12 36 Altstätten 14 28
Zug 4 95 Trogen 15 36
Heiteren Himmel zeigt sogar im Föhngebiet nur der äusserste Nordosten (Trogen),
sonst ist das Wetter überall trüb und es regnet ausser im Tessin wie am Vorabend
auf der Nordseite in Aarau, Schaffhausen und Lohn. Zur Vergleichung gebe ich nach-
stehend wieder die auf 500 m reduzierten Barometerstände und Temperaturen und die
Feuchtigkeiten der Linie von Nord nach Süd:
9. März Th a. Feucht. Absol. Höhe
mm %/o m
Lohn 704,6 70,2 s0 645
Zürich 705,4 7,0 83 480
Einsiedeln 703,7 12,3 36 910
Schwyz 704,0 11,9 46 547
Altorf 705,2 12,4 48 454
Andermatt 709,4 6,8 - 1448
St. Gotthard 712,2 5,0 _ 2100
Faido le) 6,2 98 122
Bellinzona 711,0 6,7 95 229
Lugano Zug 7 93 279
Mendrisio 711,8 It 92 355
Die Druckdifferenzen von Einsiedeln zu Lohn einerseits und zu Faido anderseits
betragen jetzt: 0,9 und 7,6 mm, sind also im gleichen Sinne etwas grösser als
24 Stunden früher.
Eine sehr bedeutende Veränderung in der Verteilung und der Grösse des Luft-
drucks tritt nun weiterhin im Intervall von 7" a. zu 1" p. des 9. März ein, indem
von Nordwesten her der Druck erhöht, im Südosten aber vermindert wird. Wir finden
auf der synoptischen Karte von 1" p. eine nach Westen offene Isobare von 706 mm
im nördlichen Teil der Schweiz, die sich am Westende des Kantons Zürich bis nach
Zug und dann weiterhin im Linththal bis nach Glarus senkt, um von da durch
St. Gallen und Thurgau bis Frauenfeld heraufzugehen und dann nach Westen umzu-
biegen. Parallel zum letzern Ast verläuft eine Isobare von 705 mm zwischen Schaff-
hausen und Lohn hindurch längs des Bodensees bis nach Rorschach, geht durch das
Appenzell hinunter bis ins Vorder-Rheinthal und dann mit Einbuchtungen ins Hinter-
Rheinthal bis Thusis und ins Prättigau bis Closters, endlich bei Luziensteig wahr-
scheinlich ins Vorarlberg hinüber. Ein schwaches Minimum des Druckes von gleichem
Betrag ist in der Zentralschweiz. Eine weitere Isobare von 705 mm finden wir im
Südwesten, wo sie mitten durchs Waadtland hindurch geht, dann am Ostend des
Genfersees ins untere Rhonethal sich senkt, längs des Nordabhangs des mittlern Rhone-
thals bis gegen Leuck hin und von da nach Süden verläuft. Parallel zu ihr nach Süden,
hin dürfte noch eine Isobare von 704 mm da zu verzeichnen sein. Im Tessin endlich
haben wir eine wahrscheinlich geschlossene Isobare von 709 mm, die bis über den Gott-
hard hinauf und östlich über den Bernhardin bis Chiavenna sich erstreckt und im Süden,
durch einen Bogen Bellinzona mit bloss 708,4 mm ausschliessend, bis Lugano geht.
Mendrisio zeigt bereits 708,5 mm Druck. Isobaren von 708, 707 und 706 mm trennen
obiges Maximum von den Isobaren-Aesten 705 mm im Westen und Osten. Die Druck-
differenz vom Tessin gegen die Centralschweiz hin hat sich also um 3 mm verringert,
während sie gegen das Bündner Land nahe gleich geblieben ist. Obschon zur Zeit auf
dem Gotthard und Bernhardin noch heftiger Süd weht, zeigen sich doch nur in Altorf
und Closters bei frischem Süd, in Auen bei frischem Südwest, in Sargans bei mässigem
Südost noch Spuren von Föhn, während er an andern Orten des Föhngebiets bereits
schwächern und andern Winden Platz gemacht hat; so weht in Schwyz und Einsiedeln
mässiger Nordwest, in Engelberg und Trogen leichter West, in Glarus frischer Nordost.
Die Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnisse im Föhngebiet sind jetzt:
9. März Temp. Feucht. 1b p. Temp: Feucht.
0) 0/0
Bex 50T 64 Auen 1229) 41
Zermatt 11,3 49 Glarus 12,6 52
Engelberg 9,5 76 Thusis 10,2 75
Stanz 11,9 57 Chur 10,9 70
Rathhausen 10,8 76 Marschlins 2,5 62
Altorf 13,8 3 Closters 12,1 47
Schwyz 11,5 65 Sargans 16,6 47
Einsiedeln 8,6 37 Altstätten 14,3 48
Zug 10,4 70 Trogen 10,1 ag
Vergleichen wir diese Tabelle mit derjenigen vom gleichen Beobachtungstermin
am vorigen Tage, so sehen wir unmittelbar, dass die Herrschaft des Föhns durchweg
aufgehört hat. Dies bekundet sich auch dadurch, dass der Himmel in der ganzen
Schweiz ganz oder doch nahezu bedeckt ist und dass es fast überall regnet, ausser im
Rhonethal, im untern Rhemthal und in der Centralschweiz.
Das Steigen des Barometers setzt sich auch von 1" p. bis 9" p. in der ganzen
Schweiz fort ausser im Tessin, wo es stationär geblieben ist. Im Südwesten beträgt
dasselbe nahe 3 mm, im Norden 2 mm, in der centralen Schweiz 1 mm, so dass
4
= 86
zwischen dem jetzt nahe gleich hohen Druck im Süden der Alpen: 709 mm und an der
Nordgrenze der Schweiz: 708 mm, in der Mittelschweiz ein Depressionsgebiet von
707 mm mit eingeschlossenem lokalen Minima von 706 mm existiert, was das Fort-
bestehen südlicher Winde im Tessin und auf den Alpenpässen und das nunmehrige
Vorherrschen nördlicher Winde in der Nordschweiz und westlicher in der Westschweiz
erklärt. Dort hat sich die Temperatur erhöht, im Norden aber erniedrigt. Der Himmel
ist überall, ausser im Zermatthal, bis herunter nach Gliss bedeckt und mit Ausnahme
des mittleren und unteren Rhonethals, der Centralschweiz um den Vierwaldstättersee
und des untern Rheinthals melden alle Stationen Regen oder Schnee. An mehreren
Orten ist der eintretende Regen von Gewittern begleitet. Damit sind wir, mit Aus-
nahme von Zermatt, wo bei stürmischem Südwest die Feuchtigkeit noch bis 38°/o
gesunken ist (in der Nacht tritt auch da Schneefall ein), am Ende des Föhns angelangt,
wie auch die nachfolgende Tabelle es zeigt.
9. März gh’p. 9. März Ih p.
mm 0/0 mm 0
Lohn 706,5 H05 s6 St. Gotthard 709,7 5,6 —
Zürich 707,4 7,0 87 Faido 709,3 1,2 95
Einsiedeln 705,3 3,8 87 | Bellinzona 707,7 11,0 68
Schwyz 705,7 m 80 |, Lugano 709,7 ala 69
Altorf 709,4? 1,2 54 Mendrisio 709,5 9,3 I0
Andermatt 707,7 6,7 —
Während also die Druckdifferenz: Lohn—Einsiedeln sich zu 1,2 mm vergrössert
hat, beträgt diejenige von Faido-Einsiedeln nur noch 4,4 mm und die höchsten Tempe-
raturen finden sich jetzt bei verminderter Feuchtigkeit südlich vom Gotthard.
Das Pariser Bulletin vom 10. März S" a. weist denn auch seit dem Vortag auf
ein Fortschreiten des Hauptminimums zur Ostsee hin, wobei der Druck über Spanien
und Südfrankreich bedeutend gestiegen, über Mittelitalien aber stationär geblieben ist.
Die Winde sind überall schwach geworden.
Der Föhn vom 7. bis 9. März 1864 hat also durchweg die S. 4 und 5 als typische
Eigenschaften desselben charakterisierten Erscheinungen gezeigt. Besonders bemerkt zu
werden verdient der hohe Druck im Tessin und das lokale Druckminimum während der
ganzen Zeit in der Centralschweiz, das aber nur von Föhn begleitet war, wenn die
Druckzunahme von Einsiedeln—Schwyz bis Faido— Lugano oder allgemeiner über die
Alpen herüber, mindestens 6 mm betrug. Hervorzuheben sind auch die hohen Tempe-
raturen, welche sich am Morgen des 7. März, also einige Zeit vor Eintritt des Föhns
auf allen Höhenstationeu manifestiert haben. Der Wind in der Höhe ist nach dem
Wolkenzug im Westen vorherrschend Südwest, im Osten mehr Süd.
Dit
Föhnsturm vom 6.—9. März 1872.
Der hohe Druck — bis 770 mm im Meeresniveau —, welcher sich nach dem
Pariser Bulletin um S" a. des 4. März bei östlichen Winden über Mitteleuropa mani-
festiert hatte, war bis zum gleichen Termin am 5. März infolge des Herannahens
eines Minimums vom Atlantischen Ocean her an den Westküsten bereits stark abge-
schwächt worden — in Irland und Schottland bis 755 mm — und infolge davon
hatten sich dort die Winde unter Auffrischung nach Südost und Süd gedreht. In Süd-
deutschland, der Schweiz, Provence und Italien und östlich davon beträgt aber der
Druck immer noch 770 mm und darüber.
Das Pariser Bulletin nun von 8" a. des 6. März, mit welchem Datum unsere
Untersuchung über die Witterung m der Schweiz beginnt, zeigt eine weitere Ver-
minderung des Luftdruckes an den oceanischen Küsten von Irland bis nach Spanien
herunter (750 mm) und damit auch eine solche ins Land hinein an, wobei die Isobaren
fast parallel zu den Meridianen verlaufen. In ganz Frankreich und Spanien sind bereits
stürmische südöstliche Winde eingetreten, während in Italien schwache Winde ver-
schiedener Richtung wehen.
Die Isobare von 765 mm verläuft nach dem Pariser Bulletin einfach nord-südlich
durch die Schweiz von Basel nach Turin herunter und würde in dem für unsere synop-
tischen Karten angenommenen Niveau von 500 m Seehöhe nahe der Isobare von 720 mm
entsprechen. Nach unserer synoptischen Karte von 7" a. des 6. März hat aber innerhalb
der Schweiz diese Isobare von 720 mm keineswegs einen so einfachen Verlauf, sondern
geht von Basel über Zürich und Marschlins bis ans Ostende Graubündens und von da
durchs Engadin über den Bernhardin, St. Gotthard, das obere Rhonethal, das südliche
Bern und Freiburg, durch die Mitte des unteren Rhonethals bei Bex erst wieder nach
Süden ins Savoyische herunter. Dieser eigentümlichen Ausbuchtung der Isobare von
720 mm folgt dann auch westlich die Isobare von 719 mm in geringer Distanz nach,
um sich dann erst im Kanton Bern bis zum Bielersee hinauf von ihr zu entfernen.
Eine Zunge niedrigern Drucks mit Isobare von 715 mm scheint weiterhin von Westen
her bis ins Bernische Mittelland in diese Ausbuchtung hineinzuragen. Im Tessin folgen
noch Isoharen von 721 und 722 mm gegen Süden hin auf diejenige von 720 mm und
endlich manifestiert sich noch ein lokales Druckminimum bis 718 mm innerhalb des
Gebietes höhern Drucks als 720 mm im Appenzellerland von St. Gallen bis zum
Rheinthal und Bodensee hin.
Der Hauptdruckgradient ist also in der Schweiz von Südost nach Nordwest
gerichtet, und es wird daher auch in der Höhe der Atmosphäre eine südliche bis süd-
östliche Luftströmung über der Schweiz wie in Frankreich eingetreten sein, obschon
in den Niederungen derselben noch schwache Winde verschiedenster Richtung wehen.
Für jene spricht der kräftige Südost auf dem Simplon und die frischen Südwinde bis
Südostwinde auf dem Gotthard, Rigi und Bernhardin, der Grimsel, dem Berninapass,
u We
sowie dem hochgelegenen Churwalden und Ülosters. Der kräftige Südwest in dem
1379 m hohen Platta ist jedenfalls auch nur ein durch die Thalrichtung abgelenkter
Südwind und wohl ebenso auch der Südwest auf dem Grossen St. Bernhard. Dem-
gemäss wird in Closters schon um 7" a. Föhn gemeldet, was mit der bereits auf 39 %o
herabgesunkenen relativen Feuchtigkeit übereinstimmt. Auch in Platta, Auen und Chur
sind die Feuchtigkeiten der Luft mit 53, 49 und 46°/o bereits relativ gering geworden.
Ausser diesen Punkten zeigen alle übrigen Stationen, und namentlich die der Nord- und
Westschweiz, hohe Feuchtigkeiten bis zu 100°. Die Temperaturen sind durchweg
noch niedrig, doch auf den Höhen einige Grade über Null (auf 500 m reduziert) z. B.
Rigi + 6°, in der Tiefe einige Grade unter Null, z. B. Sursee, Einsiedeln, Aarau etc.
—5°, Im obern Engadin haben wir im Thal sogar Temperaturen von —6 und — 7",
während der Bernina- und Julierpass 0° und -—+-2° zeigen, ebenso Monte Generoso 4
gegen 1° in Lugano. Der Himmel ist überall, ausser in dem nordöstlichen Teil der
Schweiz und im südlichsten Tessin, wolkenlos.
Unsere synoptische Karte von 1" p. des 6. März zeigt im Niveau von 500 m
über Meer einen analogen Verlauf der Isobaren wie um 7" a.; es ist nur ihr Wert
nördlich der Alpen durchweg um 3 mm kleiner als am Vormittag, während die Druck-
abnahme im Tessin bloss 1 mm betragen hat, was eine bedeutende Erhöhung des
Druckgradienten vom Tessin über den Gotthard nach der Centralschweiz sowie nach
Graubünden hin zur Folge hatte. Dies hat denn auch zur Entwicklung des Föhns in
den meisten nördlichen Alpenthälern im Laufe des Vormittags geführt. In Closters
und Thusis hat der Süd, in Churwalden der Südost bis zum Grade 3 zugenommen, in
Reichenau und Marschlins weht schon mässiger Süd, in Altorf erst schwacher Süd.
Auen meldet um 12!» Mittags den Eintritt des Föhns als Sturm, während er als
solcher erst um 2!/» p. in Glarus erscheint. Um 1" p. ist in Glarus noch schwacher
Nordwest notiert, und in Linthkolonie schwacher NNW bei Wolkenzug aus Süd. In
Sitten bemerken wir, der Thalrichtung entsprechend, mässigen Ostwind, während in
Martigny bereits frischer Südost weht, im Bex aber tritt der Föhn als Südsturm erst
um 5" p. ein. Auf dem Gäbris im Appenzell hat sich auch schon mässiger Süd ein-
gestellt, in Trogen, Rorschach, St. Gallen aber wehen noch frische nördliche Winde,
entsprechend dem lokalen Minimum daselbst. Die Temperatur- und Feuchtigkeits-
verhältnisse im Föhngebiet sind zur Zeit:
6. März Temp. Feucht. Ip» Temp. Feucht.
0% 0
Bex 139,9 50 Glarus 99,6 46
Martigny 14,1 27 Linthkolonie 9,9 40
Engelberg 9,9 +4 Thusis 14,0 25
Luzern 10,1 63 Chur 14,0 25
Gersau 5,8 79 Marschlins 13,8 31
— 29
S. März Temp. Feucht. tl p. Temp. Feucht.
®/o 0/0
Altorf 13%,4 33 Closters 109,6 29
Schwyz 9,5 57 Sargans 5,0 —
Einsiedeln 9,9 56 Altstätten 2,4 99
Interlaken 10,4 55 Trogen 515 60
Auen 11,4 26 Gäbris 11,5 —
Der Föhn ist also im Rhonethal noch nieht über Martigny, im Reussthal nicht
über Altorf, im Linththal nicht über Auen, im Rheinthal nicht über Marschlins herunter-
gekommen.
Am Südabhang der Alpen hat sich der Himmel bis hinauf zum Bernhardin und
St. Gotthard bedeckt, auf der Nordseite, das Wallis inbegriffen, ist näher am Gebirge
teilweise Bewölkung eingetreten und nur der Nordwesten, sowie Bünden um Chur herum
zeigt noch heiteren Himmel.
Von 1"p. zu 9%p. des 6. März hat weiterhin überall in der Schweiz ausser im
südlichsten Teil von Tessin ein Fallen des Barometers stattgefunden und zwar im Nord-
westen bis zu 3 mm. Die Isobaren zeigen immer noch einen analogen Verlauf mit
lokalem Druckmimimum im Appenzellerland, die Druckdifferenz zwischen Nordwest und
Südost beträgt aber jetzt nach ihnen 9 mm. Diesem stärkeren Gradienten entsprechend
hat sich die Stärke der südlichen Winde im untern Rheinthal, Linththal, Reussthal,
und untern Rhonethal, "sowie im Appenzellerland erheblich vergrössert resp. der Föhn
mit seinen begleitenden Erscheinungen sich verstärkt und verbreitet. Dies zeigt folgende
Zusammenstellung der Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnisse im engern und weitern
Föhngebiet:
6. März Temp. Feucht. 9h pn. Temp. Feucht.
0% 0/o
Bex 109,3 33 Auen 804 97
Martisny 9,6 35 Glarus 10,5 30
Engelberg 9,4 28 Linthkolonie 10,1 35
Luzern 8,5 45 Thusis 82 50
Gersau 94 35 Chur 3,6 46
Altorf 10,2 38 Marschlins 8,3 51
Schwyz 10,0 35 Sargans 10,0 =
Einsiedeln 8,5 39 Altstätten 9,3 35
Interlaken 8,0 59 Closters 6,3 50
Trogen 7,9 39 St. Gallen 8,7 35
Gäbris 5,8 == Rorschach 8,3 43
— 0
Mit der Entwicklung des Föhns hat sich auf der Südseite der Alpen auch in ge-
wohnter Weise die schon um 1"p. eingetretene Bedeckung des Himmels zu Regen ver-
dichtet. Es regnet abends in Lugano, Bellinzona, S. Vittore, Castasegna und schneit
in Sils-Maria auf dem Monte Generoso und Julier. Auch in den übrigen Teilen der
Schweiz ist der Himmel weniger hell geworden.
Nach dem Pariser Bulletin von 8"a. des 7. März hat sich das Druckminimum
über Irland um 10 mm vertieft, während die Isobare von 765 mm nur wenig nach
Osten zurückgewichen ist. Der Gradient der immer noch nahe von Nord nach Süd
verlaufenden Isobaren ist daher grösser geworden, und demzufolge haben sich die süd-
lichen bis südöstlichen Winde in Spanien, Frankreich und Deutschland, sowie an den
Nordküsten des Mittelmeeres verstärkt und sind auch in Italien herrschend geworden.
Im Westen der Schweiz verläuft nach dem Bulletin die Isobare von 765 mm, der
im Niveau von 500 m eine solche von ungefähr 711 mm entsprechen würde. In der
That zeigt unsere synoptische Karte von 7"a. des 7. März eine Isobare von 711 mm
am Westrande der Schweiz, die aber auch wieder eine tiefe Einbuchtung bis zum
Thuner- und Brienzersee und bis zum Vierwaldstättersee aufweist und noch ein lokales
Minimum dieses Betrags bei Glarus besitzt. Da im Tessin der Druck nur wenig abge-
nommen hat, so beträgt jetzt auch wieder die Druckdifferenz zwischen Nordwest und
Südost 9 mm, aber dies auf viel kürzere Distanz als am Vorabend, nämlich schon von
Bellinzona über den Gotthard bis zu den obgenannten Seen der Centralschweiz. Dieser
stärkere Gradient hat nämlich in der Centralschweiz und auf den Alpenpässen eine
Erhöhung der Windgeschwindigkeit zur Folge gehabt und damit an vielen Orten eine
Zunahme des Föhns, die sich in der folgenden Tabelle ausspricht:
7. März Temp. Feucht. 18: Temp. Feucht.
9/9 0/0
Bex 122,2 Sl Auen 90,8 33
Martigny Il 40 Glarus 11,6 30
Engelberg 9,5 36 Linthkolonie 10,3 37
Luzern 5,9 68 Thusis 5,6 59
Gersau ilssl 34 Chur 8,2 58)
Altorf 10,6 34 Marschlins 9,1 49
Schwyz 10,7 35 Sargans 9,0 —_
Einsiedeln 7,9 49 Altstätten 10,9 Sl
Interlaken 7,2 74 Closters 8,3 44
Trogen 9,1 35 St. Gallen 10,8 26
Gäbris 1,2 — Rorschach 10,5 34
Hiernach sind höchstens in Luzern und Interlaken die Manifestationen des Föhns
erheblich zurückgegangen, während sie im Osten allgemein stärker geworden sind.
zu =
Auf der Südseite der Alpen und deren Pässen regnet oder schneit es bei ganz
bedecktem Himmel in Lugano, Bellinzona, S. Vittore, Castasegna, auf dem Monte Gene-
roso, Bernhardin, St. Gotthard, Grimsel, Simplon, dann auch in Platta, Andermatt und
im Westen in Murten und Ste. Croix. Auch in der übrigen Schweiz ist der Himmel
bedeckt oder wenigstens stark bewölkt.
Wie unsere Isobarenkarte von 1"p. des 7. März zeigt, hat vom Morgen zu Mittag
durch weiteres Fallen des Barometers im Nordwesten bei gleich bleibendem Druck im
Südosten die Druckdifferenz zwischen beiden noch um 2 mm zugenommen und damit
bei nahe gleicher Konfiguration der Isobaren (lokale Minima bei Glarus und Trogen)
die Windgeschwindigkeiten allgemein bis nahe zum Sturm verstärkt, so dass sich die
Föhnwirkungen mit südöstlichen Winden, wie die folgende Tabelle klar macht, weit
hinaus verbreitet haben:
7. März Temp. Feucht. 1b p. Temp. Feucht.
%o °/
Bex 16°,9 31 Auen 1202 33
Martigny 13,2 30 Glarus 15,7 25
Engelberg 12, 29 Linthkolonie larırz 28
Luzern 16,3 25 Thusis 11,9 al
Gersau 13,2 28 Chur 13,0 31
Altorf 14,5 30 Marschlins 14,5 35
Schwyz 14,1 235 Glosters 10,6 34
Einsiedeln 14,1 29 Sargans 14,0 =
Interlaken 15,8 3 | Altstätten 13,4 24
Trogen 12,1 30 | Beatenberg 14,2 36
Gäbris 11,3 — Muri 15,6 28
St. Gallen 14,0 35 Zürich 21160 26
Rorschach 13,5 45 Aarau 17,0 27
Kreuzlingen 15,3 30 Lohn 16,5 21
Im Norden und Westen der Schweiz und auch an einigen Orten des Föhngebietes
hat sich der Himmel aufgeheitert; es regnet nur noch in Lugano, Bellinzona, S. Vittore,
Castasegna und auf dem M. Generoso, also bloss im äussersten Süden.
Bis um 9"p. des 7. März erfolgt zwar eine Abnahme der Druckdifferenz um
2 mm, indem das Barometer im Nordwesten um 1 mm steigt und im Südosten um
1 mm fällt. Da aber bei annähernd gleichem Verlauf der Isobaren der Unterschied
immer noch 9 mm beträgt, so hat die Windstärke im Allgemeinen nur wenig abge-
nommen und demgemäss hält auch der Föhn durchweg noch unvermindert an. Die
nachstehende Tabelle giebt wieder die bezüglichen Temperaturen und Feuchtigkeiten
im Föhngebiet:
7. März Temp. Feucht. 9kn. Temp. Feucht.
%/o . o
Bex 155) 31 Auen 10°,4 30
Martigny 10,2 47 | Glarus 12,3 25
Engelberg 10,1 35 Linthkolonie 11,5 29
Luzern 1223 30 Thusis y,4 42
Gersau 11,5 31 Chur 10,0 37
Altorf 11,6 35 Marschlins 10,2 43
Schwyz 12,5 24 | Closters DL 40
Einsiedeln 10,3 36 | Sargans 11,4 —
Interlaken 11,8 39 Altstätten 11,4 68?
Trogen 9,5 32 St. Gallen 10,3 28
Gäbris 7,5 — | Zürich 11,5 38
Rorschäch 11,6 28 | Lohn 93 42
Obschon um 1"p. an den meisten dieser Orte die Temperaturen höher und die
Feuchtigkeiten geringer waren, so sind doch diese Daten von 9" p. für den Föhn be-
zeichnender, weil schon allein dem täglichen Gang bei den erstern ein wesentlicher
Anteil in diesem Sinne zukommt.
In der Bewölkung des Himmels sind im Allgemeinen seit Mittag keine wesent-
lichen Aenderungen erfolgt, wohl aber hat sich im Süden ausser Regen in der Tiefe
wieder Schneefall auf dem Bernhardin, St. Gotthard und Simplon eingestellt.
Für den ganzen 7. März sind die im Westen und stellenweise auch im Norden,
wohin nämlich der Föhn mit seinen Ausläufern nicht gelangt, auftretenden schwachen
oder mässigen westlichen und nördlichen Winde hervorzuheben, da sie dem Südost im
Föhngebiet nahezu entgegengesetzt sind. Das von Nordwesten her bis zur Central-
schweiz sich hereinstreckende Gebiet niedrigen Drucks ist jedenfalls an diesen Verhält-
nissen als Ursache mit beteiligt.
Betrachten wir für den Morgen des 8. März wieder zunächst die allgemeine
Wetterlage nach dem Pariser Bulletin, so sehen wir, dass sich das Druck-Minimum
über Irland vom Vortage ohne erhebliche Vertiefung nordwärts nach Schottland fort-
bewegt hat, dass die Isobaren sich daher im Norden etwas nach Osten ın Frankreich
und über der Schweiz dagegen nach West gebogen haben und dass sich zugleich die
Isobare von 760 mm nach Osten zurückgezogen hat. Infolge dessen hat von S"a. des
7. März zu S"a. des 8. März der Druck in Italien und im Osten der Schweiz abge-
nommen, dagegen im Westen derselben und in Süd-Frankreich sich verstärkt, was eine
Abnahme der Windstärke in diesen Gegenden bewirkte.
Nach unsern synoptischen Karten vom 7. März und derjenigen von 7"a. des
März haben sich die letztern Vorgänge in der Schweiz zum Teil schon im Laufe des
. März vollzogen und auch von 9"p. des 7. März zu 7a. des 6. März fortgesetzt.
-1 0
Wir finden daher am letzten Datum die Isobaren über den Alpen etwas weniger ge-
drängt als am Vorabend und dementsprechend sind auch die Windstärken stellenweise
etwas schwächer geworden. Ohne wesentliche Aenderung in der Konfiguration der
Isobaren (auch die lokalen Minima verbleiben an ihren Stellen) nimmt der Druck im
Nordwesten der Schweiz im Laufe des Tages bis um 9" p. weiterhin langsam um 2 mm
zu, während er im Südosten nahe gleich bleibt. Dementsprechend sind auch ausser
um Mittag, wo in der östlichen Schweiz die Isobaren sich lokal etwas mehr drängen,
die Manifestationen des Föhns bis zum Abend geringer geworden, wie die folgende
Tabelle der Temperaturen und Feuchtigkeiten aus dem Föhngebiet zeigt.
Temperatur Feuchtigkeit
S. März Ta. 1 p. ghp. Tha. 1hp. Ihn,
Bex 11,6 10783 12,2 35 30 47
Martigny 8,8 16,2 9,7 91 27 44
Engelberg 10,1 12,0 6,5 35 40 61
Luzern 8,7 15,5 7,9 48 33 58
Gersau 15 13:5 11,9 32 44 41
Altorf 1153 14,6 12,7 34 30 B)
Schwyz 10,2 14,0 11,0 38 32 37
Einsiedeln 6,7 14,3 4,3 51 32 77
Interlaken 11,4 15,0 94 37 37 61
Auen 11,4 13,6 92 27 28 42
Glarus 12,9 et 8,4 28 26 56
Linthkolonie 10,3 18,7 11,5 35 30 38
Trogen 10,1 13.3 11,0 3l 33 37
Gäbris s,1 11,5 8,5
Altstätten 11,7 15,9 1943 68 24 31
St. Gallen 10,5 15,3 10,7 32 30 35
Thusis 92 14,3 8,2 44 35 58
Chur 92 14,6 7,6 48 39 35
Marschlins 9,3 OH 10,9 48 42 45
Olosters 3,9 10,3 4,9 gl 35 s0
Sargans 10,0 13,4 10,8
Lohn Tat 15,6 9,1 45 29 49
7h
Die Bewölkung des Himmels hat seit dem Vortage bis um 7" a. des 8. März zu-
genommen, so dass er nur im äussersten Nordosten noch hell erscheint. Es regnet
resp. schneit in Lugano, Bellinzona, S. Vittore, Castasegna, Simplon, Gotthard, Bern-
hardin, Andermatt und Splügen-Dorf. Gegen Mittag hellt sich der Himmel im Norden
und bei Martigny auf, und Niederschläge finden nur noch in Lugano, Bellinzona und
Oo
S. Vittore statt. Bis zum Abend erfolgt sodann bei zunehmendem Druck von Nordosten
her in der ganzen Schweiz nördlich von den Alpenkämmen eine fast vollständige Auf-
heiterung des Himmels, während er auf der Südseite derselben bis zu den Kämmen
hinauf ganz bedeckt bleibt und die Niederschläge wieder zugenommen haben. Dies,
sowie die verhältnismässig geringen Feuchtigkeiten an den meisten Orten der vorstehenden
Tabelle zeigt, dass der Föhn immerhin noch seine Herrschaft behauptet.
Wenn wir nun die synoptische Karte des Pariser Bulletins für $" a. des 9. März
betrachten, wonach der Luftdruck im Osten der Schweiz und zugleich auch im Westen
über dem Biskayschen Golf hoch (760 mm), über dem Mittelmeer und über der Nordsee
niedriger (755 mm) ist (das Sturmeentrum ist ganz nach Norden gerückt), und dem-
gemäss überall ausser an der Südküste Frankreichs schwache Winde verschiedener
Richtung wehen, so sollte man glauben, dass der Föhn in der Schweiz unter solchen
Verhältnissen ganz aufgehört haben müsse. Die eigentümliche Druckverteilung in der
Schweiz selbst, welche nach unsern Isobarenkarten vom 9. März im Niveau von
500 m derjenigen der Vortage trotz des allmählichen allgemeinen Steigens des Baro-
meters noch ganz analog bleibt, ja um 1" p. sogar ein ausgebreitetes Druckminimum
in der Öentralschweiz mit einer Druckdifferenz von 6 mm von da zum Gotthard auf-
weist, lässt die südlichen Winde mit Föhnerscheinungen an vielen Orten noch bis zum
Nachmittag andauern und erst am Abend hat das Auseinandertreten der Isobaren —
Druckdifferenz über den Gotthard herüber nur noch 4 mm — ein allgemeines Aufhören
des Föhns zur Folge, wie dies aus der nachstehenden Tabelle der Orte, wo er über-
haupt am 9. März noch auftrat, hervorgeht:
Temperatur Feuchtigkeit
9. März Th a. 1 p. 9hp. 7h a. il p. gu p.
Martigny 6,07 zit) 10,08 75 32 57 °/o
Engelberg 12,0 14,2 9,5 36 46 59
Altorf 14,2 17,4 14,0 26 29 41
Glarus 2) 17,6 8,6 77 32 75
Trogen 11,3 18,0 9,8 36 38 61
Gäbris 97 14,3 11,8 =
Altstätten 6,8 IT) 10,7 59 36 61
Sargans 8,0 17,0 14,0
Chur 7,8 15,6 162 52 38 59
Churwalden 7,0 14,2 9,9 51 36 66
Im Gefolge des abnehmenden Föhns hat sich schon vom 8. März 9" p. bis zum
9. März 7" a. der Himmel über der nördlichen Schweiz wieder grösstenteils bedeckt
und bleibt es auch den ganzen Tag. Die Niederschläge im Süden der Alpenkette und
auf den Pässen nehmen zu, so dass es um 9" p. regnet oder schneit in: Monte Gene-
roso, Lugano, Bellinzona, St. Vittore, Castasegna, Sils-Maria, Bevers, Bernina, Julier,
Bernhardin, Splügen-Dorf, St. Gotthard, Andermatt, Grimsel und Simplon.
Der Föhn vom 6.—9. März 1872 unterscheidet sich von dem vorher betrachteten
im März 1864 hauptsächlich dadurch, dass der Haupt-Druckgradient bei ihm mehr von
Südost nach Nordwest als wie damals von Süd nach Nord gerichtet ist. Die typischen
Erscheinungen in den Alpenthälern sind aber dieselben wie damals, höchstens hat, wo
dies möglich ist, der Wind mehr eine östliche Richtung. Auffallend ist bei diesem
Föhn der beständige schwache Nordwest in Chur, während alle umliegenden Orte wie
Marschlins, Closters, Churwalden, Reichenau, Thusis durchweg starke südliche bis süd-
östliche Winde aufweisen, und beim Föhn von 1862 in Chur stets starker Südwest
beobachtet wurde. Entweder ist dieser Nordwest aus einem, am mächtigen Bergstock
des Calanda gegenüber Chur reflektierten Südost entstanden, der selbst aus dem Thal
der Plessur herauswehte, oder der untere Gegenwind zu diesem.
Für die Theorie des Föhns scheint folgendes analoge Verhalten der Föhne vom
März 1864 und 1872 im Linththal bemerkenswert. Am 7. März 1864 hatten wir
bereits Föhn in Auen um 1" p., nämlich bei frischem Südost 14°,0 und 27°/o Feucht.,
während in Glarus bei schwachem Nordwest die Temperatur zwar schon 15°,3, die
relative Feuchtigkeit aber erst 43°/o war; am Abend um 9" zeigte Auen bei kräftigem
Südost 11°,8 und 34°/o, Glarus bei frischem Südost 13%4 und 33°. also jetzt auch
schon Föhn. An beiden Orten hielt dann der Föhn als kräftiger Südost mit hoher
Temperatur und geringer Feuchtigkeit bis zum Nachmittag des 8. März an, war aber
um 9% p. verschwunden, indem da bei schwachem West in Auen und leichtem Ost in
Glarus die Temperatur auf 6°,5 resp. 5°,2 gesunken und die relative Feuchtigkeit auf
S6°/o gestiegen war. Am folgenden Morgen hatte sich wieder an beiden Orten Föhn
als kräftiger, trockener und sehr warmer Süd resp. Südost (Auen 13%,7 und 31°%o,
Glarus 15°,6 und 27°/o) eingestellt, der aber schon um Mittag nahezu und am Abend
jedenfalls ganz wieder aufgehört hatte, wo es bei nördlichen Winden sogar regnete.
Am 6. März 1872 trat um 12" 30% mittags in Auen der Föhn ein, so dass um
1" p. bei kräftigem Süd bereits 11°,4 und 26°/o notiert wurden, während zu gleicher
Zeit in Glarus schwacher Nordwest, 9°,6 und 46°/o Feuchtigkeit beobachtet waren.
Erst um 2" 30% manifestierte sich der Föhn auch unten im Thal bei Glarus, wo dann
um 9° p. bei stürmischem Südost die Temperatur auf 10°,5 gestiegen und die Feuchtig-
keit bis 30° gesunken war, während bei fortgesetztem kräftigen Süd in Auen 8”,4 und
37 °/o Feuchtigkeit notiert wurden. Der Föhn setzte sich hierauf als kräftige, ja
stürmische südliche Winde mit hoher Temperatur und sehr geringer relativer Feuchtig-
keit an beiden Orten bis zum Abend des 8. März fort, wo dann um 9" p. bei bloss
frischem Süd die Temperatur in Auen zwar noch 9°,2, die Feuchtigkeit aber schon 42°/o,
in Glarus bei ganz schwachem Süd jene auf 8%,4 gefallen und diese auf 56°/o gestiegen
war. Am folgenden Tag fand nur am Mittag gewissermassen noch eine Tendenz zur
Föhnbildung statt.
36
Ein entsprechender analoger Verlauf zeigt sich endlich auch im Gang der Baro-
meter-Differenz: Glarus—Auen, gemäss der nachstehenden Tabelle dafür:
1564 7. März 8. März 9. März
Glarus— 7 1 1) 7 l N) 7 1 g
mm mm mm mım mm mm mm mm mm
— Auen 2,0 10 06 03 —-01 15 0,1 0,8 1,2
1572 6. März 7. März S, März 9. März
Glarus— 7 il N) 7 1 $) 7 j N) f 1 )
mm mm mm mm mm nm nm mm mm mm mm mm
— Auen 04 -01—0,7 —1,0 —1,8 —1,0 —0,8 —1,2 —0,4 —0,1 —L1 —0,2
Hält man diese Barometerdifferenzen mit den vorhergehenden Bemerkungen über
den Eintritt des Föhns an beiden Orten zusammen, so sehen wir, dass die barometrische
Differenz: Glarus— Auen, dieselbe als positiv vorausgesetzt, abnimmt, sowie in Auen
der Föhn eintritt und noch weiter sich vermindert, wenn derselbe dann auch in Glarus
erscheint, und dass beim Verschwinden des Föhns dieselbe umgekehrt wieder anwächst.
Zur Erleichterung der Uebersicht sind die Barometerdifferenzen, wo nur in Auen der
Föhn auftritt, cursiv und die, wo er bereits an beiden Orten eingetreten ist, fett
gedruckt. Angesichts der Unsicherheit der absoluten Meereshöhen und der Correktionen
der Barometer in jenen Jahren kann ich nicht entscheiden, an welchem der beiden
Orte dabei der absolute Luftdruck grösser ist. Das aber können wir also sagen, sowie
der Föhn in Auen sich manifestiert, so bewirkt er ein verhältnismässig noch stärkeres
Fallen des Barometers in Glarus, und dieser Effekt nimmt zu, wenn er bis ins Thal bei
Glarus heruntergekommen ist.
Auch bei diesem Föhn von 1872 haben wir endlich vor seinem Eintritt eine
Steigerung der Temperatur an den hochgelegenen Orten bemerkt, allerdings weniger
auffallend als bei dem von 1864.
Föhnsturm vom 30. Januar bis 3. Februar 1855.
Am 28. Januar 1885 herrschte nach dem Wetter-Bulletin der Schweizerischen
meteorologischen Centralanstalt im Alpengebiet noch allgemein helles Frostwetter
bei hohem Druck (770 mm im Meeresniveau), obschon sich bereits ein starkes baro-
metrisches Minimum im Norden Irlands (737 mm) entwickelt hatte, das von starken
Südwestwinden über den britischen Inseln und Nordwest-Frankreich begleitet war.
Bis zum Morgen des 29. Januar vertiefte und erweiterte sich dieses Minimum unter
Auftreten stürmischer Südwinde an den Küsten von England bis nach Spanien herunter
und südwestlicher, kräftiger Winde in Norddeutschland, wo es auch stellenweise bereits
regnet. Bei nur um 5 mm vermindertem hohen Druck dauert der Frost mit hellem
Wetter in der Schweiz und in Norditalien an, wo noch östliche bis südliche Winde
vorherrschen.
Nach dem Bulletin der Centralanstalt von 8" a. des 30. Januar (im Westen
nach dem Pariser Bulletin ergänzt) haben sich unter weiterer Ausbreitung des Minimums
besonders nach Süden hin in ganz Frankreich und dem nördlichen Spanien stürmische
Südwinde eingestellt, die Isobare von 706 mm im Meeresniveau verläuft am Westrand
der Schweiz ins Mittelmeer herunter, und südöstlich von ihr findet über Italien, Oester-
reich etc. noch hoher Druck bis 765 mm statt. Im Alpengebiet und in Norditalien
herrscht noch überall Frost (ohne Reduktion der Temperatur auf das Meeresniveau).
Betrachten wir jetzt unsere synoptische Karte für 7"a. des 30. Januar mit den
auf 500 m Höhe reduzierten Barometerständen und Temperaturen, so bemerken wir
am Westrande der Schweiz eine Isobare von 714 mm (annähernd 760 mm im Meeres-
niveau entsprechend), die aber sehr gewunden erscheint und ebenso ist auch die Isobare
von 720 mm (nahezu 765 mm im Meeresniveau) längs des Südostrandes der Schweiz
mit starken Ein- und Ausbuchtungen versehen. Da im nördlichen Tessin noch eine
Isobare von 721 mm kompariert und die Isobare von 715 mm in der Centralschweiz
sich stark dem Gotthard nähert, so besteht da bereits eine barometrische Differenz von
6 mm, welche stürmische südliche Winde im obern Rhein-, Reuss- und Aarethal, resp.
beginnenden Föhn zur Folge hat.
30. Januar Tl a. Temp. Feucht.
Platta 6°,8 33%
Gurtnellen 1002) 22
(ruttannen 9,6 39
Während im Flachland der Schweiz nördlich von der Alpenkette durchweg noch
Frost herrscht mit Temperaturen bis — 10° im Nordosten, und ebenso im äussersten
Osten sowie im Tessin bis Airolo hinauf und im Oberwallis die Temperatur unter Null
ist, stellenweise tiefer als — 5°, ist im grössern Teil von Graubünden, im Appenzeller-
land, im mittlern und untern Wallis und besonders an allen höher gelegenen Stationen
bereits eine starke Erwärmung durch die südlichen bis westlichen Winde in der Höhe
eingetreten. Auf das Niveau von 500 m reduziert haben wir nämlich auf dem Chau-
mont 3°,3, in Beatenberg 5°7, Andermatt 4,2, St. Gotthard 0°,1, Bernhardin 1°,0,
" Rigi-Kulm 6°,5, Grächen 3°,9, St. Bernhard 0°,7, Säntis 5°,4, Gähris 6%1. Uebrigens
haben schon am 29. Januar einige hochgelegene Orte beim Eintritt. westlicher bis süd-
licher Winde relativ hohe Temperaturen und teilweise auch geringe Feuchtigkeiten ge-
zeigt, wie folgende Zusammenstellung beweist:
1855 Temperatur Feuchtigkeit
29. Januar 7 | e) 7 l o)
Säntis 20,7 69,9 49,7 48 44 By7
Gäbris 6,7 13,3 re) 132 6? 87
m;
1555 Temperatur Feuchtigkeit
29. Januar 7 | ) 7 1 9
Rigi 7,4 9,6 7.8 27 21 21
Platta 1,0 9,0 7,0 76 40 16
Beatenberg 4,9 11,3 4, 70 53 EZ
Chaumont 3 9,5 2,9 94 82 95
Dass das Haarhygrometer in Gäbris offenbar viel zu geringe Feuchtigkeitsangaben
machte, haben wir schon früher bemerkt.
Der Himmel ist am Morgen des 30. Januar in der ganzen Schweiz fast wolkenlos
trotz hoher relativer Feuchtigkeit in den Niederungen.
Wie unsere synoptische Karte von 1"p. des 30. Januar zeigt, hat sich der baro-
metrische Gradient über dem ganzen Hochgebirge seit dem Morgen erheblich verstärkt,
indem an der Nordwestgrenze der Schweiz das Barometer um 3 mm, im Tessin aber
nur um 1 nım gefallen ist; ausserdem hat sich um den Vierwaldstättersee ein kleines
lokales Minimum gebildet, während das im Appenzellerland verschwunden ist. Durch
ein weiteres Sinken des Barometers um 3 mm im Nordwesten und ein solches von bloss
1 mm im Südosten bis um 9% p. des 30. Januar verstärkt sich die barometrische
Differenz beider Grenzen zu diesem Termin auf 11 mm und zugleich treten zwei kleine
Minima auf, eines am Vierwaldstättersee und eines bei Glarus. Demgemäss haben sich
die südlichen Winde auf den Alpenpässen, besonders am Gotthard verstärkt und hat sich
der Föhn im Laufe des Tages nach und nach im ganzen Föhngebiet entwickelt. Ausser
den oben für 7"a. angeführten Orten manifestiert er sich als stürmischer Süd oder Südost
um 1" p. in Altorf, Elm und Sargans, um 6" p. tritt er in Glarus ins Thal und auch
in Altstätten auf und um 9" p. hat er sich auf das untere Rhonethal, das untere Linth-
thal und untere Rheinthal ausgebreitet. Wo Wolkenzug beobachtet worden, schwankt
er zwischen S und W. Nur in Airolo ist er als NW notiert. Die bezüglichen Tempe-
ratur- und Feuchtigkeitsverhältnisse erhellen aus der nachstehenden Zusammenstellung:
1555 Temperatur Feuchtigkeit
30. Januar ibn. ghp. 11 p. 9h p.
Aigle 4%,9 NL 75°/o 36°/o
Sepey 10,6 7,8 42 39
Beatenberg 10,7 7,4 48 51
Engelberg 6,0 9,2 52 42
Guttannen 10,3 82 42 35
Gurtnellen 11,0 9,6 25 50
Altorf 13,8 11,4 23 36
Einsiedeln 4,2 — 1,9 50 s0
Gersau 3,9 6,1 65 46
1885 Temperatur Feuchtigkeit
30 Januar 1k°p. guy. ih p. 9hp.
Linthal 6,0 8,4 85°%o 66°/
Elm 2,2 8,8 aim Ins dor
Glarus 2,6 94 58 36
Linthkolonie 4,0 7,7 90 17
Davos-Platz 11,9 4,5 39 70
Wiesen 12,4 4,2 38 74
Ragatz 12,5 u 36 42 \
Sargans 12,0 3,0 43 50
Wallenstadt 14,7 11,9 — —
Altstätten — 25 10,9 90 33
Gäbris 12,5 8,2 — —
Trogen 11,1 10,3 43 63
Hieraus ersehen wir, dass das Vorrücken des Föhns von 1" bis 9" p. gegen die
Thalenden hin an den gesperrt gedruckten Orten zugleich von einer Abschwächung seiner
charakteristischen Eigenschaften an den rückwärts gelegenen Stationen begleitet ist.
Die 174 m tiefer als das frühere Auen gelegene Station in Linthal notierte zwar den Ein-
tritt des Föhns um 4" p., indessen scheint die Windstärke dort keinen hohen Betrag
erreicht zu haben und demgemäss ist auch die Steigerung der Temperatur und Ver-
minderung der Feuchtigkeit eine viel geringere als z. B. früher in Auen und jetzt auf
der neuen Station in Elm. In Elm haben wir auch schon um 1" p. typischen Föhn,
_ der sich dann wohl hauptsächlich durch das Sernfthal hinab nach Glarus fortgepflanzt hat.
Was die Bewölkung betrifft, so ist der Himmel um 1" p. im Föhngebiet, in der
Nordostschweiz, im Engadin und obern Thal des Tessin noch fast durchweg heiter,
dagegen hat sich derselbe im Westen und im südlichen Teil von Tessin bedeckt. Bis
um 9" p. aber hat die Bewölkung allgemein zugenommen, im Tessin ist der Himmel
überall ausser in Airolo bedeckt, es regnet in Genf, Rivera Bironico, San Vittore und
schneit auf dem St. Bernhard und Bernhardin.
Das Bulletin der Centralanstalt von St" a. des 31. Januar (auch wieder nach dem
Pariser Bulletin ergänzt) zeigt gegenüber dem des Vortages eine allgemeine Abnahme
des Luftdrucks infolge einer Vertiefung des Minimum-Centrums über Irland um 10 mm.
Doch hat in Ober-Italien der Druck sich bloss um ungefähr 5 mm verringert, also der
Gradient von da nach Irland sich entsprechend verstärkt, was an den atlantischen
Küsten die Süd- bis Südwestwinde zur vollen Sturmstärke entwickelte.
Nach unserer Isobaren-Karte für 7% a. des 31. Januar ist die Isobare von 708 mm,
die sich am Vorabend am Nordwest-Rande der Schweiz befand, bis zu den Alpen vor-
gerückt und es hat sich ausser dem lokalen Minimum am Vierwaldstättersee noch im
—-— 4° —
Nordosten ein solches von 707 mm gebildet, während dasjenige bei Glarus ausgefüllt
erscheint. Da zugleich im Tessin der Druck nur um 1—2 mm gefallen ist, so ist der
Gradient von da zur Centralschweiz eher noch etwas stärker geworden als am Vorabend.
Daher Fortdauer und stellenweise sogar Verstärkung des Föhns über Nacht. Im engern
Föhngebiet: Reussthal, Linthal, Appenzellerland und unteres Rhonethal findet, wie eine
spätere Zusammenstellung des Nähern zeigen wird, bei Temperaturen von über 10° eine
bedeutende Austrocknung der Luft und heiterer Himmel statt, während im Jura und
Flachland, in Oberwallis und im Tessin niedrige Temperatur, bis 5° unter Null, mit
hoher Feuchtigkeit und Bewölkung sich paart. Es schneit in Lugano, Rivera Bironico,
San Vittore, Airolo, auf dem Bernhardin und St. Gotthard und regnet in Genf.
Von 7% a. zu 1" p. des 31. Januar ist im ganzen Nordwesten der Schweiz
wieder ein erhebliches Steigen des Barometers erfolgt, so dass jetzt eme Isobare von
709 mm am Nordwestrande derselben verläuft; im Tessin ist der Druck eher etwas
gefallen, und es sind daher die Isobaren erheblich auseinandergerückt. Besonders ist
dies mit den Isobaren von 710 und 711 mm der Fall; indem sich aber in ihrem
Zwischenraum wieder über dem Vierwaldstättersee und über dem Appenzeller- und
Glarnerland je lokale Minima von 709 mm und darunter eingelagert haben, besteht
vom Tessin aus über die Alpen herüber doch noch eine Druckdifferenz von S mm,
welche den Föhn mit seinen specifischen Eigenschaften erhält. Dem täglichen Gang
und eimer Auffrischung der Südwestwinde in der Westschweiz entsprechend ist die
Temperatur nördlich von den Alpen überall bei abnehmender Feuchtigkeit und Bewölkung
gestiegen, während es auf der Südseite bis zu den Alpenpässen hinauf und ebenso im
Engadin bei ganz bedeecktem Himmel schneit.
Bis um 9" p. des 31. Januar steigt das Barometer in der ganzen Schweiz ein-
schliesslich des Tessin um 2 mm an, und da auch die lokalen Minima am Vierwald-
stättersee und beim Wallensee verblieben sind, so bleibt der Gradient über das Gebirge
derselbe wie um 1" p. und damit auch der Föhn im Wesentlichen unverändert. In
dem oberwähnten engern Föhngebiet erhält sich die Temperatur bei relativer Trocken-
heit der Luft zwischen 5—-9°, während sie im Norden wieder etwas unter Null gesunken
ist. Ausser auf der Südseite der Alpen, den Alpenpässen und dem Jura hat die Be-
wölkung cher seit Mittag etwas abgenommen. Es regnet in Liestal, Neuchätel,
Locarno und Lugano und schneit auf dem Julier, Bernhardin, in Faido und Airolo.
Der Wolkenzug ist in der ganzen nordwestlichen Schweiz vom Genfer- bis zum
Bodensee hin Südwest, in der centralen und südöstlichen Schweiz aber Süd, ausser in
Airolo, wo wieder Nordwest als solcher notiert ist.
Im weiteren Föhngebiet sind an diesem Tage die Temperaturen und Feuchtigkeits-
Verhältnisse, sowie die Windverhältnisse folgende:
1555 Temperatur Feuchtigkeit Ganze Tag
31. Januar 1lı gh zu ph gh
1
Cuves 8°,6 na Fer Er yo —
Aigle Kl 11,8 9,9 22 37 36 S E-Sturm
Sepey 8,7 9,8 4,5 35 97 55 7° a. S-Sturm
Beatenberg Sa 9,9 Sal! 60 58 67 starker SSE
Engelberg 8,3 9,5 6,5 41 35 43 stürm. SE
Guttannen 7,8 6,9 6,4 57 63 56 stürm. SE
Gurtnellen 92 82 82 37 48 37 stürm. S
Altorf 10,4 12,4 8,8 35 30 36 stürm. S
Einsiedeln 11,6 168) 0,1 25 45 45 7" a. stürm. 8
Gersau 1 9,0 5,9 27 43 50 SE-SW
Linthal 6,0 8,8 7,0 68 59 73 kräftiger S
Elm 8,6 8,8 6,6 40 39 42 stürm. SE
Glarus 10,5 11,8 8,9 42 41 38 stürm. 8.
Linthkolonie 10,9 14,3 8,3 66 s1 99 stürmischer E
Ragaz 9,1 12,1 7,9 48 47 55 SW—SE
Sargans 5,0 14,0 9,0 39 DM 48 stürm. S
Altstätten 10,8 12,4 S,4 31 32 36 i
Gäbris ee A 1 2:1, r
Trogen 11,5 9,9 S,1 63 19 64 S-Sturm ausser 1" p.
Wenn wir für den Morgen des l. Februar zunächst wieder das Bulletin der
Centralanstalt ins Auge fassen, so ergiebt sich, dass seit dem Vortage überall in Europa
das Barometer um ungefähr 5 mm gestiegen ist, indem ohne Verminderung seiner
Tiefe das Depressionscentrum von Irland nach dem Norden von Schottland vorgerückt.
ist. Die Druckgradiente haben dadurch keine wesentlichen Aenderungen erlitten , so
dass noch überall im Westen die stürmischen Südwinde fortdauern.
Unsere synoptische Karte von 7" a. des 1. Februar weist gegenüber dem Vor-
abend auf keine erheblichen Aenderungen in der Luftdruckverteilung hin, indem nur
im Südosten der Druck um 1 mm gestiegen ist. Demgemäss dauern auch in der
Schweiz die stürmischen Winde fort, und der Föhn macht sich an einigen Orten wie
Elm, Glarus, Einsiedeln, Gersau, Gurtnellen, Ragaz, Sargans mehr, an andern wie
Gäbris, Trogen, Engelberg, Altorf, Linthal, Altstätten, Aigle weniger geltend. Hohe
Temperaturen von 5—10° finden wir nur im Föhngebiet, wo auch der Himmel noch
stellenweise heiter ist. In den übrigen Teilen der Schweiz gehen die Temperaturen
bis Null herunter, der Himmel ist bedeckt und es regnet nicht blos auf der Südseite
der Alpen, sondern auch nördlich davon an 15 Stationen, und auf den hochgelegenen
Stationen wie Säntis, Rigi, Bernhardin, St. Bernhard, Grächen schneit es.
= WB)
Bis um 1" p. des 1. Februar hat sich gemäss unserer synoptischen Karte für
diesen Termin die Situation insofern geändert, als bei gleich gebliebenem Barometer-
stand im Südosten, im Nordwesten der Druck um 1 mm gestiegen ist. Das lokale
Minimum um den Vierwaldstättersee hat sich bis zum Wallensee hin ausgebreitet, und
der Föhn ist im Reussthal, Glarner- und Appenzellerland wieder stärker geworden.
Da treffen wir denn auch durchweg über 10° betragende, ja bis 15° gehende Tempera-
turen und bei geringer Feuchtigkeit schwach bewölkten Himmel, während er in der
übrigen Schweiz bei Temperaturen unter 10° ganz bedeckt ist und es, ausser in Rivera
Bironico, San Vittore und Castasegna, auch an 16 Stationen zwischen Alpen und Jura
regnet.
Ein weiteres Steigen des Barometers erfolgt bis um 9% p. des 1. Februar und
zwar um 3 mm im Nordwesten und um 1 mm im Südosten und, obschon um den Vier-
waldstättersee noch ein lokales Druckminimum besteht, so ist jetzt die Druckdifferenz
von da zum Tessin nur noch wenig mehr als 5 mm, was an den meisten Orten das
allmähliche Ersterben des Föhns zur Folge hatte. Dagegen ist ausser im Jura und im
Tessin Aufheiterung des Himmels eingetreten und der Regen hat auf der Nordseite der
Alpen fast ganz aufgehört.
Für den Wolkenzug gilt dasselbe wie am Tage vorher.
Die Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnisse im Föhngebiet für diesen Tag giebt
die folgende Zusammenstellung:
1885 Temperatur Feuchtigkeit
1. Februar H l 9 7 1 %)
Aigle SuM 8,8 | 980 525
Guttannen 1.8 9,0 8,6 56 57 57
Engelberg 5,0 10,4 2,9 54 44 sl
Gurtnellen 8,8 10,6 9,6 40 37 46
Altorf 10,0 12,8 6,6 39 45 63
Gersau 6,9 11,9 3,7 56 35 sg
Einsiedeln 4,4 7,2 ayıl 52 38 70
Linthal 4,0 11,0 2,0 37 51 S6
Elm 5,4 10,8 6,2 38 39 57
Glarus 3,8 13,6 2,2 71 40 95
Sargans 4,8 13,0 6,0 42 53 42
Altstätten 5) 14,0 2, 41 31 93
Gäbris 6,5 kalgıl 6,5 22? 20? 39?
Trogen des 1ll57 9 71 60 100
Die Steigerung des Luftdrucks im nordwestlichen Teil der Schweiz im Laufe des
1. Februars um nahe 5 mm ist, wie das Bulletin der Centralanstalt vom Morgen des
2. Februar lehrt, hauptsächlich dem Fortschreiten des Druckminimums über Schottland
nach Norden längs der norwegischen Küste beizumessen. Dies, sowie der Umstand,
dass um St a. des 2. Februar an der Westküste Irlands ein neues barometrisches Minimum
mit 730 mm aufgetreten ist, hat ein Aufrichten der Isobaren und ein Auseinander-
rücken derselben mit abnehmender Windstärke in der Nähe der Schweiz zufolge,
während unter dem Einfluss des neuen Minimums die südlichen bis südwestlichen Winde
über den britischen Inseln und im Nordwesten Frankreichs sich wieder bis zur vollen
Sturmstärke entwickelt haben. Der hohe Luftdruck, 765 mm und darüber, dauert in
Italien und östlich davon fort.
Unsere synoptische Karte von 7" a. des 2. Februar weist im Vergleich mit der
des Vorabends hauptsächlich auf eine allgemeine Zunahme des Druckes in der Schweiz
hin, die im Südosten 2 mm, im Nordwesten aber nur 1 mm beträgt. Vom Tessin zum
lokalen Druckminimum am Vierwaldstättersee hat sich die Druckdifferenz wieder bis zu
6 mm gesteigert, was eine neue Entwicklung des Föhns vorbereitet. Es haben sich
daher im Föhngebiet die Temperaturen überall über Null gehalten, ja das Thermometer
steht an vielen Orten desselben noch ebenso hoch wie am Vorabend, S—9°; der Himmel
hat sich ausser im südlichen Tessin aufgehellt, er ist sogar fast überall wolkenlos. Es
regnet nur in Locarno. Die Winde sind aber durchweg noch schwach und veränder-
licher Richtung.
Im Laufe des Vormittags haben sich die Winde durch Steigerung des Druck-
gradienten jedenfalls verstärkt und ist auch der Föhn in den Thälern wieder aufge-
treten, indessen habe ich über den Zeitpunkt seines Eintritts keine Angaben finden
können. Um 1" p. des 2. Februar herrscht nach unserer synoptischen Karte heftiger
Föhn im ganzen Föhngebiet, frische Südwinde wehen auf dem Bernhardin und St. Gott-
hard und kräftige Südwestwinde auf dem Rigi und .Säntis. Demgemäss ist da überall
die Temperatur ungewöhnlich hoch, bis 15°, und die Feuchtigkeit sehr gering (bis 23%o
unter Ausschluss der irrigen geringern Angabe von Gäbris). Hoch, bis 10°, sind auch noch
die Temperaturen im Nordwesten, gehen dagegen in der ebenen Schweiz zwischen Jura
und Alpen und im Tessin bis zu 5° ja bis 3° herunter. Der Himmel ist wieder
teilweise bewölkt, im Westen und im Tessin fast ganz bedeckt; es schneit auf dem
Bernhardin. Dies Alles findet seine Erklärung aus der Druckverteilung um 1" p., wor-
nach der Druck im Tessin seit dem Morgen um 1 mm, im Nordwesten aber um volle
4 mm gefallen ist. Lokal niedrigen Druck von 713 mm finden wir wieder am Vier-
waldstättersee und am Wallensee und daher von da zur Isobare von 722 mm im
nördlichen Tessin eine barometrische Differenz von 9 mm.
Diese bedeutende Druckdifferenz steigert sich aber bis um 9" p. des 2. Februar
noch zu vollen 11 mm, indem im Nordwesten der Druck weiterhin bis zu diesem Termin
um 4 mm, im Tessin aber nur um 2 mm gesunken ist. Heftige Südwinde wehen jetzt
auf dem Bernhardin, St. Gotthard und Rigi, und auf dem Säntisgipfel stürmt es von
Südsüdwest. Der Föhn mit seinen begleitenden Erscheinungen hat sich denn auch fast
überall noch verstärkt. Ganz besonders auffallend sind die mit Rücksicht auf den täg-
=
lichen Gang ungewöhnlich hohen Temperaturen im Föhngebiet; in Aigle, Sepey, Chäteau
d’Oex, Engelberg, Platta, Elm, Linthal, Glarus, Wald, Rorschach sind sie sogar absolut
höher als um 1" p. Noch interessanter wird das Verhalten der Temperatur-Verteilung,
wenn man nach den auf 500 m Höhe reduzierten Thermometerangaben Isothermen
für dieses Höhenniveau konstruiert. Gemäss der beiliegenden Isothermenkarte für 9" p.
des 2. Februar zieht sich eine Isotherme von 10° vom Ostende des Bodensees längs
dem ganzen Rheinthal und Rhonethal durchweg auf dem Kamme und dem südlichen
Abhange des Hochgebirges bis nach Aigle im untern Rhonethal hin und geht dann
längs des Nordabhangs der Alpen mit einer Ausbuchtung bis zum Rigi und durch das
westliche St. Gallen wieder zum Bodensee zurück. Innerhalb dieser schmalen, den
srössern Teil des Föhngebietes in sich fassenden Zone erhebt sich die Temperatur in
den Thälern des Nordabhanges stellenweise bis zu 15°. Von ihr drängen sich sodann
die Isothermen ausser im bernischen gebirgigen Mittelland eng zusammen, so dass die
Isotherme von 5° noch nahe am Gebirge verläuft und im breiten Flachland der Schweiz
nur Variationen von 5 bis 2° vorkommen, im nordwestlichen Jura steigt die Temperatur
wieder bis 5° an. Im Süden von jener Zone von 10° drängen sich die Isothermen nur
im Wallis bis zum St. Gotthard hin etwas enger zusammen, so dass auf dem, dasselbe
nach Süden einschliessenden Hochgebirge nahezu «Wie Isotherme von 2° erreicht wird.
Da dasselbe am Gotthard und an dem Graubünden nach Süden begrenzenden Hoch-
gebirge der Fall ist (Oberwallis und Gotthard zeigen sogar Temperaturen unter 0°), so
findet der stärkste thermische Gradient nach Süden zu am Gotthard statt, während in
Graubünden die Isothermen weit auseinander treten. Im Tessin herrschen durchweg um
2° schwankende Temperaturen.
Auf die kurze Strecke zwischen Luzern und Gersau haben wir so um 9" p. im
gleichen Niveau bei heiterem Himmel infolge der Föhnwirkung am letztern Orte eine
Temperaturdifferenz von 11°, zwischen Reckingen im Oberwallis und Aigle im Unter-
wallis sogar eine solche von 19° bei ganz bedecktem Himmel an beiden Orten.
Der Himmel ist am Abend des 2. Februar überall ausser um den Vierwaldstätter-
see und im untern Linthal stark bewölkt oder ganz bedeckt, es regnet in Genf,
Lugano. Rivera Bironico und San Vittore und schneit in Airolo, Faido, auf dem Gott-
hard und Bernhardin.
Der Wolkenzug manifestiert sich ebenso wie am Vortage.
Im weiteren Föhngebiet sind an diesem Tage die Temperatur- und Feuchtigkeits-
verhältnisse folgende:
1585 Temperatur Feuchtigkeit
2. Februar Zur ju 9h zu Ih 9h
Rigi-Kulm 6%,8 10°,2 5,6 45%/0 80% 450%
Davos-Platz — 1,9 10,1 8,1 99 Sn 58
Wiesen ler 10,2 s,9 91 61 58
Platta 1,4 7,8 8.0 74 51 65
ze.
1885 Temperatur Feuchtigkeit
2. Februar zh ih yh zh 1R gh
Gäbris 79,9 1107 907 18%? 6%? 1390?
Beatenberg 6,9 12,3 10,9 59 53 46
Wildhaus 7,6 11,7 11,3 u = En
Guttannen 8,2 10,8 9,0 58 49 63
Sepey 5,3 1lalzyt ls: 61 28 36
Engelberg 2,5 11,0 12,1 s0 31 34
Chäteau d’Oex 2,8 8,5 10,7 70 46 25
Elm 2) 11,8 1159 60 27 38
Einsiedeln 1,4 11,8 8,4 65 40 20
Trogen BR 12,5 I, 75 54 55
Gurtnellen 8,9 12,0 11,4 41 32 44
St. Gallen 2,9 13,7 Lay! 17 28 3l
Linthal 1,0 11.0 11,4 Ss0 57 BB}
Ebnat 0,0 3,6 8,7 - -
Wald 2,9 8,8 10,8 72 56 40
Sargans 9.0 13,4 7,0 39 42 B)
Glarus 0,0 3,4 13,6 95 28 3
Altstätten 4,7 lol 14,0 62 23 30
Rorschach 0,2 15,3 15,8 ._ _ —
Altorf 6,6 14,8 13,4 58 28 34
Gersau 4,0 14,9 14,7 79 24 30
Wallenstadt 6,7 14,7 14,7 — —_ —
Linthkolonie 4,1 10,5 10,1 97 s0 me:
Aigle 6,4 14,8 16,1 56 19 19
Die Orte sind in dieser Tabelle, abweichend von früher, nach ihren absoluten
Höhen angeordnet, um zu zeigen, dass die Reduktion der Temperaturen auf das gemein-
same Niveau von 500 m keine erheblichen Fehler bewirkt haben kann. Auffallend und
daher zweifelhaft sind in dieser Zusammenstellung die relativ hohen Feuchtigkeiten in
Linthal gegenüber denen in Elm bei nahe gleichen Temperaturen an beiden Orten.
Für 9"p. des 2. Februar findet man auch die Verteilung der relativen Feuchtig-
keit durch Linien gleicher relativer Feuchtigkeit in einer Karte neben der Isothermen-
karte dargestellt. Der verwandte Verlauf beider Linien ist unverkennbar.
Vom Morgen des 2. zu dem des 3. Februar hat in der allgemeinen Wetterlage
nach dem Bulletin der Centralanstalt insofern eine Veränderung stattgefunden, als das
Centrum der Cyclone bei gleicher Tiefe desselben von Irland zum nördlichen Schottland
fortgeschritten ist, die Isobare von 770 mm zwar im Osten noch am gleichen Orte
geblieben ist, dagegen die von 765 mm in ihrem südlichen Teil sich bis nach Griechen-
ee
land zurückgebogen hat und diejenige von 760 mm jetzt durch Oesterreich nach Mittel-
Italien verläuft. Die Isobaren sind daher im Westen beträchtlich auseinander getreten,
so dass die Winde in Frankreich und Deutschland schwächer geworden sind; nur im
Alpengebiet sind sie noch stürmisch geblieben, da dort durch die bedeutende Annäherung
der nahe von West nach Ost verlaufenden Isobaren von 755 und 750 mm ein starker
Druckgradient von Süd nach Nord besteht. In der Schweiz ist darnach seit dem Vor-
tage das Barometer um 11—12 mm gefallen.
Nach unserer synoptischen Karte von 7" a. des 3. Februar hat die Nacht vom
2. auf den 3. Februar an diesem schon im Laufe des 2. erfolgten Fallen des Barometers
sich im Nordwesten nur noch mit ungefähr 4—6 mm beteiligt, im Südosten dagegen
mit 5—7 mm. Die lokalen Minima um den Vierwaldstätter- und beim Wallensee haben
sich bedeutend vertieft, nämlich um 7 resp. 6 mm, und im Tessin ist stellenweise das
Barometer bis um 5 mm gefallen, am Südabhang des Hochgebirges aber nur um etwa
6 mm, so dass sich der Druckgradient über das Gebirge herüber gegen den Vorabend
eher noch etwas verstärkt hat, und so sehen wir denn am Morgen des 3. Januar die
südlichen Winde im Föhngebiet noch in ungeschwächter Sturmstärke fortdauern.
Bemerkenswert ist aber, dass der Sturm auf dem Säntis und Rigi von der mehr süd-
lichen Richtung des Vorabends wieder nach Südwest sich gewendet hat. In den Thälern
herrscht durchweg noch starker Föhn und die Isothermen im Niveau von 500 m zeigen
noch ganz dieselbe besondere Verteilung der Wärme, wie wir sie für den Vorabend
geschildert haben, am Gotthard und im westlichen St. Gallen drängen sich dieselben
sogar noch mehr aneinander und die Temperaturen schwanken innerhalb der Schweiz
noch um volle 15°. Die Bewölkung hat sich nicht wesentlich verändert, dagegen haben
die Niederschläge zugenommen, indem es ausser in Genf auch in Lausanne, Platta,
Göschenen, Gurtnellen und Lugano mehr oder minder stark regnet, ferner auf dem
Chaumont, Gotthard, Bernhardin und Julier, sowie in Andermatt, Airolo, Faido, S. Vittore,
Castasegna und Rivera Bironico schneit.
Dies deutet bereits auf das nahe Ende des Föhns hin, das denn auch durch eine
totale Aenderung der Luftdruckverteilung bis um 1"! p. des 3. Februar zu diesem
Termin bereits eingetreten ist. Unsere synoptische Karte von 1"p. zeigt zwar noch tiefe
lokale Druckminima um den Vierwaldstättersee und beim Wallensee und ein ebensolches
am Nordende der Schweiz, indem aber im Südosten eine Druckverminderung von 4 mm
eingetreten ist, haben die Druckgradienten überall abgenommen und nur vom Engadin
nach dem Glarnerland hin beträgt die Druckdifferenz auf kürzere Strecke noch 6 mm.
Die unregelmässige Druckverteilung lässt indessen auch da keine stürmischen Föhnwinde
mehr zur Geltung kommen. Immerhin macht sich im Davos, Prättigau, mittleren und
unteren Rheinthal bis zum Bodensee herunter die erwärmende Wirkung der südlichen
Winde durch hohe Temperaturen und dadurch geltend, dass da noch keine Nieder-
schläge eingetreten sind, während es sonst auf fast allen Stationen der Schweiz regnet
oder schneit.
er, Mae
Dieser gewöhnliche Ausgang des Föhns vollzieht sich nun ganz bis 9° p. des
3. Februar, zu welchem Termin, wie unsere betreffende synoptische Karte zeigt, nur
noch Druckdifferenzen von 2—3 mm innerhalb der Schweiz vorkommen und entsprechend
durchweg nur schwache südwestliche bis nordwestliche Winde wehen. Der Himmel ist
ohne Ausnahme auf allen Stationen bedeckt, auch regnet oder schneit es überall, ausser
im mittleren Rhein- und Rhonethal. Die Temperaturen im Niveau von 500 m variieren
in der ganzen Schweiz nur noch um 5° gegen 19°” am gleichen Termin des Vortages.
Im Wolkenzug zeigen sich auch an diesem Tage keine erheblichen Aenderungen; es
tritt nur gegen Abend im Osten der Süd gegen West- und Nordwestwind zurück.
Auffallend ist bei diesem Föhn der beständige nordöstliche Wolkenzug in Schaffhausen
und ebenso das Vorherrschen nördlicher Winde in der Tiefe, während Lohn auch bei
nördlichen Winden in der Tiefe durchweg südwestlichen Wolkenzug aufweist.
Zum Vergleich mit der Tabelle des Vortages gebe ich nachstehend in gleicher
Anordnung und Ausdehnung eine entsprechende der Temperaturen und Feuchtigkeiten
im Föhngebiet für diesen Tag:
1855 Temperatur Feuchtigkeit
3. Februar 7h Ih gh 7h ih gh
Rigi-Kulm 10:6 229 —0°,7 55% 100% 100°/o
Davos-Platz 9,5 11,4 2,5 60 62 99
Wiesen 92 10,1 3 62 70 100
Platta 6,8 4,0 2,6 69 96 100
Gäbris 10,1 6.5 0,9 16? 50? 100
Beatenberg s,1 5,3 1,5 59 87 100
Wildhaus 11,8 9,0 6,4 — — —
Guttannen De: 5,6 2.2 74 91 100
Sepey 91 4,2 la! 46 99 100
Engelberg 12,0 Zoll 2,8 32 67 100
Chateau d’Oex 6,1 55 ie 49 71 95
Elm 10,5 3,3 2,0 483 60 97
Einsiedeln 54 6,1 3,6 58 s0 90
Trogen 428 S,5 2,1 59 89 100
Gurtnellen 9,0 15 3,0 62 S6 96
St. Gallen 12,9 8,5 112) 36 75 95
Linthal 12,4 8,0 1,2 40 92 100
Ebnat 11,3 0,4 1,4 — — —
Wald 3,9 Te 155 76 76 96
Sargans 6,0 13,0 4,0 39 59 40
Glarus 13,3 8,7 1,6 38 69 96
Altstätten 11,0 9,7 2,4 47 62 100
ee
1585 Temperatur Feuchtigkeit
3. Februar zu 1b Hh zu 1h gh
Rorschach 12,6 11,4 2,1 — _ —
Altorf 12,8 10,4 3,4 38 57 90
Gersau 14,7 8,9 31 39 55 89
Wallenstadt Bun 9,7 4,7 _ — —
Linthkolonie 10,5 7,9 3,0 91 97 99
Aigle 12,8 6,2 3,1 35 71 55
Nur in Sargans und Aigle bleibt also um 9" p. die Feuchtigkeit noch erheblich
unter 90 °/o.
Auch bei diesem Föhn ergiebt sich wieder sowohl im Linthal als im Reussthal,
dass derselbe zuerst am obern Thalschluss eintritt und sich von dort allmählich thal-
abwärts gegen die Oeffnung fortpflanzt, und ebenso zeigen die folgenden Zusammen-
stellungen der barometrischen Differenzen der höher oben und tiefer unten im Thal
gelegenen Stationen, dass die Differenz der unteren gegen die obere Station, dieselbe
als positiv vorausgesetzt, beim Eintritt des Föhns abnimmt, resp. negativ wird und
zwar stärker, wenn er bereits an beiden Orten sich manifestiert:
1885 30. Januar 31. Januar 1. Februar 2. Februar 3. Februar
7 1 9 7 1 9 7 l 9 7 1 9 M 1 9
mm
Glarus— Elm +1,11 —0,5 —2,7 —2,8 —1,0 —0,5 +0,2 —1,4 41,0 +0,85 —1,8 —1,0 —2,9 +1,2 +2,0
„ —Linthal +0,92 —0,2 —2,1 —0,9 —1,1 —0,4 —0,2 —1,0 +0,1 +0,6 —1,6 —2,1 —1,3 +0,4 43,1
Altorf—Gurtnellen —0,4 —1,2 —2,6 —1,8 —2,0 —2,3 —2,2 —1,3 — 0,2 —0,1—1,9 —0,8 —3,2 —0,3 +1,0
Hier stellen auch cursiv gesetzte Barometerdifferenzen den Eintritt des Föhns erst
am obern Ort und halbfett gesetzte Barometerdifferenzen solche dar, wo derselbe be-
reits an beiden Orten aufgetreten ist.
Föhnsturm vom 18. und 19. August 1892.
Das Bulletin der schweizerischen Centralanstalt von S"a. des 18. August 1592
weist ein Druckmaximum von 765 mm südöstlich von der Schweiz auf, während sich
vom Ozean her den Westküsten Europas eine Depression von 755 mm nähert. Infolge
davon wehen in Frankreich und Ober-Italien südliche bis südöstliche Winde. Diese
Situation ist der Entwicklung eines Föhns in der Schweiz günstig.
Unsere synoptische Karte von 7" a. des 18. August spricht auch hiefür, indem
sie im Tessin eine Isobare von 723 mm und innerhalb derselben Barometerstände von
723,6 mm aufweist, während in der Centralschweiz ein lokales Druckminimum von
r
720 mm mit einem Barometerstand von 719,7 mm in Gersau besteht, also eine Druck-
— 49 —
differenz über den Gotthard hinüber von nahe 4 mm. Eine solche würde nach dem
bisherigen im Winter und Frühjahr nicht zur Erzeugung eines Föhns genügen, doch
scheint ein Föhn im Sommer schon bei geringern Druckdifferenzen einzutreten. Um
7% a. stürmt es nämlich auf dem Säntis bereits aus Südwest, bei 26°,S auf 500 m redu-
zierter Temperatur und bei 41°/o Feuchtigkeit, Sargans meldet Eintritt des Föhns bei
allerdings erst mässigem Südost, 21°,2 und 59°, in Guttannen aber haben wir bei
frischem Südost bereits 29°,0 und 30 °/o Feuchtigkeit, während in Meyringen bei schwachem
Süd die Temperatur erst 18°,8 erreicht hat und die Feuchtigkeit noch 78°/o beträgt.
Der mässige Südost auf dem Monte Generoso mit 41°/o und der mässige Süd auf dem
Rigi mit 42°/ weisen auch auf den bevorstehenden Eintritt des Föhns hin. Der Himmel
ist in der ganzen Schweiz, wie übrigens schon am Vortage, wolkenlos und die Tempe-
raturen sind infolge des anhaltend schönen Wetters der letzten Tage überall hoch —
Minimum 16°,5 in Böttstein und Campro Vasco, Maximum 29° in Guttannen und Gäbris.
In dem Zwischenraum von 7"a. bis 1" p. melden nun weiter den Eintritt des
Föhns: Grächen als Südsturm von 8'/e" bis 10% a., Meyringen als heftigen Ost (gemäss
der Thalrichtung) um 10° a., Auen und Glarus als mässigen Süd, Elm als mässigen
Südost je um IR p.
Die synoptische Karte um 1”p. des 18. August zeigt eine allgemeine Druckver-
minderung, nämlich im Jura und der Centralschweiz um 3 mm, im Tessin um 2 mm,
so dass jetzt die Druckdifferenz über den Gotthard auf 5 mm gestiegen ist. Diese ist
genügend, um auf dem St. Bernhard und Pilatus stürmische Südwestwinde, auf dem
Säntis stürmischen Südsüdwest zu bewirken und überall in den Thälern des Föhngebiets den
Föhn mit seinen charakteristischen Eigenschaften zu entwickeln. Wir begegnen aber
um 1" p. nicht bloss im Föhngebiet, sondern auch in der übrigen Schweiz imfolge des
heiteren Himmels ungewöhnlich hohen Temperaturen und geringen Feuchtigkeiten, die
im Föhngebiet die obern Grenzen 35°,9 und 15°/o, ausserhalb als untere nur 27° und
82°/o erreichen, wenn wir zwei Angaben von 90°/o in Gurtnellen und Muri als offenbar
unrichtig ausschliessen.
Obschon unsere synoptische Karte von 9% p. des 18. August bei einer weiteren
ziemlich gleichmässigen Verminderung des Drucks um 2 mm von Schaffhausen bis
Bellinzona auch nur eine Druckdifferenz von 5 mm aufweist und die Isobaren um den
Gotthard sich weniger drängen, halten die starken südlichen Winde mit Föhnerscheinungen
fast überall ungeschwächt an und v.rbreiten sich stossweise auch weiterhin. So meldet
Gersau von 3\/e—5t p., Luzern von 5—7! p. starken Föhn, in Brünig wird der Eintritt
stürmischen Föhns von 2! p. an angegeben, in Schwyz am Abend. Die Isothermen drängen
sich bei diesem Termin noch mehr als um 1" um das Föhngebiet, da in diesem die
Temperaturen seit Mittag nur um etwa 5° (das Maximum beträgt noch 30°,0), ausser-
halb desselben aber um mehr als 7° (das Minimum ist 19°,3) gefallen sind. Der Himmel
bleibt nach wie vor durchweg heiter und zwar auch im Tessin, wo die Feuchtigkeit
bei nahe gleichen Temperaturen wie im Norden, nämlich von 20—24° mit Ausnahme
rn
Ä
— 90 —
von Faido eher geringer als in der nördlichen Schweiz ausserhalb des Föhngebiets ist.
Den ganzen Tag über herrschen dort in Lugano und auf dem Monte Generoso südöst-
liche, in Faido westliche, in San Vittore östliche, in Locarno westliche bis südliche
Winde, in Bellinzona aber bald Nord bald Süd und zwar in der Tiefe nur schwache,
auf dem Monte Generoso frische Winde. Das Verhalten der Feuchtigkeit im Tessin ist
also von dem bei den bisher betrachteten Föhnen abweichend. Der Wolkenzug ist
wieder im nördlichen Teil der Schweiz von West bis Südwest, um den Gotthard und in
Bünden Süd, nur in Andermatt Nord, im Engadin SW.
Die Temperaturen und Feuchtigkeiten im Föhngebiet ergeben sich für diesen Tag
des Nähern aus der folgenden Zusammenstellung:
1892 Temperatur Feuchtigkeit
18. August yo a 9h 7a 1h 9h
Siders 20°,1 Sl 280,3 68% 29% 35°/0
Beatenberg 24,9 30,9 25,9 59 58 35
Guttannen 29,0 33,8 28,4 3) 28 37
Meyringen 18,3 30,7 28,2 78 37 _
Brünig 23,6 31,0 29,1 67 56 30
Göschenen 25,0 33,8 27,8 43 75 36
Altorf 19,2 33,6 29,2 68 22 26
Gersau 1 26,2 25,8 79 64 43
Schwyz 20,4 29,2 26,8 65 55 100?
Luzern 19,0 29,1 25,8 73 39 18
Pilatus 26,6 31,2 26,6 46 28 41
Rigi 26,7 30,1 26,3 42 38 7
Engelberg 20,1 Bo 27,8 60 236 2
Platta 20,5 31,5 26,1 62 26 37
Auen 21,2 33,2 26,7 50 23 3
Elm 22,2 Son! 28,0 51 23 26
Glarus 17,4 32,8 28,5 75 41 37
Schuls 21,1 34,3 26,6 58 28 32
* Arosa 27,5 32,1 26,4 20 11 26
Chur 20,8 Sl 24,0 58 21 46
Sargans 21,2 35,9 29,8 59 15 32
Wildhaus 26,6 33,4 27,6
Säntis 26,8 29,8 25,5 41 39 42
Altstätten 21,4 32,0 30,0 63 33 26
Heiden 27,2 34,9 28,8 29 15 18
St. Gallen 22,8 30,5 29,8 60 52 42
Zürich 21,4 31,0 26,4 75 37 25
Die Stationen, wo nur um Mittag besonders hohe Temperaturen und niedrige
Feuchtigkeiten notiert waren, sind hier weggelassen, da bloss der tägliche Gang diese
Wirkung gehabt haben könnte.
Der Wetterbericht der Centralanstalt vom Morgen des 19. August zeigt, dass
sich die Depression seit dem Vortage ausgebreitet hat und mit ihrem Centrum bis nach
Holland vorgerückt ist. Infolge davon ist das Barometer da und auch im Osten überall
um 5 mm gefallen; immer aber herrscht höherer Druck, über 760 mm, noch südöstlich
von der Schweiz. In Frankreich haben sich Gewitterregen eingestellt. Die Winde sind
durchweg schwach.
Die Isobaren unserer synoptischen Karte für 7" a. des 19. August weisen ohne
erhebliche Aenderungen in ihrem Betrag einen der Föhnbildung günstigeren Verlauf, als
am Vorabend auf, indem das lokale Druckminimum am Vierwaldstättersee sich zu
715 mm vertieft hat und die Isobare von 717 mm durch eine solche von 716 mm ersetzt
ist, so dass die barometrische Differenz von 5 mm jetzt schon zwischen Gersau und
Bellinzona besteht. Die starken südlichen Winde mit begleitenden Föhnerscheinungen,
hohen Temperaturen und geringen Feuchtiskeiten, halten daher noch an, doch hat die
Feuchtigkeit überall und besonders im Tessin zugenommen und ‘in der Nacht ist in
Locarno, Campro Vasco, Guttannen, Meyringen und Andermatt durchweg unter Gewitter-
erscheinungen etwas Regen gefallen. Um 7®a. ist aber der Himmel überall wieder hell.
Obschon der Unterschied zwischen der höchsten und niedrigsten reducierten Temperatur
innerhalb der Schweiz noch 9°,9 (27°,4—17°,5) beträgt, so erscheinen doch die Iso-
thermen verhältnismässig viel weniger um das Föhngebiet gedrängt, als am Vorabend.
Unsere synoptische Karte für 1’p. des 19. August zeigt vom Tessin über den
Gotthard zur Centralschweiz keine wesentliche Veränderung im Verlauf der Isobaren,
indem entsprechend dem allgemeinen Fallen des Barometers um 1 mm seit 7"a. der
Druckgradient da derselbe geblieben ist; nur im Nordwesten und im mittleren und
unteren Rhonethal!) ist lokal noch eine weitere Druckabnahme um 1 mm erfolgt. Die
südlichen Winde haben daher im allgemeinen an Stärke gewonnen und der Föhn seine
Herrschaft verstärkt und ausgedehnt. Nur in einem schmalen Streifen vom Genfersee
längs des Jura bis zum Rhein hinauf und zum Vierwaldstättersee hin und sodann im
Tessin hinauf bis Andermatt und in Graubünden bis Thusis hin haben wir noch Tem-
peraturen unter 30° (Minimum 26°,3 in Montreux), im Föhngebiet steigen sie bis 33%,4 (in
Martigny). Die Variation beträgt also jetzt nur 7°, was ein weiteres Auseinandertreten
der Isothermen bedingt hat.
Der Himmel ist mit Ausnahme des Südostens, wo teilweise Bedeckung eingetreten
ist, noch überall hell. Vorübergehende Gewitterregen um 1®p. herum werden von Altorf,
Gurtnellen und Lugano gemeldet.
!) Vorausgesetzt, dass die Barometer-Angabe in Siders richtig und die in Sitten und Martigny je
um 5 mm zu hoch seien. 3
ee
Von 1"p. zu 9"p. des 19. August ist nach unseren synoptischen Karten eine be-
deutende Veränderung in der Verteilung des Luftdrucks erfolgt. Im äussersten Nord-
westen der Schweiz ist der Druck um 4 mm gestiegen, so dass jetzt da eine Isobare
von 718 mm verläuft vis-A-vis einer solchen von gleichem Betrag im östlichen Wallis
und westlichen Tessin. Dazwischen erniedrigt sich der Druck zu drei lokalen Minima
von je 715 mm, nämlich ein solches im mittleren Wallis um Sitten, ein zweites um den
Vierwaldstättersee, ein drittes in St. Gallen, dem nördlichen Thurgau und Zürich. Diese
Druckverteilung hat lokale stürmische Winde verschiedener Richtung, besonders aber
westlicher und nördlicher im Jura und Flachland der Schweiz zur Folge, wo denn auch die
stärkste Abkühlung, nämlich bis 19° erfolgt ist, während im Föhngebiet trotz des all-
mählichen Rückgangs des Föhns sich noch an vielen Stationen, namentlich der äusseren
Teile, hohe Temperaturen (bis 29° in Rorschach) mit geringen Feuchtigkeiten erhalten
haben. Trotz vermehrter Feuchtigkeit im Westen der Schweiz und besonders im obern
Thal des Tessin ist der Himmel doch noch fast überall heiter. Niederschläge sind nur
in Basel, Genf, Locarno und Lugano erfolgt, durchweg in Begleit von Gewittern, die
in der folgenden Nacht an vielen andern Orten auftreten. Eine Aenderung im Wolken-
zug ist nur in Andermatt eingetreten, wo ein Umschlag von Nord nach West statt-
gefunden hat. Campro Vasco giebt Wolkenzug aus Nord an.
Zur bessern Orientierung stelle ich wieder die Temperaturen und Feuchtigkeiten
aus dem Föhngebiet für diesen Tag zusammen;
1892 Temperatur Feuchtigkeit
19. August 7h ıh yh 7h a1 9h
Siders 220,1 31,0 DO. 51%% 86% 41%0
Beatenberg 283,9 31,5 119)5) 57 34 65
Guttannen 25,1 29,9 25,8 51 45 46
Meyringen 26,4 30,0 26,2
Brünig 26,2 30,6 26,1 45 32 37
Göschenen 23,5 26,4 23,6 93? 39 52
Altorf 25,4 30,2 26,6 40 42 30
Gersau Zap 29,9 27,2 60 25 26
Schwyz 26,2 31,0 26,8 84 28 98
Luzern 20,7 28,7 23,6 67 27 24
Pilatus 23,4 29,0 24,0 52 36 40
Rigi 23,3 at 23,9 57 43 53
Engelberg 25,9 30,3 25,1 36 2a al
Platta 20,1 27,9 23,8 76 37 45
Auen 23,8 30,2 23,1 43 28 35
Elm 25,6 30,3 24,8 38 27 33
Glarus 22, 31,0 26,7 62 35 35
—- 535 —
1592 Temperatur Feuchtigkeit
19. August 7a iR gh 7 1h gb
Chur 21°,6 30°,5 22,6 50% 24% 45%/0
Sargans 23,0 - 32,4 25,7 54 30 40
Säntis 23,2 26,9 21,8 b5) 38 ol
Altstätten 26,9 32,9 26,9 By/ 19 29
Heiden 27,4 32,2 26,8 23 15 19
St. Gallen 23,7 31,3 26,0 95 14 28
Frauenfeld 22,5 al) 21,5 66 33 50
Zürich 20,0 31,8 22,7 72 24 36
Winterthur 20,8 30,4 26,6 66 33 29
Nach dieser Tabelle könnte es scheinen, dass für den folgenden Tag ein Auffrischen
des Föhns und seiner Wirkungen hätte eintreten sollen; indessen stieg über Nacht das
Barometer allgemein um 3—4 mm, jede Spur von Föhn war um 7"a. des 20. August
verwischt und an vielen Orten der Schweiz traten bei bedecktem Himmel Niederschläge
mit und ohne Gewitter ein.
Fassen wir das über diesen Sommerföhn Mitgeteilte zusammen, so gilt auch für
ihn, was wir über die Veranlassung zum Föhn früher gefunden haben, er zeigt dieselben
charakteristischen Rigenschaften stürmischer Winde, abnorm hoher Temperaturen und
grosser Trockenheit in den nördlichen Alpenthälern, dagegen finden wir als Begleit-
erscheinungen nicht relativ so niedrige Temperaturen und hohe Feuchtigkeiten der Luft
sowie starke Niederschläge auf der Südseite der Alpen. Ueberhaupt manifestiert sich
der Föhn, wie auch andere Sommerföhne zeigen, weniger intensiv in dieser Jahreszeit
und dauert, wie der vorstehende, nur kürzere Zeit an. Es scheint, dass gerade dieses
rasche Vorübergehen des Föhns auf der Südseite nicht einen starken, aufsteigenden
Luftstrom hat zu Stande kommen lassen, . welcher durch Abkühlung eine Zunahme der
relativen Feuchtigkeit und Wolkenbildung zur Folge gehabt hätte. Hiezu mag aller-
dings auch die grössere Trockenheit der Luft in der Lombardischen Ebene zu dieser
Jahreszeit beigetragen haben. Dass aber auch dieser Föhn durch einen die Alpen von
Südost nach Nordwest überwehenden, mit einer Cyclone im Nordwesten in Zusammen-
hang stehenden Wind bedingt wird, beweist der während beider Tage auf dem frei-
gelegenen Monte Generoso beständig herrschende Südost und die durch die Isobaren
auch in diesem Fall deutlich charakterisierte Stauung der Luft auf der Südseite der
Alpen. Beim Beginn des Föhns finden wir um 7"a. des 18. August auch wieder die
weitaus höchsten Temperaturen auf den Bergspitzen und Alpenpässen: Chaumont,
Weissenstein, Pilatus, Rigi, Säntis, Gäbris, St. Bernhard, Bernhardin, Julier, Monte
Generoso. Endlich bemerken wir auch bei diesem Föhn das früher erörterte Verhalten
der Barometerdifferenzen zwischen höheren und niedrigeren Stationen im gleichen Thal
bestätigt wie nachstehende Tabelle zeigt:
1592 IS. August 19. August
zu ih oh zu ıh gh
inm
Glarus— Elm +0,8 —1,0 —0,6 0,0 —0,3 0,8
Glarus— Auen (05) — 0,8 —1,) — O1 — 0,6 —0,7
Altorf—Göschenen +0,4 — 1,9 — 0,4 — 03 — 0,6 0,6
Föhnsturm vom 28. Oktober bis 1. November 1892.
Am Morgen des 27. Oktober 1892 herrschte gemäss dem Wetterbulletin der
schweiz. meteorologischen Centralanstalt nach vorangegangenem Regen in Central- und
Ost-Europa unter Aufheiterung des Himmels hoher Druck, die Isobare von 765 mm
geht an der Nordwestgrenze der Schweiz hin und diejenige von 760 mm geht von
Dänemark durch die Mitte von Frankreich herunter. Den Westküsten Europas nähert
sich aber vom Ocean her eine neue Depression von bereits 740 mm Druck in Irland.
Diese Wettersituation accentuiert sich im Laufe des Tages, so dass am Morgen des
28. Oktober bei nahe gleich gebliebenem hohem Druck im Osten und Verstärkung der
Depression über den britischen Inseln zwischen Schottland (735 mm) und Budapest
(770 mm) eine Druckdifferenz von 35 mm besteht. Es wehen daher an den Westküsten
Europas, über Frankreich und Deutschland starke bis stürmische südliche Winde bei
vorherrschend heiterem Himmel. An der Nordwestgrenze der Schweiz geht zur Zeit
die Isobare von 760 mm vorbei.
Betrachten wir jetzt unsere synoptischen Karten für 7®a., 1" und 9" p. des
28. Oktober, so wird man sich beim Vergleich mit denen der bisher untersuchten
Föhnstürme unmittelbar sagen, dass die Isobaren vom Morgen an die für eine Föhner-
scheinung charakteristische Druckverteilung repräsentieren. Schon um 7" a. zeigen sich
lokale Druckminima auf der Nordseite der Alpen und die Druckdifferenz zwischen dem
Tessin und der Centralschweiz über den Gotthard hin beträgt bereits 7” mm. In der
That finden wir dem beginnenden Föhn entsprechend resp. als Vorläufer desselben relativ
hohe Temperaturen und geringe Feuchtigkeiten auf den Höhen des Chaumont, Weissen-
stein, Pilatus, Rigi, Säntis, Gäbris, Churwalden, Arosa. Während in den Niederungen
reduzierte Temperaturen von 0—5° vorkommen, treffen wir dort solche von 10—14°
und Feuchtigkeiten von 35—67°/o, in der Tiefe aber durchweg 90—100°. In einigen
höher gelegenen Alpenthälern ist auch bereits um 7" a. Föhn eingetreten, so in Platta
und Gurtnellen. Bei nicht erheblicher Aenderung der Luftdruckverteilung entwickelt
sich der Föhn im Laufe des Tages immer mehr, wie aus folgender Zusammenstellung
der Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnisse im Föhngebiet resultiert.
1892 Temperatur Feuchtigkeit
28. Oktober zu 1h 9h zu tl 9h
Platta 86 110 112 59%/ 50%. 50%
Beatenberg 9,0 14,8 10,4 68 55 52
Guttannen 82 13,9 13,2 75 40 43
Engelberg 3,6 13,9 6,0 s1 47 s0
Brünig 5,9 13,6 14,7 s0 Hz 96
Elm 4,5 16,7 11,9 73 23 35
Auen 5,0 14,4 11,3 79 46 45
Heiden 3,4 15,5 14,4 s0 32 22
Gurtnellen 13,2 15,4 14,6 44 39 44
Chur 6,5 16,5 92 63 34 54
Meyringen 2,6 8 8,5 100 70 71
Schwyz 2,2 11,2 13,4 100 s0 44
Sitten 5,6 16,6 8,8 79 40 66
Sargans 34D 15,5 13,2 95 43 45
Altstätten hl 6,0 11,6 96 9 45
Altorf 3,8 16,9 14,7 95 40 37
Territet 4,7 8,7 16,1 96 96 36
Montreux 4,4 8,9 14,5 92 54 36
Glarus 1,9 10,5 6,0 96 B) 37
Gersau 4,9 9,3 8,7 94 sl 54
Wir ersehen hieraus, dass sich der Föhn bis 1" p. bereits in Beatenberg, Guttannen,
Brünig, Elm, Heiden, Altorf und Sargans (hier schon seit 9" a.) und bis um 9" p. dann
auch in Meyringen, Schwyz, Altstätten und Territet-Montreux eingestellt hatte, dagegen
in Engelberg, Chur, Auen, Glarus und Sitten noch nicht, wo die höhere Temperatur und
geringe Feuchtigkeit um Mittag bloss dem täglichen Gang beizumessen ist, was auch
die Richtung und Stärke des an diesen Orten beobachteten Windes bestätigt. Der
Wolkenzug ist W bis SW und nur in Davos und Bellinzona S bis SE.
Der Himmel ist auf der ganzen Nordseite der Alpen hell und, wo er am Morgen
noch bewölkt war, hat er sich wenigstens bis zum Abend durchweg aufgeheitert. Da-
gegen ist er im Tessin bis zu den Alpenpässen herauf bewölkt oder ganz bedeckt, die
Luft feucht und am Vormittag regnet es in Locarno und Bellinzona.
Vom 28. auf den 29. Januar zeigt das Bulletin der Centralanstalt für S" a. nur
unbedeutende Veränderungen der Luftdruckverteilung über Europa. Die Depression über
den britischen Inseln hat sich etwas nach Osten ausgebreitet, so dass das Barometer
im Norden und Westen der Schweiz ein wenig gefallen ist, während sich der hohe
Luftdruck im Südosten fast unverändert erhalten hat. In Oberitalien haben wir daher
östliche bis südöstliche Winde.
Unsere synoptische Karte für 7" a. des 29. Januar ist von der des Vorabends
nur dadurch unterschieden, dass der Luftdruck überall um ungefähr 1 mm abgenommen
hat, die Verteilung desselben ist nahe dieselbe geblieben und damit auch die Richtung
und Stärke der Winde sowie die Manifestation des Föhns.
Bis um 1° p. des 29. Januar sodann ist nur insofern eine Veränderung einge-
treten, als im Kanton Glarus und im unteren Rheinthal lokale Minima sich entwickelt
haben und damit dort jetzt auch der Föhn eingetreten ist und zwar in Glarus bereits
von 10" a. an.
Ein allgemeines Fallen des Barometers bis um 9" p. des 29. Januar und zwar
um 2 mm im Nordwesten und I mm im Südosten hat eine Verstärkung des Luftdruck-
gradienten namentlich vom Tessin zur Centralschweiz zur Folge gehabt, so dass zum
Abend eine Zunahme und Ausbreitung des Föhns im ganzen mittleren und östlichen
Föhngebiet eingetreten ist. Dies erhellt ausser durch die Angaben des Windes in unsern
synoptischen Karten aus der nachstehenden Zusammenstellung der Temperatur- und
Feuchtigkeitsverhältnisse im Föhngebiet:
1892 Temperatur Feuchtigkeit
29. Oktober 7h 1h 9h yi 1h 9h
Beatenberg 119,8 140,8 15°,6 52%) 59% 51%/o
Öber-Yberg 7.2 163 17,6 66 56 44
Wildhaus 12,7 18,5 15)
Guttannen 14,2 16,5 16,5 33 43 51
Engelberg 5,9 13,4 17,6 69 58 37
Brünig 15,5 17,8 18,3 56 56 48
Elm 14,9 18,3 et 37 31 34
Auen 10,7 19,6 18,8 51 35 36
Heiden 15,4 20,4 18,0 24 17 25
Gurtnellen 15,4 16,7 17,4 48 48 50
Chur 82 18,3 12,7 63 37 61
Meyringen 15,7 18,3 17,0 85 41 57
Thun Da. 10 14,7 93 79 55
Schwyz 13,8 16,3 18,0 s0 59 76
Sitten 7,8 17,0 12,0 70 51 76
Sargans 11,3 19,4 15,8 51 39 5
Glarus 4,7 20,1 19,7 54 3 40
Altstätten 15,6 20,2 18,6 35 al 32
Altorf 15,5 16,5 18,9 40 50 37
Gersau 7,9 15,1 19,1 s3 67 36
Territet 14,9 12,5 16,7 40 32 48
Montreux 13,9 12,5 17,4 37 67 36
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|
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|
In Gersau ist also erst auf den Abend der Föhn zur Geltung gelangt.
Der Wolkenzug ist auch an diesem Tage vorherrschend W bis SW und nur in
Davos und Göschenen Süd; auf dem Julier Nord (?).
Im Laufe des 29. Oktober nimmt die Bewölkung in der ganzen Schweiz zu, ausser-
halb des Föhngebiets auch die Feuchtigkeit der Luft, doch treten erst abends Nieder-
schläge allgemein auf der Südseite der Alpen und vereinzelt auch im Nordwesten, Basel
und Bern, auf.
Nach dem Wetter-Bulletin der Centralanstalt vom 30. Oktober S"a. ist die
Luftdruck-Verteilung in der Nähe der Schweiz, abgesehen von einem leichten allge-
meinen Fallen des Barometers ziemlich unverändert, während sich die Depression im
Norden unter Vorrücken ihres Centrums nach Norwegen abgeschwächt hat und demzufolge
in Frankreich und Deutschland nur schwache Winde wehen. In der Nähe von Spanien
zeigt sich ein neues schwaches Minimum.
Auch unsere synoptische Karte von 7" a. des 30. Oktober ergiebt gegenüber
dem Vorabend nur ein allgemeines Fallen des Barometers um 1 mm ohne wesentliche
Aenderung der Luftdruckverteilung im Innern der Schweiz. Demgemäss sind Richtung
und Stärke der Winde und die Manifestation des Föhns auch nahe dieselben geblieben
wie am Vorabend.
Die Wetterlage bleibt auch bis um 1"p. des 30. Oktober sehr nahe dieselbe,
indem sich nur im Nordwesten noch ein weiteres schwaches Fallen des Barometers
nicht ganz um 1 mm geltend gemacht hat. Eine noch geringere Aenderung der Luft-
druckverteilung findet dann bis um 9" p. des 30. Oktober statt, so dass also den
ganzen Tag bis zum Abend der Föhn mit unveränderter Stärke andauert.
Wir haben nördlich der Alpenkette ungewöhnlich hohe Temperaturen besonders
im Föhngebiet, im letzteren grosse Trockenheit, und der Himmel ist nur teilweise be-
deckt, während auf der Südseite der Alpen die Temperaturen verhältnismässig niedrig
erscheinen, die Feuchtigkeit eine hohe und der Himmel ganz bedeckt ist, auch die
meisten Stationen Niederschläge aufweisen.
Nachstehend gebe ich auch für diesen Tag eine Zusammenstellung der Tempera-
turen und Feuchtigkeiten im Föhngebiet:
1892 Temperatur Feuchtigkeit
30. Oktober zh 1b 9h 7h 1h 9h
Pilatus 1339 153 15°,9 BIO INGA EN ESG
Rigi-Kulm 1ayr/ 16,9 17,4 — 50 53
Beatenberg 15,8 20,5 19,0 58 52 39
Göschenen 15,0 ze) 16,5 57 50 52
Ober-Yberg 18,0 21,0 18,6 43 35 46
Wildhaus 16,1 20,1 18,1 = _ —_
Guttannen 17,6 19,2 18,5 46 47 49
1892 Temperatur Feuchtigkeit
30. Oktober 7h 1" gh zu 1h yh
Engelberg 186 2093 199,4 36%) 40% 39%)
Brünig 19,0 21,8 19,7 47 45 50
Elm 18,1 20,5 18,4 34 33 37
Einsiedeln 12,3 19,6 19,4 78 3 34
Auen 19,2 21,4 19,8 38 38 38
Heiden 18,3 21,9 20,4 24 22. 23
Gurtnellen 17,0 19,8 18,2 53 53 70
St. Gallen 15,9 21,2 21,0 47 41 Byj
Haidenhaus 13,6 19,8 16,6 50 55 58
Chur 14,4 ter] 13,0 59 48 69
Meyringen 18,7 21,6 20,3 47 40 58
Siders 11,0 19,6 17,4 78 59 67
Zermatt 15,5 lan! 12,7 -
Schwyz 19,0 18,7 21,6 100 ? 607 87?
Sitten 10,4 20,2 14,4 so 49 66
Sargans 16,3 20,0 17,4 50 45 32
Glarus 20,1 22,9 2,2 39 38 76?
Martigny 12,6 1er) 19,5 39 62 61
Altstätten 19,2 22,2 19,2 35 3 38
Rorschach 8,6 14,0 20,8 _ — —
Luzern 1.) 15,5 19,4 91 57 55
Altorf 18,7 20,7 20,3 43 40 38
Gersau 19,8 21,6 ale 35 35 43
Territet 9,8 19,7 18,9 93 50 46
Montreux 9,7 18,7 18,7 sl 46 33
Siders meldet von 1" p. an Eintritt des Föhns, und in Zermatt soll am Vormittag
heftiger Föhn geweht haben. Es bedarf kaum der Erwähnung, dass die Feuchtigkeiten
in Schwyz wahrscheinlich infolge unrichtiger Funktion des Psychrometers viel zu hoch
erscheinen, da von dort fortwährend starker Föhn gemeldet wurde.
Aus der Zusammenstellung ersehen wir deutlich, dass sich die Wirkungen des
Föhns bis zum Bodensee hin erstreckten und vom untern Wallis aus bis nach Montreux hin.
Das Wetterbulletin der Centralanstalt von S" a. des 31. Oktober zeigt in Central-
Europa fast gar keine Veränderung der Luftdruckverteilung. Das schwache Minimum
an den Küsten Norwegens und das sekundäre in Spanien bestehen noch fort, ausserdem
hat sich noch im Kanal ein entsprechendes Teilminimum gebildet.
Unsere synoptische Karte für die Schweiz von 7® a. des 31. Oktober ist denn
auch nahezu identisch mit derjenigen des Vorabends; doch ist im Südosten das Baro-
a Re
meter um 1 mm gefallen und daher der Druckgradient über die Alpen hin entsprechend
geschwächt worden. Es erscheinen demzufolge auch die Winde im Allgemeinen und
besonders im Föhngebiet schwächer, was ein Nachlassen der Föhnwirkungen zur Folge
hatte.
Da indessen nach unserer synoptischen Karte von 1" p. des 31. Oktober bis zu
diesem Termin ein neues Fallen des Barometers um 1 mm im Nordwesten stattfand,
während im Tessin der Druck derselbe blieb, so hat diese neue Verstärkung des
Gradienten auch eine erneute Zunahme der Windgeschwindigkeit besonders in der Central-
Schweiz und damit ein Wiederaufleben des Föhns bewirkt.
Unsere synoptische Karte für 9" p. des 31. Oktober ist von derjenigen für 1" p.
nur dadurch verschieden, dass im Nordwesten der Druck stellenweise wieder etwas ge-
stiegen, im Appenzellerland dagegen etwas gefallen ist und so die Winde sich hier
verstärkt haben, in der Centralschweiz aber etwas schwächer geworden sind. Wie sich
der Föhn dazu verhält, ergiebt sich am besten wieder aus der nachstehenden Zusammen-
stellung der Temperaturen und Feuchtigkeiten im Föhngebiet.
1892 Temperatur Feuchtigkeit
31. Oktober 7u jı gh 7h 1h gu
h Pilatus 159,9 16°,7 14°,7 60% 57% 62°/o
Rigi-Kulm 17,6 17,4 16,2 53 53 55
Gähris 18,5 21,5 18,5
Beatenberg 18,4 21,0 16,2 43 49 47
Ober-Yberg 19,8 20,9 17,0 34 35 49
Wildhaus 16,9 21,9 ll - =
Guttannen 19,2 18,4 17,0 49 47 51
Engelberg 16,6 19,1 17,4 48 45 43
Brünig 19,8 20,1 17,7 47 47 Sl
Elm ala! 20,8 17,9 38 32 35
Einsiedeln 19,1 21,3 16,9 34 34 50
Auen 14,6 Al 17,3 57 33 47
Heiden 20,4 23,0 20,1 21 16 15
Gurtnellen 19,2 19,0 17,0 93 92 55
St. Gallen 153 24,1 18,0 54 31 43
Haidenhaus 15,3 19,6 16,8 56 57 51
Chur 10,4 20,0 2,7 71 39 65
Meyringen 20,3 21,5 19,2 72 75 64
Siders 14,4 20,2 15,4 60 38 67
Schwyz 13,4 22,0 19,0 96? 59? 1002
Sitten 13,8 22,0 16,2 65 35 —_
Sargans 12,7 22,6 16,6 62 38 50
— 60
1592 Temperatur Feuchtigkeit
31. Oktober zh 1" gh zu 1b 9h
Glarus 130,7 220,7 192,9 720/ 34%/0 46°/o
Martigny 15,9 22,3 1585 74 59 83
Zürich 9,1 19,8 144 53 45 52
Altstätten 19,2 23,4 20,5 35 26 30
Rorschach 10,8 16,0 20,4 _ — _
Luzern 7,6 20,2 13,9 97 25 54
Altorf 19,9 21,1 19,0 38 39 41
Gersau 15,8 21,8 19,1 69 32 39
Montreux at 15,7 7) 45 54 38
Der Wolkenzug ist an diesem Tage im allgemeinen ein mehr südlicher geworden.
Während die vollständige Bedeckung des Himmels und der Regen im Tessin den
ganzen 31. Oktober fortdauert, hat sich dagegen der Himmel im Norden und Osten
der Schweiz bis um 7a. dieses Tages aufgeheitert, um Mittag sich wieder mehr be-
wölkt, bis um 9% p. aber im mittleren Rheinthal und untern Rhonethal sowie in der
Centralschweiz neuerdings aufgehellt. Ausser im Tessin regnet es zur Zeit dieses
Termins auch noch in Genf, Grächen und Leuck.
Nach dem Wetterbulletin der Centralanstalt von S"a. des 1. November hat
sich die Hauptdepression von der Küste Norwegens am Vortage bis zum weissen Meer
hin fortgepflanzt und die beiden Minima vom Canal und über Spanien haben sich zu
einer langgestreckten Depression über Frankreich, den Niederlanden und dem westlichen
Teil von Deutschland vereinigt. Im Osten und Südosten der Schweiz aber bleibt unter
geringer Abnahme der höhere Luftdruck noch bestehen. Die Winde sind überall
schwach, nur im nordwestlichen Frankreich haben sich frische Nordwinde eingestellt.
rm
Unsere synoptische Karte von T"a. des 1. November lässt gegenüber dem
Vorabend eine allgemeine Abnahme des Luftdrucks von 2 mm ohne erhebliche Ver-
änderung in der Verteilung desselben erkennen und dementsprechend halten auch die
stürmischen Winde im Föhngebiet nahezu unvermindert an.
Bis um 1"p. des 1. November tritt weder absolut noch relativ eine merkliche
Aenderung in den Luftdruck- und Windverhältnissen ein und somit auch nicht in der
Erscheinung des Föhns.
Dagegen zeigt unsere synoptische Karte von 9" p. des 1. November eine Zu-
nahme des Luftdrucks um 2 mm im nordwestlichen Teil der Schweiz und im äussersten
Süden des Tessins eine Abnahme um denselben Betrag, also eine erhebliche Verminderung
des Gradienten, die denn auch eine Abschwächung der Winde und des Föhns stellen-
weise bis zu gänzlichem Aufhören desselben zur Folge hatte, wie des Näheren aus der
folgenden Tabelle ersichtlich ist.
il
1592 Temperatur Feuchtigkeit
1. November zu 11 gh 7 ih 9h
Pilatus 140,3 14°,5 ne 70%0 69% 72%0
Rigi-Kulm 15,4 14,2 12,4 66 69 84
Gäbris 18,5 1765 14,5
Beatenberg 15,4 18,7 11112 62 40 67
Ober-Yberg 17,0 18,5 11,8 50 44 56
Guttannen 12,8 14,7 15,4 67 55 50
Engelberg 14,2 15,0 13,6 s0 37 47
Brünig NER) 18,8 1 52 48 54
Elm 19,4 16,6 14,8 34 42 40
Einsiedeln 14,5 18,7 12,1 60 43 70
Auen 18,3 18,2 15,0 44 37 41
Gurtnellen 14,0 iv 15,2 79 59 58
Heiden 18,5 19,2 16,0 24 24 24
St. Gallen 20,4 20,2 13,9 32 3 64
Haidenhaus 18,6 18,0 14,4 48 62 63
Chur 15,3 14,7 9,9 55 60 S6
Meyringen lmlar 19,6 1789 73 73 69
Siders 13,0 15,4 13,2 so 87 7
Schwyz . 19,2 19,8 16,4 100 76 98
Sitten 13,6 17,6 11,6 84 68 78
Sargans 15,4 16,4 13,6 70 BR) 60
Glarus 14,5 20,1 16,1 za 40 51
Martigny 13,8 17755 12,3 18 75 79
Zürich 14,2 16,8 8,8 56 58 97
Altstätten 14,4 19,3 17,0 59 42, 34
Rorschach 19,4 21,2 10,0 — _ —
Luzern 12,0 17,0 10,1 65 53 17
Altorf : 18,3 19,2 ale! 43 35 41
Gersau 20,1 19,1 12,2 3 3 74
Montreux 16,7 17,8 12,1 44 41 65
Wir ersehen hieraus, dass bis zum Abend auf Rigi-Kulm und Pilatus, in Beaten-
berg, Ober-Yberg, Eimsiedeln, Schwyz, Luzern, Gersau, dann auch in Chur, Sargans,
Rorschach, St. Gallen, Haidenhaus, Zürich, Sitten, Martigny und Montreux der Föhn
ganz oder nahezu verschwunden ist. In der T'hat meldet Montreux Föhn bloss bis 2" p.
Gersau bis 7tp., Glarus noch für 1"p., für 9" p., aber nicht mehr. Auf dem Brünig
wird nur um 7" a. bei stürmischem SSW Föhn angegeben, um 1"p. weht dort
stürmischer Nordost und um 9"p. schwacher WSW; die Stationen Elm und Siders
melden noch zu allen drei Terminen Föhn, der am letztern Ort die Richtung von
BB
Nordost einhält. Offenbar dauert derselbe um 9"p. auch noch an in Auen, Heiden,
Altstätten, Gurtnellen, Altorf, Meyringen, Guttannen.
Am Morgen des 1. November ist der Himmel nirgends hell, ja sogar vorherrschend
ganz bedeckt, und es regnet fast auf allen Stationen im Süden bis zu den Pässen herauf,
auch im ÖOberwallis bis herunter nach Siders, in Chur, Andermatt, Göschenen, Gurt-
nellen, Guttannen, Engelberg, Lausanne und Neuchätel. Bis um Mittag hellt sich der
Himmel nördlich von der Alpenkette, besonders im Westen, auf und am Abend ist es
unter dem Einfluss vorherrschender nördlicher Winde da durchweg ganz hell geworden
und nur im Tessin, Engadin und bei Genf bleibt der Himmel bedeckt. Um 1 Uhr
regnet oder schneit es auf dem St. Bernhard, Bernhardin und Julier, im Tessin und
obern Engadin, in Splügen und Elm, 9"p. a. ausser im Tessin und untern Engadin auf
dem Bernhardin und Chaumont, in Genf und in Sursee.
Bis zum Morgen des 2. November hat sich nach dem Bulletin der Centralanstalt
zwar ein neues Minimum vom Ocean her Irland genähert; indem aber ein Teilminimum
im Ligurischen Meer sich entwickelt und über Spanien und Südfrankreich der Luftdruck
stark gestiegen ist, sind trotz des im Südosten noch anhaltenden höheren Drucks die
Bedingungen für den Föhn aufgehoben, der denn auch in der That am Morgen des
2. November überall verschwunden ist und schwachen westlichen Winden mit Regen
Platz gemacht hat. Während wir um 9"p. des 1. November zwischen Locarno und
Gersau noch eine Druckdifferenz von 6,7 mm hatten, beträgt sie um 7"a. des 2. Nov.
nur noch 0,6 mm. .
Dieser Herbstföhn schliesst sich also in semem Verhalten vollständig an die be-
trachteten Frühlingsföhne und den Winterföhn an und dasselbe gilt auch von den
Barometerdifferenzen höher und tiefer gelegener Stationen im gleichen Thal, wie nach-
stehende Tabelle zeigt:
98. Oktober 39. Oktober 30. Oktober 31. Oktober 1. November
1892 7h 1h 9h 7h 1h 9h 7h ih gh 7h 1h gh 7h 1h gh
mm
Glarus— Elm 1,7 10 03 08 -16 -1,9 -1,27 -1,5 -31 -12 -2,4 -1,8 -0,9 -0,7 -0,6
„ —Auen 11 02 03 05 -0,7 -1,0 -0,9 -1,0 -1,1 -0,3 =1,1 -0,8 -0,2 -0,5 -0,2
Altorf-Göschenen -0,4 -237 -3,3 -1,0 -2,6 -1,4 -2,1 -2,7 -16 -14 -15 -1,1 -1,5 -2,6 -0,4
Ehe ich nun zu einer Zusammenfassung der Untersuchungsresultate dieser fünf
Föhnstürme und des Winterföhns vom 13. Januar 1895, den Herr Billwiller seiner
Zeit in ähnlicher Weise untersucht hat, übergehe, halte ich es für nötig, an der Hand
der vorliegenden Daten die Zuverlässigkeit unserer Barometer-Reduktionen auf das
Niveau von 500 m für höhere Stationen während der Föhne noch näher zu diskutieren
Beim Ziehen der Isobaren habe ich nördlich und südlich von der Alpenkette allerdings
die reduzierten Barometerdaten für Hochstationen wie Chaumont, Pilatus, Rigi, Säntis,
- 9 —
Monte Generoso, wenn sie erheblich von denen der benachbarten Tiefenstationen ab-
wichen, als unsicher nicht berücksichtigt, im Gebirge selbst aber war ich zu dem Ende
doch auf die Daten hochgelegener Stationen angewiesen, und es frägt sich daher, inwie-
fern da die Reduktionen trotz der bedeutenden Störung des Gleichgewichtszustandes der
Atmosphäre zur Zeit der Föhnerscheinungen noch zuverlässig seien oder mit andern
Worten die darnach gezogenen Isobaren, wie sie in unsern synoptischen Karten kom-
parieren, Gültigkeit haben. Zur Beantwortung dieser Frage habe ich in der nach-
stehenden Tabelle für die vier letzteren Föhne die Differenzen der auf 500 m reduzierten
Barometerstände von einer Zahl von Kombinationen hochgelegener und benachbarter
tieferer Stationen zusammengestellt, wobei das positive Vorzeichen höhere Stände der
oberen Station bezeichnet.
Differenzen der auf 500 m Höhe reduzierten Barometerstände für Kombinationen
benachbarter hoher und niedriger Stationen:
Chaumont Rigi-Kulm Beatenberg St. Bernhard M. Generoso Uetliberg
1128 m — 17S7 m — 1150 m — 3478 m — 124m — S7Am —
Neuchätel Gersau Interlaken Martigny Lugano Zürich
1872 Termin 488 m 440 m 571 m 4S0 m 275 m 4S0 m
mm mm mm mm mm mm
6. März ea. —1,4 0,5 — 3,4 — 2,3 1,4 —1,5
Ep 1-06 1,9 — 24 0,3 1,8 15
sh P- — 2,9 —1,2 — 1,3 0,5 —0,8
7. März Ü —0,8 21 —2,2 — 0,1 0,6 —0,7
1 0,4 3,4 —1,7 2,9 0,9 — 0,0
9 0,5 2,8 5 0,7 1,8 206
8. März 7 0,0 3,2 —1,3 — 0,9 1,2 0,4
1 0,4 3,5 —0,8 0,8 1% 0,1
9 0,4 3,1 2,0 0,9 2,3 Fe
9. März 7 —0,7 24 a A 2,1 N)
1 —0,2 39 — 2,0 3 1,6 —0,3
9 03 2,8 9,4 0,8 1,5 25
Säntis Säntis
2467 m — 2467 m —
idem — Vitznrau — Thun idem Wallenstadt Ebnat
1885 440 m 565 m 439 m 647 m
30. Januar A 1,0 0,1 — 1,8 4,5 2,5 2,8
1 2,3 0,5 —0,6 5,9 4,6 4,3
1) 5 28 —0,3 6,7 SH 3,6
31. Januar 7 4,3 2,9 0,9 6,4 2,4 5,5
1 2,6 2,2 0,4 42 3,2 aut
9 13 1.7 0,8 3,5 1,6 2,7
a >
Chaunont Rigi-Kulm Beatenberg N. Bernhard Süntis Säntis
1125 m — UST m — 150m — Him— 2167 m — 2167 m —
Neuchäfel \itznan Thun Nartigny Wallenstadt Khnat
48 m 40 m 565 m 43) m 4139 m 619 m
1855 Termin mm mm mm mm mm mın
1. Februar ua. 2,4 iR 0,1 San 2,6 1,6
In, 2,2 2,6 — (0,2 3,2 4,1 5,1
Yon: 2,1 1,4 0,1 2,7 2,4 9,6?
2. Februar 7 1,3 1,4 0,9 2,4 2,6 14,2?
1 2,1 1,9 0,7 6,2 4,5 10,4?
a 24 0,7 8,3 45 0,3?
3. Februar 7 3,6 4,8 0,3 6,0 6,4 —5,3?
1 2,5 ie: 42 A ro
9 aa eg
N. Generoso Säntis Pilatus
1610 m — 300 m — 26T m —
idem — dersau idem idem Lugano Ebnat Luzern
1592 440 m 275 m 649 m 451 m
18. August 7 —1,1 — 0 —() 3) 1,0 —1,0 —(,6 — 3,0
1 —0,1 1,4 0,6 1,4 0,4 tal —0,4
9 LAW 0,6 0,6 1A es] ;
19. August 7 2 0,0 — N) ıl 0,1 —1,7 07 —1,4
I 08 11 1,4608 9803 0 ee
) — 2,0 —0,2 0,0 1,2 —0,9 0,0 —2,1
Säntis
2300 m —
idem idem idem idem idem Gäbris idem
1255 m
28. Oktober 7 —2,1 —2,0 —1,1 3,8 —1,9 ilzil — 9,1
1 — 1,5 —0,2 0,1 4,9 — 1,0 —(0,2 —1,9
Dee 0,4 a ee
29. Oktober 7 —11 0,0 0,2 3,6 —1,3 0,8 —1,0
ee 0,1 A ei)
gr en 2,2 1,6 Bene 0,4 14
30. Oktober 7 0,5 1,4 1,2 6,3 —0,4 0,8 0,2
it 0,2 1,6 le 7,6 0,0 0,7 0,8
9 0,0 91 91 8,1 0,1 1,5 1,7
31. Oktober 7 0,3 1,8 1,4 7,2 —0,2 1,0 1,5
1 0,5 0,3 17 832 —02 91 2,3
9 0,5 1,9 1,4 6.85.50, 1,6 1,4
1. November 7 0,2 2,0 0,8 5,9 2,0 0,9 1,4
1 0,4 1,2 1,4 Bl 0,0 1,3 0,9
9 —0,2 — 0,1 0,7 5,1 1,2 — (Nil —0,3
—- m —
Aus dieser Tabelle ergiebt sich zunächst in Uebereinstimmung mit dem S. 12
bereits gezogenen Schluss, dass gemäss dem Vorherrschen der positiven Vorzeichen der
Differenzen, die Reduktionsgrössen für die hohen Stationen durchweg zu hoch aus-
gefallen sind.
Für Kombinationen von Stationen, die beide gar nicht oder in ähnlicher Weise
vom Föhn beeinflusst erscheinen, wie Chaumont— Neuchätel, Monte Generoso— Lugano,
Pilatus— Luzern, Uetliberg— Zürich, Beatenberg— Thun, erreichen die Barometerdifferenzen
selbst für 1600 m Höhendifferenz durchweg keine höhern Werte als +2 mm; bei Rigi-
Kulm-—Gersau (resp. Vitznau) mit 1300 m Höhendifferenz und Beatenberg—Interlaken
mit 600 m Höhendifferenz sind die höheren Barometerdifferenzen im März 1872 wahr-
scheinlich auf fehlerhafte Barometerkorrektionen zurückzuführen; die bedeutenden, bis
S mm gehenden Barometerdifferenzen der Kombination St. Bernhard—Martigny mit
2000 m Höhenunterschied dürften zum Teil der lokalen Druckverminderung durch den
Föhn an der untern Station, zum Teil fehlerhaften Barometerkorrektionen — das
Jahresmittel für 1892 von Martigny ist um 1,3 mm niedriger als auf dem St. Bernhard
und die Barometerdifferenzen im März 1872 sind viel kleiner als die vom Januar 1885
und Oktober 1892, allerdings auch diejenigen vom August 1892 — und nur bis zu
einem Betrag, wie wir ihn bei Säntis-Wallenstadt!) mit gleichem Höhenunterschied
finden, d. h. bis etwa zu {mm einem wirklich zu grossen Wert der Barometerreduktion
bei der hohen Station beizumessen sein. Hiernach kämen wir zum Schlusse, dass im
Hochgebirge zur Zeit des Föhns unsere, auf das Niveau von 500 m reduzierten Baro-
meterstände je nach der absoluten Höhe der Station um 2—4 mm zu hoch sein dürften.
Es frägt sich jetzt, welchen Einfluss ein solch eventueller Fehler auf die Gestaltung
der Isobaren im Hochgebirge resp. auf das Barometergefälle von Süd nach Nord über
die Alpen weg haben würde. Da sich die Isobaren am meisten beim Gotthard drängen,
und wir auch im ungefähren Meridian desselben nördlich und südlich tief liegende
Stationen haben, so wird es am besten sein, zu dem Ende die Druckverhältnisse über
den Gotthard hin von Süd nach Nord näher zu besprechen. In der beiliegenden Tafel I
habe ich für gewisse Terminstunden einiger ausgezeichneter Föhntage sowie auch von
Zeiten vor oder zu Beginn eintretenden Föhns die Druckgefälle der auf 500 m redu-
zierten Barometerstände einer Zahl von Stationen in der fraglichen Gegend graphisch
dargestellt, wobei die Abscissen der Kurven die horizontalen Entfernungen der Orte von
Altorf (lmm = 1 Kilometer) repräsentieren. Betrachten wir nun z. B. die Kurve von
7" a. des 31. Januar 1885 näher, so beträgt darnach der Druckunterschied zwischen
Basel und Lugano 11,0 mm; derselbe wird nur um 0,1 mm vergrössert, wenn wir die
beiden Barometerstände im Niveau von Lugano: 275 m nehmen, wobei der von Basel
!) Aus dem Vergleich der Barometerdifferenz Säntis—Wallenstadt und Säntis—Ebnat pro Januar—
Februar 1885 ersieht man sofort, dass die Barometerstände in Ebnat von 9"p. des 1. Februar an ganz
unrichtig sind, was auch bereits die Isobaren zeigten.
9
(278 m) nur eine Reduktion von 0,3 mm erfährt. Diese Differenz entspricht also der
natürlichen ohne irgend eine keduktion. Wie aber die Berücksichtigung der Höhen-
verhältnisse der Stationen ergiebt, gilt dies auch für alle nördlich von der Alpenkette
gelegenen Stationen, ausser etwa Einsiedeln, Engelberg, Pilatus und Rigi, da für jene
wegen der geringen Höhenabweichung von 500 m die Reduktionsgrössen + 15 mm
nicht übersteigen. Aber selbst die reduzierten Werte für Einsiedeln und Engelberg
schliessen sich ganz gut an die der benachbarten Stationen an und auch der Rigi zeigt
nur einen wenig zu hohen Wert. Wir können also sagen, dass auf der Nordseite der
Alpen bis nach Altorf hin unsere Kurve der Wirklichkeit sehr nahe entspricht. Auf
der Südseite gilt dies jedenfalls von Lugano bis in die Gegend von Bellinzona resp.
San Vittore hin. Nun weicht aber die Meereshöhe von Faido nicht viel mehr vom
Niveau 500 m nach oben hin ab als die von Lugano und San Vittore nach unten und
wir dürfen daher auch den reduzierten Wert von Faido bis auf emige Bruchteile des
Millimeters als sicher betrachten und entsprechend wohl auch den des sehr nahe gleich
hoch gelegenen Gurtnellen auf der Nordseite des Gotthard. Hiefür spricht auch der
Umstand, dass die 5,9 mm betragende Differenz der auf 500 m reduzierten Barometer-
stände dieser Orte (Faido—Gurtnellen) nur um 0,1 mm im positiven Sinn vergrössert
wird, wenn wir bloss das Barometer in Faido auf das 17 m tiefer gelegene Gurtnellen
reduzieren. Die Differenz der auf 500 m Höhe reduzierten Barometerstände in Airolo
und Göschenen beträgt nur 1,6 mm (Airolo—Göschenen) und wird auf 0,7 mm ver-
kleinert, wenn wir das Barometer in Airolo bloss auf das Niveau des 46 m tiefer ge-
legenen Göschenen reduzieren. Die für diese Stationen bereits über 50 mm betragenden
Reduktionsgrössen auf das Niveau von 500 m, involvieren also jedenfalls schon grössere
Unsicherheiten, vielleicht über 1 mm. Nun ist kaum anzunehmen, dass der Druck in
Airolo niedriger als der in Faido sein sollte, da jedenfalls eine gewisse Stauung der
Luft auf der Südseite des Gotthard eintritt; es könnte also höchstens Göschenen einen
zu hohen Druck aufweisen, was auch, abgesehen von der Reduktion, aus dem Vergleich
mit der vorhergehenden und nachfolgenden Kurve wahrschemlich wird, ja sogar auf
einen Beobachtungsfehler hinzuweisen scheint. Dass der Druck auf dem Gotthard nach
der Kurve geringer ist als in Airolo, ist wegen Aufhören der Stauung auf der Passhöhe
plausibel, so dass wir die reduzierten Werte für ihn und weiterhin auch für Andermatt
jedenfalls nicht als zu hoch ansehen dürfen. Auf der Strecke zwischen Faido und
Gurtnellen haben wir also sehr wahrscheinlich einen Druckabfall von 6 mm, jedenfalls
aber zwischen San Vittore und Altorf einen solchen von 7 und zwischen Lugano und
Altorf von nahe 9 mm. Fehler in den reduzierten Werten der zwischenliegenden
Stationen könnten also nur den Effekt haben, dass der Barometersturz auf dieser Strecke
zu einem steilern oder minder steilen als in unserer Kurve gestaltet und etwas nach
Süden oder Norden verschoben würde. Die allgemeine Verteilung der Isobaren in
dieser Gegend würde aber hiedurch nicht wesentlich modifiziert. Es bleibt jedenfalls
bestehen, dass der Druck im Süden der Alpen um über 10 mm höher ist als auf der
AT
Nordseite, dass er am Nordabhang der Alpen rasch bis zu einem Minimum am Vier-
waldstättersee (die Differenz Vitznau—Gersau bis Lugano beträgt nahe 13 mm) fällt,
weiterhin nach Norden wieder etwas ansteigt und sich dann bis zur nördlichen Grenze
der Schweiz ziemlich gleich erhält.
Aehnliches zeigen auch die Kurven für 1864, 1872 und 1892, wo nur nach
stärkerer Entwicklung des Föhns die reduzierten Werte für den Rigi grössere Ab-
weichungen aufweisen.
Lehrreich dürfte die nachstehende Tabelle sein, in welcher ich die Differenzen der
Barometerstände von Rigi-Kulm und Monte Generoso einmal nach Reduktion beider auf
500 m Höhe und sodann nach Reduktion derer von Monte Generoso auf die Höhe von
Rigi-Kulm wit den Differenzen der auf 500 m Höhe reduzierten Barometerstände in
Gersau und Lugano zusammengestellt habe.
Rigi-Kaln —Nonte Generoso Gersan—Lngano | Rigi-Kulm — Monte Generoso Gersan— Lugano
1757 m 2 m 40 m 5m | 1757 m 1610 m a0 m 275
beide aul N. Gemeroso heide aul 500 m Höhe heide auf II. Generoso beide aul 500 m Höhe
500 m Höhe anl Rigi-Kulm reduziert, 500 m aul Rigi reduziert.
reinziert, reduziert. Dilferenz reduziert, reduziert. Dillerenz
1172 um mm mm um 159 mm mm mm mm
62 März: 78 —4,6 —95 —40 —0,6 ISO 70 —7,5 55 — 17,4 — 0,1
5 l 3 32 5,4 0,1 m 1 —7,2 —5,2 —S,0 0,8
= 9 6,2 41 7,4 1,2 2 9 —6,5 —4,5 —6,3 —0,2
7. März 7 — 1,8 —5,7 —9,9 41 39. Okt. 7 6,9 4,9 s,2 1,3
n l —S,1 —6,0 -10,6 25 = 1 —1,3 —5,3 —7,7 0,4
- J —7,7 —5,6 —8,7 1,0 n 5) 6,9 4,9 9,3 9,4
8. März 7 6,1 4,0 sl PA) 30. Okt. 7 6,2 4,93 s,0 1,8
E 1 —6,1 —4,0 —7,9 1,5 B 1 —6,7 —4,7 —8,3 1,6
R ) —5,0 —92,S -58 0,8 5 9 —6,8 —4,3 —8,8 2,0
9. März 7 4,6 v3) 5,9 1,3 31. Okt. 7 —b6,1 —41 —S,l 3,0
x 1 5,1 3,0 6,5 177 F 1 7,0 5,0 Yes) 0,5
= h) 3,2 1,4 4,8 1,3 E ) 6,3 4,9 8,7 29
1. Nov. 7 ,2 6,2 3,2 0,0
- 1 6,0 4,0 162 1,2
= 9 —6,8 4,8 5,5 1,3
Die letzte Kolumne enthält je den Unterschied der Differenzen Gersau— Lugano
und Rigi-Kulm— Monte Generoso, beide auf 500 m Höhe reduziert. Man ersieht hieraus,
dass der Gradient über den Gotthard herüber am grössten ist für die in der Tiefe ge-
legenen, wenig von 500 m Höhe abweichenden Orte beiderseits, dass er um durch-
schnittlich 2 mm geringer wird für die ungefähr 1500 m hoch gelegenen benachbarten
Orte nach Reduktion ihrer Barometerstände auf 500 m Höhe und nochmals um 2 mm
abnimmt, wenn wir direkt die Differenzen der Barometerstände in ungefähr 1500 m
Höhe betrachten.
Immerhin habe ich beim Ziehen der Isobaren darauf Rücksicht genommen, dass
die reduzierten Barometerstände für den St. Bernhard um einige Millimeter zu hoch
sein dürften.
68° —
Trotz der Unsicherheit der Barometerreduktionen im Hochgebirge können wir
nach dem Vorigen schliessen, dass unsere Isobarenkarten auch da der Wirklichkeit
nahezu entsprechen werden. Dies gilt allerdings nur von den allgemeinen Zügen, denn
sicherlich würde bei einem reichern und stellenweise auch zuverlässigern Beobachtungs-
material im Detail sich manches anders gestaltet haben. Ebenso hätte die mir nicht
mögliche Benutzung der Daten benachbarter ausländischer Stationen gewiss mehrfach
kleine Modifikationen der Isobaren bedingt.
Die nähere Untersuchung von sechs typischen Föhnstürmen in den nördlichen Alpen-
thälern der Schweiz (den von Herrn Billwiller behandelten mit inbegriffen) gestattet
nun, die charakteristischen Eigenschaften derselben in folgenden Sätzen etwas schärfer
zu formulieren:
1. Der Föhn stellt einen durchaus stürmischen, in den nördlichen Alpenthälern
vom obern Anfang zum untern offenen Ende des Thales meistens stossweise wehenden,
also im allgemeinen von Süd nach Nord gerichteten Wind dar. Da er sich indessen
der Thalrichtung anpasst, so kann er je nach dieser bald als Südwest, Süd, Südost, ja
auch als Ost (Wildhaus, Linthkolonie) und sogar, allerdings schwächer, als Nordost
(oberes und mittleres Rhonethal) auftreten. Es dürfte kaum ein Thal am Nordabhang
der Alpen geben, in welchem nicht zeitweise der Föhn erscheint.
2. Der Föhn tritt als stürmischer Wind immer zuerst am obern Ende des Thales
auf und pflanzt sich von da in kürzerer oder längerer Zeit gegen das untere Ende hin
fort. Dabei zeigt sich zu Anfang durchweg ein vom Ausgang des Thales her wehender
schwacher Gegenwind, der auch den schon eingetretenen Föhn hie und da unterbricht.
3. Das Eintreten des Föhns ist stets von einem Fallen des Barometers, einer Er-
höhung der Temperatur und Verminderung der relativen Feuchtigkeit der Luft begleitet.
Je stärker der Föhn auftritt, um so abnormer werden diese begleitenden Erscheinungen.
Der Himmel heitert sich beim Eintreten des Föhns, wenn er nicht bereits wolkenfrei
war, gewöhnlich auf, worauf dann im Allgemeinen bald wieder mehr oder minder starke
Bewölkung erfolgt.
4. Nach ein- bis fünftägiger Dauer schlägt gewöhnlich der Föhn in sein Gegenteil
um, d. h. es tritt bei westlichen bis nordwestlichen Winden eine Erniedrigung der
Temperatur, Vermehrung der Feuchtigkeit, volle Bedeckung des Himmels und Regen ein.
Hiemit gehen wir bereits zur Erörterung der den eigentlichen Föhn in den nörd-
lichen: Thälern vorher und nachher, also zeitlich, und ebenso ausserhalb derselben, also
räumlich, begleitenden Witterungserscheinungen über.
5. Zur Zeit des Föhns zeigt sich stets über der Schweiz eine ganz abnorme Ver-
teilung des Luftdrucks. Die im Allgemeinen von Südwest nach Nordost verlaufenden
Isobaren drängen sich über dem Hochgebirge und namentlich beim Gotthard nahe zu-
sammen infolge starker Erniedrigung des Druckes im ganzen nordwestlichen Teil und
Erhöhung desselben im Südosten der Schweiz und zwar besonders im Tessin, so dass
— 69
also ein starker von Südost nach Nordwest gerichteter Druckgradient über den Alpen
entsteht. Während über der Schweiz im Jahresmittel höchstens drei ganzen Milli-
metern entsprechende Isobaren im Niveau von 500 m zu verzeichnen sind, muss
zur Entstehung eines typischen Föhns der Druckgradient über die Alpen im Niveau von
500 m so gross sein, dass z. B. zwischen Faido und Altorf die Druckdifferenz mindestens
7 mm im Winter, 6 mm im Herbst und Frühling und 4 mm im Sommer beträgt, oder
es muss der Gradient nach der mternationalen Uebereinkunft pro Aequatorgrad (111 km)
mindestens gleich 18 mm, resp. 15 mm, resp. 10 mm sein.
6. Zur Zeit des Föhns bemerken wir am Nordabhang der Alpen stets mehr oder
minder zahlreiche und stärker oder schwächer ausgesprochene lokale Druckminima, die
meistens an den Ausgängen der Thäler, aber auch in diesen selbst auftreten. Vielleicht
würden solche Minima bei genügendem Beobachtungsmaterial in allen vom Föhn heim-
gesuchten Thälern nachweisbar sein. Doch bedingen diese Mimima nicht allein den
Föhn, da sie häufig auch vor Beginn oder nach Aufhören des Föhns bestehen; es muss
jedenfalls der oberwähnte Gradient über dem Hochgebirge hinzukommen, um einen Föhn
zu erzeugen.
7. Ausser dem Föhn in den Alpenthälern finden wir zur Zeit desselben starke
Winde nur auf den Höhen des Jura und der Alpen, dagegen im Flachland der Schweiz
zwischen Jura und Alpen und besonders im Tessin meistens nur schwache Winde aller
möglichen Richtungen, unter denen immerhin dort westliche bis nordwestliche und im
Tessin südliche Winde vorherrschen.
8. Zur Zeit des Föhns drängen sich auch die Isothermen ähnlich wie die Isobaren
in abnormer Weise um das Hochgebirge. Während über der Schweiz im Jahresmittel
durchweg nur drei ganzen Graden entsprechende Isothermen, nämlich im Niveau
von 500 m von 8° im Norden bis 10° im Tessin verlaufen, zählen wir deren zu Föhn-
zeiten bis zu sechszehn, z. B. am 2. Februar 1885 solche von 0° bis 15°, wobei sich im
Süden der Alpenkette und ebenso im Flachland der Schweiz zwischen Alpen und Jura
die niedrigen Temperaturen finden und die abnorm hohen nur im eigentlichen Föhngebiet,
d. h. in den Thälern am Nordabhang der Alpen auftreten.
9. In analoger Weise wie die Temperaturen erscheinen auch die relativen Feuchtig-
keiten der Luft zur Zeit des Föhns abnorm verteilt, indem wir im den Föhnthälern
trockene Luft bis zu 20/0 relative Feuchtigkeit antreffen, während wieder im Flachland
der Schweiz nördlich von den Alpen, ganz besonders aber im Süden derselben, hohe
Feuchtigkeiten auftreten. Ausser im Sommer ist nach eingetretenem Föhn der Himmel
im Tessin gewöhnlich ganz bedeckt und die Luft mit Wasserdampf bis zur Kondensation
desselben gesättigt.
10. Das Eintreten des Föhns kündigt sich durchweg durch ein vorhergehendes un-
gewöhnlich starkes Steigen der Temperatur und Fallen des Barometers auf den Höhen-
stationen der Schweiz an, und in den Föhnthälern bemerkt man bereits stürmischen Wind
in der Höhe, ehe der Sturm ins Thal heruntersteigt resp. sich da bemerklich macht.
EI
11. Bei heftigem Föhn in den Alpenthälern zeigen sich meistens auch in den be-
nachbarten ebenern Teilen der Schweiz dem Föhn entsprechende Erscheinungen, d. h. warme
und trockene südliche Winde, welche aber nie die stürmische Heftigkeit wie dort erreichen.
12. Der Zug der Wolken oder also der Wind im den höhern Schichten der Atmo-
sphäre ist bei Föhn meistens Südwest, doch kommt häufig auch einerseits Süd und
Südost und anderseits West und Nordwest vor. Von den isolierten Berggipfeln ist auf
dem Monte Generoso Südost, auf dem Rigi Süd, auf dem Säntis Süd-Südwest und auf
dem Pilatus Südwest vorherrschend.
13. Vor Beginn des Föhns und während desselben finden wir stets ein starkes
Depressionscentrum über den britischen Inseln oder an der Westküste Frankreichs und
hohen Druck in Italien, Süd-Oesterreich, Ungarn und der Türkei, also niedrigen Baro-
meterstand im Nordwesten und Westen der Schweiz und hohen im Osten und Südosten.
Cyelonale, durchweg starke Südwestwinde wehen infolge dessen in Frankreich und
Deutschland, in Italien südliche bis östliche Winde, die aber in Norditalien am Süd-
abhang der Alpen schwach und veränderlich in der Richtung werden.
14. Der Föhn in den nördlichen Alpenthälern der Schweiz hört auf, sowie sich im
Südwesten und Westen derselben, als6 über Spanien und Süd-Frankreich, beim Fort-
schreiten des Depressionscentrums im Nordwesten nach dem Nordosten Europas der Druck
hebt oder an Stelle des hohen Druckes im Süden und Südosten ein niedriger Druck tritt.
Dies sind wohl so ziemlich alle wesentlichen Eigenschaften des typischen Föhns
und der ihn räumlich und zeitlich begleitenden Erscheinungen. Im Detail und in ein-
zelnen Fällen liesse sich noch dies und jenes beifügen, worauf wir auch gelegentlich
in der folgenden Diskussion der Theorie des Föhns noch eintreten werden.
Allerdings sind hier nur besonders stark entwickelte Föhnfälle zur Untersuchung
ausgewählt worden. Es schien mir indessen dies zur Feststellung aller wesentlichen
Eigenschaften des Föhns geboten, indem schwächere und unbestimmtere Fälle desselben
dann nur gewisse beschränkende Modifikationen der letztern, sei es in der räumlichen
Ausdehnung, sei es bezüglich des Grades ihrer Entwicklung aufweisen werden.
Theorie des Föhns.
Eine richtige physikalische Erklärung des Föhns, wenigstens was die ungewöhnliche
Erwärmung der Luft m den Thälern am Nordabhang der Alpen trotz niedriger Temperatur
und hoher relativer Feuchtigkeit derselben auf den Höhen betrifft, hat Helmholtz in
seiner populären Vorlesung, gehalten zu Frankfurt a./M. und Heidelberg im Februar 1865,
„Ueber Eis und Gletscher“ ') mit folgenden Worten gegeben: „In einer Luftmasse
1) H. Helmholtz, „Populäre wissenschaftliche Vorträge“ S. 97. Braunschweig bei Vieweg. 18565; siehe
auch: J. Hann, Neue Arbeiten über den Föhn II. Oesterr. Zeitschrift für Meteorologie Bd. III, S. 293,
Anm. 2. Wien 1868. In dem von Hann an dieser Stelle eitierten Referat Tyndalls über den obigen Vor-
trag (Philos. Magaz. Dez. 1865) ist die Helmholtz’sche Erklärung des Föhns nur ganz kurz, ohne eigenes
Zuthun, reproduziert und verlohnte daher kaum die Erwähnung.
nämlich, welche sich ausdehnt, verschwindet ein Teil ihres Wärmevorrats, sie wird
kühler, wenn sie nicht neue Wärme von aussen aufnehmen kann. Umgekehrt wird
durch erneutes Zusammendrücken der Luft dieselbe Wärmemenge wieder erzeugt,
welche durch die Ausdehnung verschwunden war. Wenn also zum Beispiel Südwinde
die warme Luft des Mittelmeeres nach Norden treiben und sie zwingen, zur Höhe des
grossen Gebirgswalls der Alpen hinaufzusteigen, wo sich die Luft, entsprechend dem
geringeren, durch das Barometer angezeigten Luftdrucke, etwa um die Hälfte ihres
Volumens ausdehnt, so kühlt sie sich dabei auch sehr beträchtlich ab — für eine mitt-
lere Höhe des Gebirges von 11000 Fuss um 16 bis 25° R. je nachdem sie feucht oder
trocken ist — und dabei setzt sie auch gleichzeitig den grössern Teil ihrer Feuchtig-
keit als Regen oder Schnee ab. Kommt dieselbe Luft nachher auf der Nordseite des
Gebirges als Föhnwind wieder in 'Thäler und Ebenen hinab, so wird sie wieder ver-
dichtet und erwärmt sich auch wieder. Derselbe Luftstrom also, der in den Ebenen
diesseits und jenseits des Gebirges warm ist, ist schneidend kalt auf der Höhe und
kann dort Schnee absetzen, während wir ihn in der Ebene unerträglich heiss finden.“
Öbschon diese Erklärung, was den Föhn betrifft, in einigen Punkten nicht ganz zu-
treffend ist und namentlich auch den grossen Unterschied in der relativen Feuchtigkeit
der Luft diesseits und jenseits des Gebirges als Konsequenz nicht betont, so führte sie
doch das Hauptprinzip der Abkühlung der Luft durch Dilatation und der Erwärmung
derselben durch Kompression in die Theorie des Föhns ein. Dass die Erwärmung
beim Herabsinken der Luft in die Alpenthäler diesseits dieselbe relativ sehr trocken
mache, hat Herr Hann in seinem Artikel „Zur Frage über den Ursprung des Föhn‘ !)
ausgesprochen, in welchem er über die Wirkung der Dilatation und Kompression der
Luft fast genau dasselbe wie Helmholtz sagt. In der Anm. auf S. 261 heisst es näm-
lich: „Wird ein trockener Luftstrom gezwungen, z. B. zur Gipfelhöhe der Berner-Alpen
(11-—12000‘) aufzusteigen, so kühlt er dabei um etwa 25° R. ab, sinkt er drüben wieder
ins frühere Niveau hinab, so wird eine gleich grosse Erwärmung eintreten. Bei einem
feuchten Luftstrom würde die Abkühlung nur 16° betragen und seine Wärme am jen-
seitigen Fuss des Gebirges dementsprechend höher sein?). Bestimmter spricht sich Hann
ein Jahr später in seinem Aufsatz: „Der Föhn in den österreichischen Alpen“ °) aus,
!) Oesterr. Zeitschrift für Meteorologie Bd. I, S. 261. Oktober 1866.
2) Die auffallende Uebereinstimmung dieser Erklärung mit der von Helmholtz gegebenen wird erst
dadurch verständlich, dass sie Hann, wie er erst S. 294 des III. Bandes der österreichischen Zeitschrift in
Anm. 2 mitteilt, der Schrift von Helmholtz entlehnt hatte. Später (Deutsche meteorol. Zeitschrift 1885,
S. 3095) hat Herr Hann darauf aufmerksam gemacht, dass eigentlich schon James P. Espy in seinen
Schriften von 1857, ja zum Teil sogar bereits 1841 Sätze ausgesprochen hat, welche freilich ohne An-
wendung der mechanischen Wärmetheorie doch bereits eine vollständige Theorie der Föhnerscheinungen,
wie sie später Helmholtz und Hann aufstellten, enthalten haben. Diese Stellen von Espys Schriften sind
indessen ebenso wie die eitierte aus Helmholtzs Vorträgen seiner Zeit unbeachtet geblieben.
°) Oesterr. Zeitschrift Bd. II, S. 433. Oktober 1867.
woher
wo er unter Beibringung von Beobachtungsdaten in den österreichischen Alpen, besonders
in Bludenz (S. 440 und folg.), eine präzisere Erklärung des Föhns daselbst nach den
obigen Prinzipien giebt.
Eine vollständige Charakterisierung und Erklärung des Föhns in den
Schweizer-Alpen habe ich im Jahr darauf in meiner Schrift: „Ueber Föhn und Eis-
zeit“ (Rektoratsrede gehalten in Bern am 16. November 1867) und im Nachtrag dazu
„Der Schweizer-Föhn* (Bern 1868) gegeben, in denen ich die Resultate meiner Unter-
suchung von 37 Föhnwinden im Zeitraum vom 1. Dez. 1863 bis 30. Nov. 1866 auf
Grundlage der drei ersten Jahrgänge der Beobachtungen der schweizerisch meteoro-
logischen Stationen in Verbindung mit dem internationalen Wetter-Bulletin des Pariser
Observatoriums mitteilte. Leider war es mir damals nicht vergönnt, diese Untersuchung
meiner Absicht gemäss vollständig zu publizieren. Ich bemerke daher hier nur noch,
dass ich schon damals aus der Theorie die Wahrscheinlichkeit einer Föhnerscheinung
unter gewissen allgemeinen Witterungsverhältnissen auch auf der Südseite der Alpen
folgerte und dann auch die Existenz dieses, von mir zum Unterschied als Nordföhn
bezeichneten Windes aus den vorliegenden Beobachtungen in 6 Fällen nachweisen konnte.
Ebenso habe ich dort eine physikalische Erklärung des paradoxen Phänomens, dass der
Föhn aus der Höhe herabkommt und stets am hintersten Ende des Thales beginnt, ja
dort fast am stärksten tobt, zu geben versucht (siehe S. 23 der Rektoratsrede und aus-
führlicher S. 25—28 des Nachtrags oder S. 30 und 69—72 der gemeinsamen Ausgabe,
Bern bei Jent & Reinert 1868).
Im Jahre 1868 erschien sodann die Schrift von L. Dufour „Recherches sur le
feehn du 23. Sept. 1366 en Suisse“'), worin derselbe sehr ausführlich diesen speziellen
Föhn behandelte und auf S. 58 die Hann’schen Anschauungen über die Trockenheit des
Föhns vollständig adoptierte.e Herr Dufour hat bei Abfassung seiner Schrift meine
Rektoratsrede noch nicht gekannt und konnte sich daher nicht auf dieselbe beziehen.?)
Dagegen war es mir vergönnt, mich in meinem später verfassten Nachtrag S. 24 (S. 68
der gemeinsamen Ausgabe) bereits auf seine Untersuchung stützen zu können.
In seinem Artikel: „Ueber den Föhn in Bludenz“®) hat später Herr Hann die
Theorie des Föhns noch eingehender als vorher an der Hand der Beobachtungen ent-
wickelt. Nur in einem Punkt ist seine dortige Erklärung der Vorgänge beim Föhn
ungenügend, nämlich was die Ursache des Herabstürzens des Windes in die T'häler
betrifft, von der Herr Hann hier zum erstenmale spricht. S. 435 (S. 20 des Separat-
abdrucks) sagt nämlich Herr Hann: „Man hat früher Schwierigkeiten gefunden, das
Herabsteigen des Föhn in die innersten Alpenthäler zu erklären und noch ganz neuerlich
hat Herr Hebert in einer sonst sehr verdienstlichen Arbeit eine sehr künstliche und
!) Bulletin de la Societe vaudoise des sciences nat. vol. IX. No. 58. 1868
?) Siehe S. 11 und 12 meiner eitierten Schrift: „Der Schweizerföhn‘ (od. S. 55 der gemeinsamen
Ausgabe von: „Ueber Föhn und Eiszeit“ und dem Nachtrag dazu „Der Schweizerföhn.*“
°) Sitzungsberichte der Wiener Akad. Bd. LXXXV. II. Abt. März 18832.
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gewagte Hypothese aufgestellt, um das Auftreten des Föhn in den Alpenthälern zu
erklären. Herr Wild hat früher eine saugende Wirkung des über die Alpenkämme
hinbrausenden Sturmes angenommen, welche aber eher einen aufsteigenden Luftstrom in
den Thälern erzeugen müsste. In neuerer Zeit hat Herr Billwiller diese scheinbare
Schwierigkeit auf die einfachste Weise durch den Hinweis auf die natürlichen Kon-
sequenzen eines Luftzuflusses gegen die atlantischen Depressionsgebiete hinweggeräumt
(Zeitschrift für Meteorologie 1878 Bd. XII p. 319).*“ Auf die Zusendung seiner Ab-
handlung schrieb ich damals von Petersburg aus unterm 5/17. Juni 1882 an Herrn
Hann gemäss der mir vorliegenden Kopie des Briefes Folgendes: „Ihre interessante
Abhandlung über den Föhn in Bludenz, für deren Zusendung ich bestens danke, habe
ich gelesen, bin aber mit Ihrer Ansicht auf S. 20 über die Erklärung des Herabkommens
des Föhns in den Alpenthälern nicht einverstanden, sondern muss sogar, gestützt auf
Ihre eigene Untersuchung S. 18 über den Gradienten in der Höhe und Tiefe nur um
so mehr an meiner Ansicht festhalten. Herr Billwiller hat in seiner Abhandlung
meines Erachtens nichts Neues gebracht, was nicht Dove und ich (siehe $. 24 meiner
ersten Schrift) bereits gesagt hätten. — Leider bin ich auch jetzt anderweitig so sehr
in Anspruch genommen, dass ich auf eine Klarstellung der ganzen Frage augenblicklich
nicht eintreten kann. Jedenfalls haben Sie die Stelle S. 27 meiner zweiten Schrift
(S. 71 der gemeinsamen Ausgabe) übersehen, wo ich darauf aufmerksam mache, dass
der Föhn, resp. der thalabwärts gerichtete Wind immer zuerst hinten im Thale auftritt,
von dort gegen den Ausgang desselben fortschreitet und dabei durchweg mit einer
unmittelbar vorhergehenden, von der Oeffnung des Thales gegen seinen Grund hin
fliessenden Strömung zu kämpfen hat. Das ist entscheidend wie die Beobachtung der
Vorgänge in einem Regenmesser bei Schneefall mit Wind. Die Schneeflocken gehen
auf der dem Winde zugewandten Seite sofort in die Tiefe herunter und dann grössten-
teils auf der andern Seite wieder herauf und heraus.“
Meine bezügliche Erklärung in der Rektoratsrede, die Herr Hann angreift, lautet
(S. 28 resp. 30): „Einer weitern, gegenwärtig allgemein bekannten, weil bereits viel-
fach praktisch verwerteten Thatsache zufolge wird in einem oben offenen, sonst aber
abgeschlossenen Raum jedesmal die Luft verdünnt, wenn ein kräftiger Luftstrom über
den Rand der Oeffnung hinstreicht. Dies wird auch mit der in unsern innern Alpen-
thälern stets mehr oder minder abgeschlossenen Luft geschehen, wenn ein heftiger Sturm über
die einschliessenden Gebirge hinbraust. Die Folge davon ist aber, dass dieser Luftstrom
in den durch die entgegenstehende Gebirgswand vor ihm geschützten Raum hinein
aspiriert wird, also der Sturm nach und nach auch in das Thal heruntersteigt.“ Von
einer saugenden Wirkung des über die Alpenkämme hinbrausenden Sturmes ist also bei
mir nicht die Rede, wenn aber Herr Hann eine solche als Ursache der Verdünnung
der Luft im Thal annehmen zu müssen glaubte, so würde sich ein allfällig demgemäss
aufsteigender Luftstrom jedenfalls nur auf den Anfang des Föhns beschränken, und wir
wissen nicht, ob nicht zuerst etwas derartiges geschieht.
10
ee Be
Da das Heruntersteigen des Föhns im Thalgrund zur Zeit noch den
einzigen unklaren Punkt in der Föhntheorie bildet, so halte ich es für geboten, hier
etwas näher darauf einzutreten. Rekapitulieren wir zunächst einige bezügliche
Thatsachen.
Im $ 18 seiner Schrift über den Föhn vom 23. September 1866 erwähnt L. Du-
four drei Fälle, wo der Föhn im Grunde von Thälern als direkt von Höhen bis zu
2500 m herunterkommend beobachtet wurde.') Herr Berndt eitiert in seinem Werk über
den Föhn 8. 124 folgende Aeusserung von Fuchs: „Im Juli 1877 erlebte ich in
Engelberg einen mehrtägigen Föhnsturm. Die Luft stürzte damals über alle die Berge
vom Surenenpass an über Spanörter und Titlis hinweg in furchtbarer Gewalt in das
geschlossene, aus einem See entstandene Thalbecken herab und tobte in dem Kessel in
der wildesten Weise durcheinander, indem die von Süd, Südost und Südwest herab-
kommenden Windstösse allerwärts anprallten und sich durchkreuzten.“ Nach derselben
Quelle 8.65 hat Kohl in seinen Alpenreisen das Eintreten des Föhns im Thal zwischen
Guttannen und der Handeckstufe folgendermassen geschildert: „Je weiter wir kamen,
desto mehr Spuren zeigten sich von dem schlechten Wetter, das auf der Grimsel
herrschte. Kleine Wolken und Nebel flogen, selbst als wir in der Tiefe noch etwas
Bise oder Nord hatten, mit ausserordentlicher Hast über unsern Köpfen hin. Der Föhn
haust in den oberen Regionen, sagte unser Führer, und da ist sicher weiterhin schlecht
Wetter. Weiter hinauf hörte die Bise ganz auf und es kam uns ein warmer Stoss
Föhnwind entgegen, der jedoch bald wieder von der Bise verdrängt ward. Als wir
noch weiter stiegen, wechselten warmer Föhn und kalte Bise Welle auf Welle, Schlag
auf Schlag. — Ueber unseren Köpfen stand ein grauer Wolkenbogen, der die Grenze
der Föhn- und Bisherrschaft bezeichnete. Ueber diesem scheinbar ziemlich festen Bogen
wurden einzelne Wolkenflocken rasch hinweggetrieben, so dass es also schien, als ob in
den höhern Regionen der Föhn die Oberhand hätte. Der Thalwinkel nach der Grimsel
zu war sehr finster, abwärts in der Ferne lächelte Sonnenschein. Man sollte nun
glauben, dass, wenn ein Sturm erst angefangen habe, aus dem einen Ende eines Thales
herabzuwüten, er auch bald nach unten wie ein Wasserfall hinabgeflossen sein müsse.
Wir erwarteten jeden Augenblick, dass dies geschehen und der Föhn über uns herfallen
!) Bovernier (val d’Entremont, entre Sembrancher et Martigny) est au pied du Catogne au NNO et
protege semble-t-il par cette sommit& (haute de 2500 m) de tout courant venant du midi. Le fehn y a
regne avec violence le 93 et, d’apres les t&moignages concordantes de plusieurs personnes, le courant
tombait direetement du Catogne, il ne venait point dans le sens de la vallee c’est-a-dire de Sembrancher. —
La vallee des Ormonts se termine par un cul-de-sac, le Greux de Champ, domine au S et au SE par
l’enorme massif des Diablerets, dont les sominets forment un espece de colossale enceinte a 2000 m en-
viron au-dessus du fond de la vallee. Or le foehn a commenc&e ä soufller dans la nuit du 22 au 23
preceisement dans ce fond de vallee; sa direction etait exactement S-N et s’il n'avait pas une direction
inelinee sur l'horizon, on aurait quelque peine ä comprendre qu'il atteignit ce point r&cule. — La m&me
remarque peut ötre faite pour le vallon de Frenieres, oü le vent a &t& furieux dans les parties les plus
enfoncöes, protögees au midi par les hauts chainons qui se rattachent A la chaine de la dent de Morcles.
I
werde. Statt dessen blieben wir stundenlang an der Grenze des Schlachtfeldes, wo
Föhn- und Biswellen immer abwechselten, und der dunkle Wolkenbogen hielt sich immer
über unserem Kopfe, ohne vor- oder rückwärts zu schreiten.“ Endlich will ich noch
einen Bericht über den generellen Eintritt des Föhns in Glarus, welchen Herr Dr. med.
Josua Oertly, langjähriger Beobachter daselbst, mir seiner Zeit (19. Oktober 1867)
freundlichst eingesandt hat, hier reproduzieren, da er wegen der besonderen Aufmerk-
samkeit interessant ist, mit welcher dieser akademisch gebildete Mann den im Glarner-
land bekanntlich. so heftig und typisch auftretenden Föhn viele Jahre hindurch
verfolgt hat: |
„Als allgemeine Anzeichen eines ins Thal tretenden Föhnes sind nachstehende an-
zuführen.
Im Süden an den Bergketten zeigen sich leichte, hie und da auch wieder ver-
schwindende Wolken. Ein leichter Cumulus löst sich z. B. zu einem verschwindenden
Cirrus auf. Später lagert sich festes Gewölk auf den Spitzen der Berge und wird von
einem Fremden sehr leicht für den Kamm der Berge selbst gehalten. Die Färbung
dieser Wolkenschicht, bei uns „Föhnmauer“ genannt, ist verschieden je nach dem Grade
der Beleuchtung oder der Tiefe der Wolkenmasse. Von silberner Färbung geht die-
selbe bis zu graudunklem, ja dem Nimbus sich nähernden Kolorit. Morgens und abends
ist der Horizont gewöhnlich gerötet; der Himmel ist nicht durchweg bedeckt, die
Wolken ziehen aus SO oder SW nach NW oder NO. Der erstere Zug ist der vor-
herrschende; die Form der Wolken ist durchweg als Cirri, Cirrostrati, Cirrocumuli zu
bezeichnen. Wunderschön vor allem sind die herrlichen Südbäume, womit oft der ganze
Himmel bedeckt sich findet. Gegen Norden ist blauer Himmel, doch oft ganz im
Norden dichtes, dunkles, sattblauschwarzes Gewölk sichtbar.
Auf verschiedene Weise tritt bei uns der Föhn auf. In erster Linie unterscheiden
wir den wilden Föhn und den sogen. „Dimmerföhn“; der wilde Föhn, dem oft der
zahme oder Dimmerföhn vorangeht, ist eime grossartige Erscheinung in unserem Lande.
Dunkles Gewölk bekränzt die Ränder unserer Alpen im Süden. Die Luft ist durch-
sichtig, aber noch ruhig. Oben jagen die Wolken eilig von S nach N. Unheimliches
Tosen und Rauschen in den Bergen zeigt uns die Ankunft des gewaltigen Sturmes an.
Immer tiefer sinkt der Wind, endlich im Thale angelangt, zeigt er seine Ankunft durch
Bewegung der Windfahne von Nord nach Süd an. Anfänglich mit einzelnen Stössen
durchtobt er das Thal, um endlich in einen furchtbaren, Menschen und Tiere depri-
mierenden Sturm auszuarten, der dann in abwechselnder Stärke bis zu 3—4 Tagen
andauert.
Dass der Föhn ein aus der Höhe zu Thal steigender Strom ist, ist für uns ziem-
lich unangreifbar. Elm, die letzte Ortschaft im Kleinthal, hart am Fusse der gewaltigen
Alpenkette, wird von Föhn durchrast, während eine Stunde, zwei Stunden vom Orte,
entweder Windstille oder leichter Nord herrscht. Föhn kann bis Mitlödi (Ye Stunde
von Glarus) wehen und in Glarus selbst ist nichts bemerkbar als die Föhnmauer im
76
Süden, die von Süd nach Nord ziehenden Wolken, bei ruhiger, aus Norden weisender
Windfahne. In seltenen Fällen geht der Föhn nur im Kleinthale, im Grossthale aber
nicht. Auch hat zuweilen der Wallensee Föhn, das Glarnerland aber nicht. Der aus
dem Kleinthale wehende Föhn erscheint viel heftiger, als der aus dem Grossthale.
Beim Dimmerföhn findet nur eine mässig starke südliche Luftströmung statt. Die
Berge scheinen uns näher gerückt, da die Luft bei hoher Temperatur durchsichtiger
ist. Es wechselt oft ein leichter Nordwind mit dem Südwind ab und die Windfahne
dreht sich häufig in kurzer Zeit von Nord über Ost nach Süd und umgekehrt.“
Obschon ich mit Herrn Billwiller und Hann darin einig bin, dass die Hypothese
des Herrn Hebert von der Existenz von horizontalen Luftwirbeln in den Föhnthälern,
welche nach Faye von oben nach unten fortschreitend die Luft aus der Höhe in die
Tiefe reissen sollen, wie überhaupt die ganze Cyclonentheorie des Herrn Faye als den
Thatsachen widersprechend zu verwerfen sei, so muss ich doch Herrn Hebert insofern
Recht geben, als er in der Hann’schen oder wenn man so will in der Espy-Helmholtz-
schen Theorie des Föhns ein ausreichendes Motiv für das Herabsinken der Luft
vermisst. Diese Ergänzung zur Theorie des Föhns habe ich seiner Zeit in der schon
mehrfach erwähnten Weise in meiner Schrift über Föhn und Eiszeit zu geben versucht
und mich schon damals gegen eine Erklärung dieses auffallenden Phänomens des Her-
absteigens ausgesprochen, wie sie später Herr Billwiller') aufgenommen und ein-
gehender befürwortet hat und von der eben Herr Hann im obigen Citat sagt, dass sie
diese scheinbare Schwierigkeit in der einfachsten Weise hinwegräume. S. 26 (unten)
des Nachtrags zu Föhn und Eiszeit (S. 70 unten der gemeinsamen Ausgabe) drücke ich
mich hierüber folgendermassen aus: „Man könnte aber auch als Ursache dieser
sprungweisen Erniedrigung des Luftdrucks an dem nördlichen Alpenabhang
(an welche ich nämlich meine Erklärung des Hinabsteigens des Windes anknüpfe) an
das Abfliessen der Luft nach einer nördlichen Auflockerungsstelle denken,
welches Abfliessen Herr Dove in seiner neuesten Schrift (Der Schweizer
Föhn $. 24) als Ursache des Sturmes in den Alpen aufzufassen scheint. Nun
liegt an beiden Tagen das nächste und Haupt-Depressionscentrum im Nordwesten
Europas über England und dem Kanal; dorthin müsste also wohl die Luft aus der
Schweiz abströmen. Sehen wir indessen die Beobachtungen nach, so finden wir in der
ganzen nordwestlichen Schweiz, .wo sich doch dies am auffälligsten zeigen müsste, fast nur
südwestliche Winde, im Aarethal wie z. B. in Bern und Olten sogar nordöstliche Winde
in der Tiefe und einen von Südwest nach Nordost gerichteten Wolkenzug in der Höhe.
Ferner wäre, damit im Luftdruck ein Sprung eintrete, notwendig, dass auch die Luft
aus den Alpenthälern teilweise abströme; es müsste also bei diesem Sturme der Wind
in den Thälern von Anfang an stets thalabwärts gerichtet gewesen sein und sein Ein-
tritt vom Ausgang des Thales rückwärts bis zum Thalgrunde sich fortgepflanzt haben.
!) Oesterr. Zeitschrift für Meteorologie Bd. XIII, S. 319. 1878.
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Die Erfahrung zeigt auch hier das Gegenteil. Der Föhn resp. der thalabwärts gerichtete
Wind tritt immer zuerst hinten im Thale auf, schreitet von dort allmählich gegen dessen
Ausgang hin fort und hat dabei durchweg mit einer unmittelbar vorhergehenden, von
der Oeffnung des Thales gegen dessen Grund hinfliessenden Strömung zu kämpfen.
Dieses letztere Faktum eines dem Eintritt des Föhns unmittelbar vorhergehenden Gegen-
windes scheint mir noch viel sicherer als die vereinzelten Terminsbeobachtungen am
Barometer für eine Verdünnung der Luft im Thalgrunde durch den oben über die ein-
schliessenden Bergkämme hinbrausenden Sturm zu sprechen. Es wird nämlich dadurch
im Anfang die Luft von der Oeffnung des Thales her ebenso gut aspiriert wie von oben
her, bis endlich der nach und nach herabkommende Sturm das erstere verhindert. Ich
bin übrigens weit davon entfernt, die Verminderung des Luftdrucks in den Alpenthälern
ausschliesslich dieser Verdünnung derselben durch den Sturm in der Höhe zuschreiben
zu wollen. Wenn aber am 23. Sept. 1866 der auf das Meeresniveau reduzierte Luft-
druck von Rom bis zum St. Gotthard nur um 5 mm und von Altorf bis zum Depressions-
centrum im Kanal La Manche nur um 10 mm abnimmt, während er vom Gotthard bis
zum nahen Altorf um 7 mm sinkt, so kann ich mir einen fast plötzlichen Absturz von
solchem Betrag ohne Zuhülfenahme meiner Verdünnungstheorie nicht erklären.“ —
Die hier mitgeteilten neuen Untersuchungen setzen uns jetzt in den Stand, uns viel
bestimmter, als es damals geschah, auszusprechen. Zunächst können wir mit Sicherheit
behaupten, dass das blosse Abfliessen der Luft nach dem Depressionscentrum im Nord-
westen in den Thälern nicht die Ursache des stürmischen Herabkommens des Windes
im Thalgrund sein kann.
Nehmen wir nämlich sogar an, es finde beständig, wenn auch nur vom Flachland
der Schweiz her, bis in die hinterste Thalecke im gleichen Niveau ein steigender Druck
statt, der ja allein ein Abfliessen der Luft aus dem Thal nach der Ebene hin bewirken
könnte, so wird dies nur so lange fortgehen, bis der Druck im Thalgrund demjenigen
an seiner Oeffnung oder draussen gleich geworden ist; von einer eigentlichen Verdünnung
der Luft im Thalgrunde könnte daher hiernach nicht die Rede sein, und es ist daher
auch kein Grund vorhanden, weshalb Luft von oben stürmisch ins Thal herunterfliessen
soll, denn die Luft in der Höhe ist wenigstens im Anfang nicht relativ schwerer als
die in der Tiefe. Es würde höchstens die Luft in der Höhe, wenn der Druck in ihrem
Rücken grösser ist, sich selbst in der Höhe und mit einer schwachen Neigung zum
Boden hin gegen das Flachland hin in Bewegung setzen, was ja auch in der That
geschieht.
Aber auch jene Voraussetzung ist im Allgemeinen unhaltbar, indem, wie wir ge-
zeigt haben, der Druck vor Beginn des Föhns am Ausgang des Thales stets höher ist
als in seinem Grunde und demgemäss zu dieser Zeit auch durchweg der Wind that-
sächlich von der Oeffnung gegen den Thalgrund hinweht, also von einem Abfliessen der
Luft aus demselben keine Rede ist. Gegen dieses hypothetische Abfliessen der Luft
aus den Thälern vor Eintritt des Föhns spricht auch der Umstand, dass die relative
Feuchtigkeit zu dieser Zeit am Ausgang derselben überall bedeutend höher ist als weiter
oben im Thal, während sie beim Abfliessen resp. Herunterfliessen im Thal infolge der
dabei stattfindenden Erwärmung ganz wie später nach Eintritt des Föhns nach dem
Ausgang des Thales zu umgekehrt geringer werden müsste. Erst wenn nach Eintritt
des Föhns der Druck im Thalgrund höher geworden ist als weiter unten im Thal tritt
ein Abfliessen der Luft aus ihm ein. Um die schon bei den untersuchten Föhnstürmen
jeweilen am Schluss dargelegte Druckverteilung in einigen Föhnthälern vor und während
des Föhns noch in einem speziellen Fall ad oculus zu demonstrieren, habe ich in der
beiliegenden Tafel II die Druckverhältnisse im Linththal mit seinem Zweigthal der Sernf
für den Föhn vom Januar bis Februar 1885 graphisch dargestellt unter Hinzufügung
von Angaben über das Eintreten und Verschwinden des Föhns an den vier Stationen.
Da die Linthkolonie an der Umbiegungsstelle des Linththales und seiner Verbindung
mit dem Wallenseethal liegt, durch welches von Osten her ebenfalls häufig Föhn-
strömungen sich geltend machen, so ist das Verhalten dieser Station nicht immer den
Verhältnissen des obern Linththales entsprechend. Wenn man mit dieser Darstellung
der Druckverteilung im Linththal die in den Tabellen und in unsern synoptischen Karten
angegebenen Winde der Stationen vergleicht, so wird man in 12 von den 15 Terminen
die letztern ganz jenen entsprechend finden. Ebenso bestimmt finden wir dies beim
Föhn vom Oktober 1892 bestätigt, wo freilich die Station Linthkolonie nicht mehr
fungiert hat.
Ich kann also Herrn Billwiller nicht beistimmen, wenn er an der oben eitierten
Stelle sagt: „Die geheimnisvolle Kraft, welche die herabsteigende Bewegung der
Luft veranlasst, ist nichts anderes als die Aspiration eines in grösserer oder geringerer
Entfernung vorüberziehenden barometrischen Minimums, in welchem bekanntlich die
Luft von allen Seiten her in Spirallinien dem Centrum zuströmt. Diese Aspiration,
welche zunächst in den unteren Luftschichten stattfindet, saugt gleichsam die Luft aus
den Thälern heraus; durch die Verdünnung derselben wird das Gleichgewicht gestört
und es strömt daher oben von den Alpenkämmen, namentlich durch die Pässe, die Luft
von der andern Seite der Gebirgsmauer in den luftverdünnten Raum der Thäler; aber
dazu bedarf es keiner Wirbel, sondern die Bewegung erfolgt ganz in der Weise eines
thalabwärtsfliessenden Wassers, d. h. die Strömung folgt der Richtung der Thäler und
breitet sich an der untern Thalmündung nach allen Seiten, wie es eben das Terrain
gestattet, aus.“ Nicht nur findet, wie wir gezeigt haben, thatsächlich kein Abfliessen
der Luft aus den Thälern vor Eintritt des Föhns statt, sondern eher ein Hineinströmen
in dieselben, ja es könnte selbst ein solches Abfliessen nie eine eigentliche Verdünnung
der Luft in den Thälern bewirken, welche das stürmische Herunterströmen der Luft
von den Alpenkämmen zur Folge hätte. Aber auch die Aeusserung des Herrn Bill-
willer, dass die Aspiration nach der Depressionsstelle zunächst in den unteren Luft-
schichten stattfinde, scheint mir nicht den Thatsachen zu entsprechen. Wir haben
vielmehr in allen von uns untersuchten Föhnfällen gemäss Erfahrungssatz 10 gesehen,
— 79 —
dass in der Schweiz vor Eintritt des Föhns sich zuerst in den höheren Schichten der
Atmosphäre eine warme Südwest-Strömung, welche der cyclonalen Bewegung der Luft
um das Depressionscentrum im Nordwesten Europas entspricht, einstellt, dass auch über
den Thälern eine starke westliche bis südliche Luftströmung in der Höhe dem Herab-
steigen des Sturmes ins Thal vorangeht und dass dagegen in den untern Luftschichten
resp. im Flachland der Schweiz zwischen Alpen und Jura relativ niedrige Temperaturen
mit schwachen Winden aller möglichen Richtungen, vielfach sogar nördliche, gegen die
Alpen hin gerichtete Strömungen die Regel sind.
Wenn endlich Herr Hann auf 5. 21 seiner citierten Abhandlung über den Föhn
in Bludenz die Helmholtz’sche Theorie des Föhns, die er wie ich früher ganz vertrat,
insofern verlässt, als er bestreitet, dass „Südwinde die warme Luft des Mittelmeeres
nach Norden treiben und sie zwingen zur Höhe der Alpen hinaufzusteigen, wobei sie
sich abkühlt und den grössern Teil ihrer Feuchtigkeit als Regen oder Schnee absetze“,
so muss ich mich nach unsern vorstehenden Untersuchungen damit, was das Zuströmen
der Luft aus der Tiefe im Beginn des Föhns betrifft, einverstanden erklären, dagegen
scheint es mir nicht den Thatsachen zu entsprechen, überhaupt jedes Zuströmen der
Luft im Süden der Alpen vor Beginn des Föhns zu leugnen und dasselbe erst als eine
Folge des Föhns zu betrachten. Wir haben gesehen, dass vielmehr längere Zeit schon
vor Beginn des Föhns die Luft in der Höhe über den Alpenkämmen von Süden und
Westen her in stürmischer Bewegung sich befindet und dieses stürmische Herüber-
streichen der Luft über die Alpenkämme ist meines Erachtens eben die Kraft, welche
schliesslich die herabsteigende Bewegung der Luft in den Thälern veranlasst. Sie ist
zwar keine geheimnisvolle Kraft, sondern, wie ich früher schon geäussert habe, das
Resultat bekannter physikalischer Gesetze. Die stürmische Bewegung der Luft in der
Höhe hat eben auch aörodynamische Wirkungen zur Folge. Wenn ein Luftstrom sich
plötzlich erweitern kann, so entsteht bekanntlich seitlich von der Erweiterungsstelle
stets ein negativer Druck resp. eine Luftverdünnung. Wie sie zu Stande kommt, könnte
uns hier gegenüber der bestehenden Thatsache gleichgültig sein; offenbar erfolgt sie
aber in der Art, dass die nächsten Luftschichten an der Wand infolge der Reibung an
ihr eine kleinere Geschwindigkeit haben als die entferntern, bei der Erweiterungsstelle
werden also diese jene überholen und so ein Einbiegen der Luftfaden in den geschützten
Raum infolge ihres höhern dynamischen Druckes veranlassen; sie reissen dann die
nächsten Teile der ruhigen Luft daselbst mit in ihre fortschreitende Bewegung herein
und bewirken damit die Verdünnung der Luft, welche mit dem Manometer nachzuweisen
ist. Etwas ganz Entsprechendes wird offenbar auch beim Herüberstreichen eines Windes
über einen Gebirgskamm eintreten müssen. Der Luftstrom wird etwas in den ge-
schützten Raum hinter der Bergwand einbiegen, die nächsten Luftschichten mit fort-
reissen und so einen luftverdünnten Raum bewirken, in welchen zunächst nach aussen
gelegene ruhige Luft im Thalgrund zurückströmt, kurz es wird sich eine Art vertikaler
Luftwirbel im Thale einstellen, wie wir ihn als Wasserwirbel hinter jedem breiten
— 80 —
Brückenjoch eines rasch fliessenden Gewässers in horizontalem Sinne sich vollziehen
sehen. Wir haben oben zur Genüge beim Beginn des Föhns den niedrigen Druck hinten
im Thal und den Gegenwind von der Oeffnung desselben her kennen gelernt. Dass
nun nach und nach am Anfang des Thales immer tiefere Luftschichten von dem obern
Strom direkt ergriffen werden, bis endlich der Wirbel da verschwindet und der Strom
von der Höhe das Thal bis auf den Grund erfüllt, also der Föhnsturm dort ins Thal
heruntergestiegen ist, wie man sich ausdrückt, während weiter unten im Thal noch die
Wirbelbewegung fortdauert, ist selbstverständlich. Die Verdünnung der Luft pflanzt
sich also, wie wir es auch gesehen haben, nach dem Thalausgang zu fort, während der
Druck am obern Ende durch Ausfüllung mit Luft steigt. Diese Ausfüllung mit dem
obern Strom wird aber nach und nach auch unten erfolgen, bis der Föhn das ganze
Thal durchbraust. Wir verstehen aber jetzt auch, wie ein Auffrischen des Windes in
der Höhe neue Wirbel im Thal erregen und ein erneutes oder verstärktes Auftreten
des Föhns von oben nach unten im Thal zur Folge haben kann. Diese aörodynamische
Theorie des Heruntersteigens des Föhns ins Thal erklärt auch zugleich sein stürmisches
und stossweises Auftreten, sowie das namentlich zu Anfang desselben häufig erfolgende
Umspringen des Windes durch Vor- und Zurückweichen des Wirbels im Thal. Man hat
früher allgemein und so auch beim Föhn von einem Kampf entgegenstehender Winde,
z. B. Südwind und Bise gesprochen, als ob man es da mit zwei agressiv aufeinander
losgehenden Gegnern zu thun hätte und die Luft vielmehr nicht einfach dahin strömte,
wo der geringere Druck herrscht. Nur wenn die Stelle niedrigern Drucks selbst sich
verschiebt, wie das bei den vertikalen Wirbeln nach unserer Theorie der Fall ist, wird
es an einem bestimmten Ort scheinen, als ob bald der eine bald der andere Wind die
Oberhand gewinne.
Die Wolken aber, welche bei Föhn immer früher oder später an den Gebirgs-
känımen auftreten, sind auf den aufsteigenden feuchten Luftstrom jenseits des Gebirges
zurückzuführen, der aber nicht durch einen in der Tiefe von Süden her kommenden
Wind hinaufgetrieben, sondern von dem in der Höhe wehenden Südwind gewissermassen
angesaugt wird, wie wir im Verfolg noch näher sehen werden.
Um diese Verhältnisse noch klarer zu machen, habe ich in den nachstehenden
Tabellen die unmittelbar beobachteten Temperaturen, die absoluten und relativen
Feuchtigkeiten sowie die Bewölkung und dann auch die auf 500 m Seehöhe reduzierten
Temperaturen der am Uebergang über den Gotthard von Lugano bis nach Sursee und
Zürich hin gelegenen Stationen unter Beifügung der betreffenden Daten des Rigi zu
Anfang und des Monte Generoso am Schluss für die untersuchten Föhne mit Ausschluss
des Sommerföhns je vom Beginn bis zu 7"a. des zweiten Tages, d. h. der vollen Ent-
wicklung des Föhns zusammengestellt. Die zugehörigen Wind- und Luftdruckdaten
kann man unsern synoptischen Karten entnehmen.
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1564 Temp.
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— 96
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M.
6,2
NB. Der Stern bei den Zahlen für Luzern im Jahr 1864 bedeutet, dass in diesem Jahre nicht in
Luzern selbst, sondern in dem nahen Rathhausen beobachtet wurde; ebenso komparieren in diesem Jahre
Dagegen stellt der Stern * bei den Bewölkungs-
an Stelle von Gersau Beobachtungen im nahen Stanz.
zahlen Schnee und der schwarze Punkt ® Regen dar.
Die um Sh a. statt 71 a. in Bellinzona beobachtete Temp. ist am 6. März 1872 offenbar um mindestens
5° zu hoch, wahrscheinlich infolge Versehens beim Ablesen. Reduktion von Sh a. auf 7h a. ungefähr —0%,5;
also riehtigerer Wert ungefähr 3°.1 und in 500 m: 19,8.
11
) e = ‚a = Z
= 57. 5 Bu eh
Bee Er a ee
1872
6. März Temp. -00%4 305 90 80 98 907 104 — — -11 507 — 55 604 409-101
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R. Temp. 5°,8 3%4 220 85 10%0 9A 1009. — —. 304 119 — 405 501 309 903
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ae, 5 Weeze ET ee er
Ta RF — 71 99° 68° 35 3 3 96 — 96 83
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Bllıyn BO De og ee ea le A
1885
30. Jan. Tem. 15 -653 -70 50 °— -13 21 73 24 05 -63 34 48 -A3F 1A 0 —
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1892 Temp. 5,2 ar hr A er elle — A 507 TR
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R. Temp. 114 12 06 94 22 49 39 132 95
NB. Der Stern in der Rubrik Bellinzona im Jahr 1885 bedeutet, dass in diesem Jahr an Stelle der
fehlenden Beobachtungen in Bellinzona solche vom nahen San Vittore gesetzt wurden.
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ni = ni = Ss >
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1892
bo Mare Temp. = 9%87 119,6 719%77°89,97 11907 98,6 17011409 9,9508 ° — 758 801905 1008 3058
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Aus diesen Tabellen erhellt zunächst, dass, höchstens mit Ausnahme der Orte im
Reussthale oberhalb Altorf, der Gotthard, der Monte Generoso einerseits und der Rigi-
Kulm anderseits am ersten Beobachtungstermin je des ersten Tages höhere Temperaturen
als die übrigen Stationen nach Reduktion derselben auf gleiches Niveau aufweisen und
unter diesen drei Höhenstationen der Rigi-Kulm weitaus die höchsten. Hieraus folst,
dass Rigi und Gotthard schon vor Beginn des Föhns von warmen, aus der Höhe
kommenden Winden getroffen werden, welche ihre Temperatur über das ihnen zu-
kommende normale Mass erhöhen, und, wie die spätern Beobachtungen auf Rigi-Kulm
und Pilatus zeigen, auch relativ trocken sind. In der That sind auf beiden Stationen
durchweg Südwinde zu dieser Zeit notiert. Aus der höhern Temperatur der obern
Schichten folgt aber auch das geringere spezifische Gewicht derselben; sie können also
nicht bloss unter dem Einfluss der Schwere ins Thal hinuntersinken. Der Umstand,
dass ferner bei diesem Termin die reduzierten Temperaturen von Lugano resp. Bellin-
zona bis zum Gotthard hinaufsteigen und die absoluten sowohl wie relativen Feuchtig-
keiten abnehmen, weist sodann darauf hin, dass eine südliche warme Strömung bereits
auch an den obern Partieen der südlichen Bergabhänge sich fühlbar macht. Jedenfalls
haben wir also in den südlichen Thälern noch keine aufsteigende Bewegung der Luft.
Eigentümlich sind im März 1872 und Oktober 1392, am ersten Tag auf dem Monte
Generoso die nordöstlichen und nordwestlichen, ebenfalls warmen Winde und der nord-
westliche Wolkenzug dort und über Lugano, während da in der Tiefe ein schwacher Südost
_- Hd —
weht, der sich erst später auch auf dem Monte Generoso einstellt. Sollten dies bereits
Ausläufer der im Depressionscentrum über den britischen Inseln aufgestiegenen und von
da in den Höhen der Atmosphäre nach Clement Ley und H. Hildebrandsson zum Druck-
maximum im südöstlichen Europa zurückkehrenden Luft sein?
Vom Gotthard nach Norden hin erscheinen die Temperaturen in allen Jahren, wo
der Gotthard kompariert, jedenfalls mindestens für Andermatt, in den beiden letzten
Jahren auch bis Gurtnellen herunter, um Beträge erhöht, welche die normale Tempera-
turzunahme nach der Tiefe hin um mehr als das Doppelte übertreffen, also bereits auf als
Föhn herabstürzende Luft schliessen lassen, was auch die relativen Feuchtigkeiten und
die Winde bestätigen.
Gemäss der Formel für adiabatische Kompression trockener Luft:
© A 2 N ’ 973 p )— |
ee 273) |(% N
wo t die Temperatur in Celsiusgraden beim Druck p, und f diejenige beim Druck p
repräsentiert, ergeben sich nämlich für die Temperaturzunahmen vom Gotthard nach
Andermatt, nach Gurtnellen und nach Altorf herunterstürzender Luft, gemäss den
Barometerständen in Altorf: 716 mm, in Gurtnellen: 695 mm, in Andermatt: 640 mm
und auf dem Gotthard: 590 mm und der Temperatur {= —5° des letztern:
Andermatt — Gotthard: 69,4
Gurtnellen — E 13,1
Altorf — ei 19)
Nach den vorstehenden Tabellen sind aber die faktischen Temperatur - Differenzen
gewesen :
Andermatt Gurtnellen Altorf
— Gotthard — Gotthard — Gotthard
1864 7. Marz 2. 69,2 — 72,3
- 1 p. 7,2 -— lern
h Sim, ByR>) = 17,0
8. März Tha. 7,8 — 19,4
1872 6. März T7ha. DB — 5,4
“ la 5,4 = 16.5
lbilagun 4,6 gel 16,1
7. März ea. 5,2 — 16,8
1885 30. Jan. 7ha. 6,8 1326 4,2
# Lupe 4,4 12,3 16,2
Br Allgun, 7,9 16,5 19,4
31. Jan. Tha. 6,3 14,5 16,6
Hieraus ist ersichtlich, dass um 7" a. des 7. März 1864 die Luft vom Gotthard
bereits bis Andermatt, dagegen noch nicht nach Altorf herabgeströmt ist, dass letzteres
aber bei den folgenden Terminen auch bereits geschehen war. Um 7" a. des 7. März
1872 war ebenso der Luftstrom vom Gotthard bis Andermatt, aber noch nicht bis
Altorf gelangt, während letzteres auch wieder bis zum folgenden Termin 1" p. erfolgt
war. Am 30. Januar 1885 endlich ist der Luftstrom um 7" a. vom Gotthard bereits
bis Gurtnellen, aber noch nicht bis Altorf heruntergekommen, das von ihm erst später,
d. h. jedenfalls schon um 1" p. erreicht wurde.
So lange als die vorstehenden faktischen Temperaturaifferenzen infolge lokaler
Ursachen nicht die obigen theoretischen Werte überschreiten, wird durch die Schwere
das Gleichgewicht der Luft nicht gestört werden, d. h. nur der vertikale Wirbel die
Luft aus der Höhe herunterführen. Im Allgemeinen ist dies, wie wir sehen, schon beim
zweiten Beobachtungstermin d. h. um 1" p. nicht mehr der Fall, und es wird daher
von da an bereits die Luft aus der Höhe längs der Erdoberfläche ins Thal herunter-
strömen, d. h. also ohne Wirbel das weitere Abfliessen erfolgen, wie wir es 8. 80
bereits angedeutet haben.
Von Altorf an nach aussen zu bis Zürich und Sursee sind beim ersten Termin
die reduzierten Temperaturen wieder niedriger, ja durchweg niedriger als die Tempera-
turen in der Tiefe auf der Südseite, und die relativen Feuchtigkeiten nehmen nach
aussen hin allgemein zu. Weder die Winde und die Druckverhältnisse nach Tafel I, noch
die Temperaturverteilung lassen also zu Beginn des Föhns auf ein Abströmen der Luft
von Altorf nach aussen hin schliessen. Leider fehlen für den Gotthard wie auch für
alle andern Alpenpässe und meistens auch für Andermatt Feuchtigkeitsbeobachtungen,
so dass wir nur aus der Bewölkung gewisse Anhaltspunkte über die Verteilung dieses
Elementes gewinnen können.
Das Verhalten der Bewölkung ist zu dieser Zeit, d. h. vor dem Eintritt des
Föhns, je nach dem vorausgegangenen Wetter und der grössern oder geringern Immi-
nenz des Föhns ein verschiedenes. Im März 1864 haben wir zu Anfang hell im Süden,
mit und vom Gotthard an nach Norden hin durchweg halb bewölkten Himmel; im
März 1872 ist es umgekehrt im Norden bis zum Gotthard hell und von jenseits des-
selben an bedeckt sich der Himmel nach Süden hin; am 30. Januar 7" a. 1885 ist es
auf unserer Linie überall hell und nur in Lugano der Himmel halb bewölkt, während
zum gleichen Termin am 6. März 1892 der Himmel überall fast ganz bedeckt erscheint,
ausser vom Gotthard bis nach Altorf und Schwyz hin; da aber der Rigi hellen Himmel
hat, so ist die Bedeckung im Norden der Alpen wohl mehr Nebel in der Tiefe bei-
zumessen.
Schon bis zum nächstfolgenden Beobachtungstermin um 1" p. und in gesteigertem
Masse bis zu den weiteren Terminen ändern sich nun diese Verhältnisse mit der Ent-
wicklung des Föhns in ganz prägnanter Weise. Der Gotthard hat von da an im März
1864 und 1372 durchweg auf gleiches Niveau reduziert niedrigere Temperaturen als
— A
alle Stationen im Süden und Norden von ihm und am 30. Januar 1885 wenigstens vom
Termin 9" p. an. Die Bewölkung und Feuchtigkeit nimmt südlich von ihm immer
mehr zu bis zu vollständiger Bedeckung und Jetztere durchweg von 9" p. an auch bis
zu eintretenden Niederschlägen zu. Auf dem Gotthard selbst ist der Himmel ausser
um 1" p. des 30. Januar ganz bedeckt; diese Bedeckung geht um 7"a. des 8. März 1864,
des 7. März 1872 und des 31. Januar 1885 bereits auch bis Andermatt herunter, ja es
treten bei diesen Terminen sogar teilweise Niederschläge daselbst auf. Das alles
beweist, dass sich auf der Südseite des Gebirges mit der Entwicklung des Föhns auf
der Nordseite ein aufsteigender Luftstrom zu manifestieren beginnt, der sich auch in
der zunehmenden südlichen bis westlichen Windrichtung an den dortigen Stationen
dokumentiert und der im Verfolg bis über den Gotthard hinaus sich fortsetzt und so,
vielleicht in Berührung mit dem Südwest in der Höhe, auch jenseits durch seine Auf-
wärtsbewegung Bewölkung und Niederschläge zur Folge hat. Auf der Nordseite er-
fahren vom Gotthard aus innerhalb des Reussthales und am Vierwaldstättersee meistens
bis gegen Luzern hin die Temperaturen durch den sich entwickelnden Föhn eine un-
gewöhnliche Erhöhung, so dass sie die auf der Südseite des Gebirges weit übertreffen.
So steht z. B. am 7. März 1864 um 1"p. einer reduzierten Temperatur von 16°,3
in Altorf eine solche von 6°,2 in Lugano gegenüber, am 7. März 1872 um 7" a. die
Temperatur 11°,1 in Gersau gegenüber 2°,1 in Lugano, am 30. Januar 1885 um 1" p.
13°,8 in Altorf 1°,1 in Bellinzona oder von unreduzierten Temperaturen am gleichen
Datum und Termin 2°,S in Göschenen 0°,0 in dem nahe gleich hohen Airolo und 10°,0
in Gurtnellen 2°,2 in dem nahe gleich hohen Faido der Südseite, endlich am 6. März 1892
“um 1"p. 17%0 im Altorf neben 8°,2 in Bellinzona, 12°%,8 in Göschenen neben 10°,8S in
Airolo, 15°,4 in Gurtnellen neben 9°,3 in Faidoe. Im Sommer sind diese Differenzen
im allgemeinen geringer, so haben wir z. B. aın 19. August 1892 7ba. von reduzierten
Temperaturen: Altorf 25°,4 — Bellinzona 19°%,4 und unreduziert Gurtnellen 24°%,0 —
Faido 21°,0, Göschenen 19%,9 — Airolo 18°,3. Verhältnismässig den grössten Unter-
schied zeigen aber jenseits und diesseits des Gotthard die relativen Feuchtigkeiten, dort
fast Sättigungszustand, hier bis nach Altorf herunter bloss 23°o der Sättigung mit
Wasserdampf, ja einmal auch noch in Gersau nur 27°o. Auch die absoluten Feuchtig-
keiten sind im Thal diesseits des Gebirges erheblich (2 mm und mehr) kleiner als jen-
seits, was auf Verluste der Luft an Wasserdampf durch Kondensationen beim Ueber-
sang hinweist. Beim Austritt aus den Thälern der Nordseite in den ebenern Teil der
Schweiz erscheint die Luft durchweg wieder feuchter und nur ausnahmsweise pflanzen
sich Ausläufer des Föhns als warme südöstliche Winde bis Zürich und Aarau fort
(7. März 1872, 1" p.) und erniedrigen dort die Feuchtigkeit auf 26 —27”/o.
Es ist bemerkenswert, dass gerade an diesen beiden Orten, wo eigentliche Süd-
west- und Westwinde häufig auftreten, der Föhn sich stets als Südost bis Süd mani-
festiert, also diese Richtung nicht extra durch die Thalrichtung bedingt wird, sondern
offenbar jener die Alpen überwehenden südöstlichen Strömung als Fortsetzung entspricht.
Während endlich auf der Südseite des Gebirges die Bewölkung mit Eintritt des
Föhns auf der Nordseite rasch bis zu völliger Bedeckung zunimmt, heitert der Himmel
diesseits etwas auf, wenn er vorher bewölkt war und wenn er ganz hell war, tritt all-
mählich, besonders weiter aussen im Flachland der Schweiz, Bewölkung desselben auf,
die meistens gegen Ende des Föhns auch da in vollständige Bedeckung desselben mit
beginnenden Niederschlägen übergeht. Es hält also dort noch einige Zeit in der Höhe
die warme, trockene, südliche Luftströmung an, wie ja auch die Beobachtungen auf
dem Rigi es zeigen, bis dann zum Schluss des Föhns westliche, feuchte Winde überhand
nehmen und auch in der Tiefe sich geltend machen.
Dies alles zeigt, dass wir es zur Zeit des Föhns in der Schweiz offenbar mit
zweierlei, zum Teil sich auch wohl vermischenden Luftströmungen zu thun haben,
nämlich einer die Alpen von Süden überwehenden, zunächst nicht aus der Tiefe jenseits,
sondern aus der Höhe herabkommenden mehr südöstlichen als südlichen Strömung,
welche auf der Nordseite in den Thälern vertikale Wirbel erzeugt und infolge dessen
als Föhn in dieselben herunterstürzt und damit ungewöhnlich hohe Temperaturen und
geringe relative Feuchtigkeiten daselbst bewirkt, ja unter dem Einfluss lokaler De-
pressionen noch weiter herabsinkend auch bis ins Flachland der Schweiz hinaus sich
unter entsprechenden Symptomen ergiessen kann, und sodann eine zuerst nur in der
Höhe der Atmosphäre über den nordwestlichen Teil der Schweiz, ja auch über dem
Hochgebirge hinfliessende südwestliche Strömung, die zunächst auch als sinkend warm
und trocken ist und sich z. B. auf dem Pilatus und Säntis bemerkbar macht. Indem
letztere mit dem Fortschreiten des Depressionscentrums nach Norden und Osten immer
mehr westlich bis nordwestlich wird und vom Ozean her feuchte Luft aus der Tiefe
mitbringt, während anderseits durch Erhöhung des Drucks im Nordwesten der Alpen
und Erniedrigung desselben im Südosten die ersteren südöstlichen Winde und damit
auch der eigentliche Föhn ersterben, tritt dann in der Schweiz der Umschwung zu
trüber Witterung durch jene westlichen Winde ein.
Was endlich die lokalen Druckdepressionen betrifft, welche sich nach unsern
synoptischen Karten zur Zeit des Föhns durchweg am Nordfuss der Alpen zeigen, so
bin ich mit den bezüglichen Auseinandersetzungen des Herrn Billwiller in seinem ein-
leitend zitierten Aufsatze: „Ueber verschiedene Entstehungsarten und Erscheinungs-
formen des Föhns“ sowie in seinem neuesten Artikel: „Bildung barometrischer Teil-
minima durch Föhne“!) insofern einverstanden, als ich den Föhn auch nicht als durch
diese lokalen Teilminima bewirkt betrachte, dagegen kann ich meinerseits ebensowenig
dem eigentlichen Föhn als Ursache jener Teilminima anerkennen, wie dies Herr Bill-
willer meint. Wir haben nämlich gesehen, dass sie nicht bloss während und nach
dem Föhn, sondern auch einige Zeit vor demselben auftreten, also jedenfalls nicht all-
gemein durch ihn hervorgerufen sein können. Allerdings sind wohl hievon die in Satz 6
!) Meteorologische Zeitschrift. 1899. S. 1. Januar.
Hgg
erwähnten kleineren Minima in den Thälern selbst auszunehmen, welche wir nach
unserer Theorie als vom beginnenden Föhn erzeugt zu betrachten haben.
Entscheidend für die Frage, ob die grösseren lokalen Teilminima am Nordabhang
der Alpen durch den Föhn erzeugt seien oder nicht, dürfte der Nachweis sein, dass sie
eventuell auch bei emem Südweststurm auftreten, welcher durchaus von keinem eigent-
lichen Föhn in den Thälern begleitet ist. Ein derartiger Südweststurm in der Schweiz
trat z. B. am 8. und 9. Dezember 1397 ein und ich habe demgemäss nachträglich auch
diesen Sturm noch untersucht, um obige Frage zu entscheiden.
Sturm vom 8. und 9. Dezember 1897.
Nach den Wetterbulletins der Schweizerischen meteorologischen Öentralanstalt in
Zürich entwickelte sich bei hohem Druck im nordöstlichen und mittleren Europa und
verhältnismässig niedrigem über dem Mittelmeer am 6. Dezember vom Ocean her eine
Depression im Nordwesten der britischen Inseln, welche sich am 7. Dezember vertiefte
und nach Westen zu verbreiterte. Der hohe Druck hatte sich im Osten nach Süden
hin ausgedehnt und im mittleren Frankreich und der Schweiz zu einem lokalen Maxi-
mum konzentriert, von welchem aus über Italien gegen das schwache Minimum im
Mittelmeer hin nördliche aufheiternde Winde wehten. Bis zum Vormittag des 8. De-
zember hatte sich diese Situation dadurch stark verändert, dass sich die Depression im
Norden sehr beträchtlich, nämlich bis zu: 735 mm Druck im Centrum über der Nordsee,
vertieft und infolge dessen über Mitteleuropa der Druck überall abgenommen hatte
unter Entwicklung stürmischer Südwestwinde in Frankreich und dem mittleren Deutsch-
land. Da hoher Druck im Osten und Südosten fortdauert, so wäre diese Druckverteilung
der Erzeugung eines Föhns in der Schweiz günstig, wenn nicht als Rest des erwähnten
schwachen Minimums im Mittelmeer ein lokales Minimum im Ligurischen Meer übrig
geblieben wäre, so dass z.B. an der Mittelmeerküste Frankreichs nicht südliche, sondern
nordwestliche Winde gegen dieses Minimum hin wehen.
In Folge dieser besonderen Druckverteilung zeigt denn auch unsere, in analoger
Weise wie bei den Föhnstürmen entworfene synoptische Karte von 7" a. des 8. De-
zember mit Isobaren im Niveau von 500 m zwar niedrigen Druck bis nahe 717 mm
im Nordwesten und höhern Druck bis 721 mm im Südwesten, aber auch solchen bis
720 mm im Nordosten, dazwischen sodann einen recht unregelmässigen Verlauf der
Isobaren und eine Reihe schwacher lokaler Druckminima. Nirgends beträgt die Druck-
differenz erheblich mehr als 4 mm; am grössten und entschiedensten ist sie zwischen
Reckingen 722,1 mm und Airolo 721,7 mm einerseits und dem lokalen Minimum bei
Chur 717,3 mm anderseits, worauf wohl der starke Südwest in Platta zurückzuführen
ist. Dieser Wind hat auch dort insofern Föhncharakter, als er da die höchste Tem-
peratur der ganzen Schweiz im Niveau von 500 m, nämlich 6°,9, bewirkte und die
relative Feuchtigkeit auf den geringen Betrag von 43°%/o reduzierte. In allen übrigen
De
N
Thälern im Föhngebiet und ebenso auch durchweg in der ganzen nördlichen Schweiz,
sowie besonders im Süden der Alpen sind die Winde nur schwach bei vorherrschend
westlicher Richtung; nur in Schaffhausen, Porrentruy und Lausanne und sodann auf den
Höhenstationen des Chaumont, Pilatus, Rigi und Säntis treffen wir stürmische nordwest-
liche bis südwestliche Winde, in Lausanne sogar stürmischen Süd. Föhn ist nirgends
notiert.
Unsere Isobarenkarte von 1"p. des 8. Dezember weist eine etwas regelmässigere
Druckverteilung auf, indem der nahezu bis 712 mm erniedrigte Druck im Nordwesten
ziemlich gleichförmig, mit alleiniger Ausnahme des Ostens der Schweiz, gegen Süden
hin bis 717 mm zunimmt. Nach dem Vergleich mit den umliegenden Stationen ist es
sehr wahrscheinlich, dass bei der Ablesung des Barometers in Reckingen bei diesem
Termin ein Fehler von 5 mm stattgefunden hat und der auf 500 m reduzierte Stand
daher 719,5 mm statt 714,5 mm sein sollte. Alsdann ergäbe sich noch eine Isobare
von 719 mm von Leuk durch’s Oberwallis bis gegen Airolo hin. Lokale Minima treffen
wir um den Vierwaldstättersee und im untern Rhonethal. — Der stürmische Wind in
Platta mit gleich hoher Temperatur und niedriger Feuchtigkeit wie am Vormittag
hält zwar noch an, wenn aber die Station Ohur bei schwachem Südwest, einer redu-
zierten Temperatur von 2°,3 und einer relativen Feuchtigkeit von 86°/o und ganz
bedecktem Himmel Föhn meldet, so beruht dies offenbar auf einem Missverständnis, da
in Reichenau, Seewis, Ragaz, Sargans, Wildhaus und Altstätten weder Wind, noch
Temperatur und Feuchtigkeit irgendwie auf Föhn schliessen lassen. Eine zweite Föhn-
meldung für diesen Termin liegt von Weggis vor, wo allerdings ein kräftiger Südost
weht, allein weder die Temperatur 2°,6 noch die in Gersau einerseits und Luzern ander-
seits beobachteten Feuchtigkeiten 89 und 85°/o bei Regen in Luzern und Schneefall
auf dem Pilatus gestatten, ihm die Bezeichnung Föhn beizulegen. (Ich bemerke hier,
dass die Barometerstände von Vitznau offenbar um mindestens 1 mm zu niedrig sind.)
Endlich hat für diesen und den Abendtermin auch Guttannen Föhn notiert, wo bei
frischem Südost die reduzierten Temperaturen 6°%,2 und 5°%,6 und die Feuchtigkeiten
63 und 65°/o betragen. Auch in Göschenen haben wir zu diesen beiden Terminen er-
höhte Temperatur, nämlich 5°,5 bei frischem Südwind, aber die relativen Feuchtigkeiten
100 und 75°/o; ausserdem zeigen um 1" p. in dieser Gegend reduzierte Temperaturen
über 5° noch Platta 6°,9, Splügen (Dorf) 6°%,3, Andermatt 5°,3, Airolo 5°%,0 und in Ver-
bindung damit nach Süden hin Braggio 5°,2, Locarno 5°,4 und Rivera Bironico 59,0.
Unter den letztern Stationen weht nur in Splügen kräftiger Südwest, sonst überall nur
schwache Süd- oder Westwinde. Nach alledem ist auch in Guttannen nicht an einen
eigentlichen Föhn zu denken, und dies um so weniger, als es zugleich im nahen Meiringen
und auf dem Brünig regnet und schneit, und überhaupt auf fast allen Stationen der
nördlichen Schweiz Regen notiert ist. Dort komparieren auch vom Jura nach Norden
hin wieder Temperaturen über 5° (bis 9°,5 im Maximum), während sie von da nach
den Alpen zu abnehmen und im eigentlichen Föhngebiet sowie auf den Höhestationen
12
— WW —
am niedrigsten sind. Also so ziemlich das umgekehrte Bild eines eigentlichen Föhns,
was auch die beigegebenen Karten der Verteilung der Temperatur und relativen
Feuchtigkeit für 1"p. dieses Tages unmittelbar erkennen lassen.
Bis um 9"p. des 8. Dezember tritt wieder ein allgemeines Sinken des Baro-
meters um ungefähr 4 mm ein. Ein lokales Druckminimum breitet sich jetzt vom
Vierwaldstättersee über das Glarnerland und den Wallensee bis zum Bodensee hin aus
und die von West nach Ost verlaufenden Isobaren drängen sich am Gotthard so zu-
sammen, dass die Druckdifferenz von Airolo bis nach Altorf fast 6 mm beträgt, also
insofern die Bedingung zum Entstehen des Föhns nahezu erfüllt wäre. Wie schon er-
wähnt, haben wir in der That stürmischen Südwest in Platta, stürmischen Süd in
Göschenen bei südwestlichem Wolkenzug und kräftigem Südost in Guttannen; auf
diese höhern Alpenthäler beschränken sich aber die kräftigen bis stürmischen Winde, in
allen übrigen zeigen sich nur schwache Winde. Die Temperaturen (auf 500 m reduziert);
die Feuchtigkeiten und Bewölkung nebst eventuellen Niederschlägen sind um 9%p. an
obigen Orten und tiefer im gleichen Thal gelegenen:
Platta 42,9 59%/o I
Göschenen 5,5 78 10
Guttannen 5,6 65 Mi
Chur 4,0 8 10
Gurtnellen 7,8 70 10 hegen
Altorf 4,7 91 10 %
Meyringen 1,6 100 Ga 5
In Gurtnellen weht frischer Nord bei westlichem Wolkenzug, in Chur und in
Altorf schwacher Südwest und in Meyringen schwacher Nordost. Nach alledem kann
auch jetzt von einem eigentlichen Föhn an obigen drei Orten nicht gesprochen werden.
Im Jura und zwischen Alpen und Jura haben sich die südwestlichen Winde fast
überall verstärkt, es stürmt auf Pilatus, Rigi und Säntis von Südwest bis West wie
um 1"p. Fast von allen Stationen wird Regen oder Schnee gemeldet.
Nach dem Wetterhbulletin der Centralanstalt von S" a. des 9. Dezember hat
sich seit dem Vortage die Depression im Norden mit geringer Verschiebung des Sturm-
centrums nach Westen noch um 10 mm vertieft und damit ist auch im mittleren Europa
bis nach Italien herunter das Barometer überall stark gesunken und haben sich die
Winde um die Schweiz nach West gedreht und verstärkt. In Oberitalien zeigt die
Isobare von 755 mm eine starke Ausbuchtung nach Westen hin mit Tendenz zu einer
lokalen Minimumsbildung, so dass an der Riviera stürmische Nordwest- bis Westwinde
wehen.
Diese Verhältnisse spiegeln sich denn auch in der Druckverteilung innerhalb der
Schweiz gemäss unserer, hier nicht mehr reproduzierten synoptischen Karte von 7" a.
=; =
des 9. Dezember ab. Wir haben da niedrigen Druck von ungefähr gleichem Betrag
wie am Vorabend im Nordwesten und ein lokales Minimum ebenfalls von 708 mm im
Tessin, das sich dort seit dem Vorabend durch eine Druckverminderung von 5 mm ent-
wickelt hat. Eine Zone höhern Drucks von 711 mm ragt vom Genfer See über das
Berner Oberland und ÖOber-Wallis bis nach Airolo von Westen herein und im Nordosten
besteht eine solche von 710 mm. Ausser auf den Höhen-Stationen, im Oberwallis und
Engadin treffen wir stärkere Südwestwinde nur noch vereinzelt in Lausanne, Neuchätel,
Porrentruy, Basel, Schaffhausen, Affoltern und Sarnen. Feuchtigkeitsgrade unter 60°
weisen nur Einsiedeln, Luzern und Gersau bei Temperaturen von durchschnittlich 5° anf.
Niederschläge finden sich an der Mehrzahl der Stationen notiert.
Die Situation des Morgens accentuiert sich bis um 1"p. des 9. Dezember. Das
Minimum des Drucks im Tessin hat sich durch Abnahme des Druckes daselbst um 2 mm
bis 706 mm vertieft. Am Vierwaldstättersee und im Nordwesten bemerken wir lokale
Druckminima von 708 mm, während in der von Südwesten vom Genfersee bis Airolo
hereinragenden Zunge höhern Drucks der letztere nur bis 710 mm sich verringert hat.
Im Thal zwischen Jura und Alpen haben sich die Südwestwinde wieder verstärkt und
dagegen auf den Höhenstationen etwas abgenommen und in den Alpenthälern finden
wir nur in Sarnen, Wildhaus und Brieg noch starke Südwestwinde. Da die Luft von
den Alpen jetzt nach dem südlichen Minimum strömt, so haben wir im Süden überall
Temperaturen von über 5°, im Tessin sogar bis S° und entsprechend geringere Feuchtig-
keitsgrade bis 50°. Höhere Temperaturen als 5° und geringe Feuchtigkeiten zeigen
sich nur noch bei Thun, am Vierwaldstättersee und im Rheinthal bei Chur. Während
aber im Tessin der Himmel sich aufgeheitert hat, ist er an den letztern Orten wie
überhaupt durchweg in der Schweiz nördlich von der Alpenkette bedeckt und es regnet oder
schneit überall bei bis unter 2° hinuntergehenden Temperaturen (Nordföhn-Erscheinung).
Es erscheint überflüssig, das Ende dieses Sturmes in der Schweiz, welches übrigens
bereits gegen Abend fast überall eintritt, weiter zu verfolgen. Wir haben gesehen,
dass bei diesem, in der Schweiz aufgetretenen Südweststurm ebenfalls lokale Druck-
minima am Nordfuss der Alpen vorkommen, obschon dabei kein eigentlicher Föhn sich
entwickelt hat und jedenfalls nur in dem obersten Teil der Alpenthäler um den Gott-
hard schwache Föhnerscheinungen sich manifestiert haben. Es können also diese Minima
nicht vom Föhn bewirkt sein und wir müssen uns daher nach einer andern allgemeinern
Erklärung für dieselben umsehen. Dies scheint nicht schwierig zu sein. Bei allen
untersuchten Föhnstürmen und so auch bei dem letztern Sturm ohne Föhn begegnen
wir gemäss der cyclonalen Bewegung der Luft um das Depressionscentrum über den
Britischen Inseln in der Schweiz nördlich von der Alpenkette und in den obern Schichten
der Atmosphäre selbst über dieser einer mehr oder minder starken und tiefer oder
weniger tief hinabreichenden südwestlichen Strömung, welche notwendig durch die ein-
seitige Reibung an den ins Flachland der Schweiz hinausragenden Vorsprüngen der
Alpenkette horizontale Wirbel und damit die Druckminima erzeugen muss.
92
Ja
Aber auch für die Theorie der Föhnbildung ist der Vergleich des Verhaltens des
letztuntersuchten Sturmes mit dem der Föhnstürme lehrreich. In beiden Fällen haben
wir nördlich der Alpen bis zum Depressionscentrum bei den Britischen Inseln eine ganz
analoge Druckverteilung, welche in der nördlichen Schweiz mehr oder minder starke
Südwestwinde mit entsprechender Druckerniedrigung bis zum Hochgebirge zur Folge
hat, ja beim Sturm im Dezember 1897 tritt sogar der Südwest da viel stärker und
allgemeiner auf als bei den Föhnstürmen, es müsste also das Abfliessen der Luft aus
den nördlichen Alpenthälern auch da stattfinden und somit ebenfalls ein Föhn entstehen,
wenn dies die entscheidende Ursache der Föhnbildung darstellte. In Wirklichkeit kam
es aber in diesem Falle nicht zur Föhnbildung, obschon in vielen Alpenthälern ein
solches Abfliessen stattfand und sogar, wie wir gezeigt haben, am 8. Dezember 9% p.
der Druckgradient über den Gotthard die sonst zur Föhnbildung nötige Grösse erreicht
hatte. Es muss also zum Südweststurm über der Schweiz in Gemässheit jener ceyclo-
nalen Bewegung der Luft um das Depressionscentrum im Nordwesten Europas noch
etwas Weiteres hinzukommen, um einen Föhn zu erzeugen. Das ist aber, wie wir
schon $. 87 gezeigt und ausführlich erörtert haben, eine die Alpen von Süden
überwehende südliche bis südöstliche Luftströmung, welche unterhalb jener
Südwestströmung sich geltend macht, und sich auch wohl mit ihr zusammensetzt.
Es bleibt jetzt bloss noch zu erklären, wie eine solche Strömung neben jener
Hauptzirkulation der Luft um das Depressionscentrum zu Stande kommt.
Zu dem Ende ist es notwendig, auf die topographischen Verhältnisse um die
Schweiz einen Blick zu werfen. Wenn wir die Konfiguration der Alpenländer, wie sie
z. B. in der Karte der Alpenländer aus Sydow-Wagners methodischem Schulatlas oder
noch besser in der oro-hydrographischen Ausgabe von J. Randeggers grosser Karte des
Alpenlandes dargestellt ist, betrachten, so ist sofort klar, dass die Westalpen (Meer-
alpen, Cottische und Grajische Alpen) vom Mittelmeer bis nach Chambery herauf einen
ungefähr 3000 m hohen Wall und weiter bis gegen Basel hin der französische Jura
einen solchen von 1000 bis 1500 m Höhe bilden, dass sodann die an die erstern sich
anschliessenden Schweizer- und Oesterreichischen Alpen jenen süd-nördlichen Wall nach
Osten zu stellenweise sogar bis zu 4000 m Höhe fortsetzen und so die ganze Lombar-
dische Ebene bis Triest hin im Norden abgrenzen, während sie im Süden durch den
durchschnittlich 1500 m hohen, an die Westalpen sich anschliessenden Apennin vom
Ligurischen Meer und Mittel-Italien getrennt ist und nur zum Adriatischen Meer hin
offen bleibt.
Diese Wälle verhindern nun offenbar, dass die Luft in der Lombardischen Ebene
bis zu etwa 3000 m Höhe und die im breiten Thale der Schweiz zwischen Alpen und
Jura bis zu ungefähr 1000 m Höhe sich bei den fraglichen Stürmen unmittelbar an der
cyclonalen Bewegung um und gegen das Depressionscentrum im Norden beteilige. Indem
also die Luft in der Tiefe da nicht wie in Frankreich und Deutschland durch wärmere
und feuchtere Luft ersetzt und durch Abströmen verdünnt wird, bleibt der Druck über
diesen Gegenden höher als westlich und nördlich von ihnen. In der That haben wir
in unsern synoptischen Karten durchweg von jenseits des Jura zur innern Schweiz eine
Druckstufe konstatieren können, auf welche dann eine zweite viel höhere am Hoch-
gebirge der Alpen folgte. Bei allen untersuchten Föhnstürmen finden wir auf den
synoptischen Karten ‘der Wetterbulletins Isobaren, welche längs der Alpenkette von
Oesterreich bis zum Mittelmeer, ja häufig auch unter Umbiegung daselbst längs der
ligurischen Küste und Oberitalien bis zum adriatischen Meer hin verlaufen und so das
Gebiet höhern Druckes über der Lombardischen Ebene und weiterhin im Südosten
Europas von dem niedrigen Drucks westlich und nördlich von den Alpen abgrenzen.
Da haben wir denn auch in der Tiefe nur schwache Winde oder Windstille, während
die von Westen herströmende Luft in der Provence nach Nord abgelenkt wird und
gemäss der besondern Druckverteilung an den Südküsten Frankreichs südöstliche bis
östliche Winde auftreten. Die höhern Schichten der Atmosphäre, etwa von 4000 m an
aufwärts, können sich dagegen ungehindert auch über den Alpen und südlich von ihnen
an der cyclonalen, im dieser Gegend südwestlichen Strömung beteiligen, wie dies zur
Föhnzeit konstatiert ist. Indem sie aber dabei auch tiefere Luftschichten in diese Be-
wegung hineinziehen, kommen für diese gemäss der erwähnten besonderen Druckvertei-
lung von Südost nach Nordwest und sogar von Ost nach West gerichtete Druck-
komponenten hinzu und so bilden sich in den tieferen Luftschichten nächst den Kämmen
des Hochgebirges südöstliche bis südliche, die Alpen überwehende Winde aus, und, indem
auch diese allmählich die tieferen Luftschichten in der Lombardischen Ebene mit fort-
reissen, führen sie den Alpen von Süden her aus dem Adriatischen Meere stammende
feuchte Luft zu, welche dann bei ihrem Emporsteigen am Gebirge die Niederschläge
auf der Südseite der Alpen bewirkt.
Diese topographischen und davon abhangenden besondern Druckverhältnisse machen
es aber auch unmittelbar verständlich, warum gerade in den nördlichen Alpenthälern
der Centralschweiz der Föhn besonders häufig auftritt. Bei den italienischen Seen um
das Tessin weist die Lombardische Ebene eine starke Ausbuchtung nach Norden zu auf,
an welche sich über die Seen hin niedrigere Teile und Pässe der Centralalpen an-
schliessen, so dass da jener südlichen bis südöstlichen Strömung gewissermassen ein
kürzerer und bequemerer Weg gegen das nördliche Auflockerungsgebiet hin darge-
boten wird.
Dieser die Alpen überwehenden südlichen Luftströmung gemäss ist es nun unserer
Theorie zufolge unmittelbar verständlich, warum in den von Süd nach Nord gerichteten
Alpenthälern, mit Gebirgsabschluss nach Süd hin, also im Bovernier am Nordfuss des
Catogne, im Thal von Ormont am Nordfuss der Diablerets, im untern Rhonethal von
Martisny bis zum Genfersee hin, im Zermatt-Thal und Saasthal, in den süd-nördlich
gerichteten Thälern des Berner-Öberlandes, besonders im obern Aarethal, im Engelberg-
thal, im Reussthal, in den Thälern der Linth und Sernf, im Medelsthal (Platta), im
Hinter-Rheinthal, im untern Rheinthal von Chur zum Bodensee hin, im untern Toggen-
— 94 —
burg nördlich von den Kurfürsten und in den Thälern des Appenzellerlandes nördlich
vom Säntis auch wieder bis zum Bodensee herunter starke Föhnwinde zu Stande
kommen. Der Föhn in den Querthälern, d.h. von Ost nach West verlaufenden Thälern
wie im mittleren und oberen Rhonethal, im obern Thal der Saane, im Grindelwaldthal,
im mittleren Aarethal von Meyringen bis Thun, im untern Teil des Vierwalılstättersees,
im Wallenseethal, im Vorder-Rheinthal, im Prättigau (Closters) und obern Toggenburg
(Wildhaus), dürfte als sekundäre und daher auch schwächere Erscheinung zu erklären
sein. Indem nämlich der Föhn in den erstern süd-nördlichen Thälern gegen ihr Ende
hin den Luftdruck vermindert, wird auf die Luft in den seitlich gelegenen Querthälern
ein Zug ausgeübt, so dass auch da eine abwärts gerichtete Strömung eintritt. Die
südöstliche Bewegung der Luft in der Höhe unterstützt eine Strömung im Thal von
Ost nach West, so dass zur Zeit des Föhns in am Östend geschlossenen Thälern föhn-
artige Strömungen und Erscheinungen weniger auftreten.
Die südliche Luftströmung über die Alpen hin hört auf und damit auch der Föhn,
sowie das besondere, oben charakterisierte Luftdruckmaximum über der Lombardischen
Ebene verschwindet und ein Föhn kommt in der Schweiz überhaupt nicht zu Stande,
wenn wie im Falle des Südweststurmes vom 8. und 9. Dezember 1897 diese spezifische
Luftdruckverteilung nicht eintritt, also auch die südlichen bis südöstlichen die Alpen
überwehenden Winde ausbleiben.
Dass der Föhn in den Oesterreichischen Alpen namentlich nach Osten hin seltener
als in der Schweiz erscheint, ist durch die bedeutendere Breite derselben, durch die
grössere Entfernung vom Depressionscentrum und die im Südosten derselben als Hem-
mung wirkenden Vorberge in Krain und Kroatien erklärlich. In den Westalpen scheint
der Föhn ganz zu fehlen, was unmittelbar verständlich ist, da hier die südwestliche
Strömung in der Höhe eine von Italien nach Frankreich hin auftretende Ueberwehung
des Gebirges nicht würde zu Stande kommen lassen.
Alle diese Verhältnisse werden künftige Untersuchungen, welche sich
auf ein umfangreicheres und vermittelst Aufzeichnungen von Registrier-
Apparaten kontinuierlicheres Beobachtungsmaterial stützen können, im
Detail bestimmter erkennen und darlegen lassen. Vor der Hand dürfte
unsere vorstehende Theorie des Föhns den zur Zeit vorliegenden Beobach-
tungen zu ihrer Verbindung und Erklärung genügen.
Gegen die aus der mechanischen Wärmetheorie folgende Erklärung der Wärme
und Trockenheit des Föhns auf der Leeseite des Gebirges ist mehrfach eingewendet
worden, dass sich entsprechende Erscheinungen an allen von Winden überwehten Ge-
birgen auf deren Leeseite zeigen müssten und dass doch die bei Triest vom Karst her-
abkommende Bora sowie die Bora bei Noworossysk am Schwarzen Meere sehr kalt
seien. Nun sind aber in neuerer Zeit an einer ganzen Reihe von Gebirgen, von denen
genügende Beobachtungen vorliegen und deren topographische Verhältnisse dies gestatten,
spezifische Föhnerscheinungen nachgewiesen worden, und durch Entdeckung des Nord-
—
föhns in den Alpen habe ich seiner Zeit gezeigt, dass sie nicht an eine einseitige Ueber-
wehung des Gebirges gebunden sind, was aber die Bora bei Triest und bei Noworossisk
betrifft, so repräsentiert sie keinen Föhn, sondern einfach an beiden Orten das Ueber-
fliessen und den Fall stark erkalteter Luft auf einem Hochplateau, welche sich beim
Herunterstürzen zwar auch durch Kompression erwärmt, aber trotzdem wegen der sehr
niedrigen Temperatur auf dem Plateau unten doch noch kalt erscheint. So beträgt z. B.,
wie schon Baron F. Wrangell in seiner Abhandlung „Ueber die Ursachen der Bora in
Noworossisk“ ') angegeben hat, der Temperaturunterschied zwischen Noworossisk und
dem Hochplateau dahinter zur Zeit der Bora daselbst 10° und mehr, wobei auf dem
letztern absolute Kältegrade von —17° und mehr vorkommen. Angenommen, die Tempe-
ratur sei in Noworossisk 0° und oben —15°, so wird sich zwar die Luft beim Herunter-
stürzen von 550 m Höhe von —15° auf —10° erwärmen, aber dessen ungeachtet doch
noch in Noworossisk gegen 0° vorher als recht kalt erscheinen, besonders wenn man
dabei ihre stürmische Bewegung berücksichtigt.
Vorschlag zur Beschränkung des Begriffes Föhn.
Im Vorangegangenen habe ich ausschliesslich den Föhn der nördlichen Alpenthäler
der Schweiz behandelt, weil dort dieser bestimmte Wind wegen seiner Gefährlichkeit
und anderer besonderer Eigenschaften offenbar zuerst mit einem besonderen Namen be-
legt worden ist, also seine typischen Merkmale in diesen Thälern am sichersten werden
zu erkennen sein.)
Durch unsere Untersuchung haben wir aufs Neue bestätigt gefunden, dass der
Föhn der nördlichen Alpenthäler ein aus der Höhe herabsteigender stürmischer, vom
Thalende nach dessen Oeffnung hin wehender, heisser und trockener Wind ist. Er
entsteht als Modifikation des südöstlichen Teils einer Cyclone, deren Centrum über den
Britischen Inseln liegt. Die Modifikation besteht darin, dass die infolge davon über
der Schweiz wehenden südwestlichen, mässig warmen und feuchten Winde durch die
besondere Konfiguration des Alpengebirges veranlasst werden, sich mit südöstlichen,
die Alpen überwehenden Winden zu kombinieren und als solche in die nördlichen
Alpenthäler herunter zu stürzen, wobei sich die Luft durch Kompression stark erwärmt
und dadurch auch relativ sehr trocken wird. Der bedeutende süd-nördliche barometrische
Gradient aber, welcher durch Stauung der Luft im Süden der Alpen entsteht, hat eine
stürmische Bewegung derselben nicht bloss über die Kämme und Pässe des Gebirges,
sondern weiterhin auch in deu Thälern als Föhn zur Folge und das allmähliche Empor-
ziehen der Luft aus der Tiefe jenseits des Gebirges durch die südlichen Winde in der
Höhe bewirkt dort Abkühlung und erhöhte Feuchtigkeit bis zu Kondensationen des
Wasserdampfes. So entstehen die Gegensätze: heiss, trocken, stürmischer, absteigender
!) Repertorium für Meteorologie. Bd. V Nr. 4. 1876.
ge
Wind und kühl, feucht, schwacher aufsteigender Wind in den Thälern beiderseits der
Alpen, welche um so entschiedener hervortreten, je heftiger und je länger der Föhn sich
manifestiert. Dieser Gegensatz ist indessen nicht als durchgängiges Charakteristikum
des Föhns zu betrachten, wie der untersuchte Sommerföhn gezeigt hat, und ebenso tritt
auch in der nordwestlichen Schweiz nicht ausnahmslos zum Schluss des Föhns Nieder-
schlag ein.
Offenbar wird jeder einen Gebirgszug quer überwehende stürmische Wind auf der
Leeseite desselben durch Herabstürzen in den Thälern spezifischen Föhn erzeugen und
es wäre daher die Definition des typischen Föhns allgemein dahin zu modifizieren,
dass er in den Thälern hinter einem Gebirgszug und zwar besonders in den nahe senk-
recht zu ihm verlaufenden, einen aus der Höhe herabsteigenden stürmischen, vom Thal-
ende nach dessen Oeffnung hin wehenden warmen und trockenen Wind darstellt, welcher
durch eimen das Gebirge von jenseits quer überwehenden heftigen Luftstrom erzeugt ist.
Da stürmische Winde resp. starke Druckgradienten durchweg im Gefolge von
Cyclonen auftreten, so ist meistenteils die Entstehung des Föhns an Druckminima ge-
bunden, die auf der einen oder andern Seite eines Gebirges dahin ziehen. Geht also
eine Cycelone statt auf der Nordseite der Alpen auf deren Südseite vorbei, so kann in
den südlichen Alpenthälern auch ein Föhn entstehen, den ich zum Unterschied Nordföhn
genannt und auch zuerst als Schlussfolgerung der Theorie thatsächlich nachgewiesen
habe. Herr Hann sowohl als Herr Billwiller haben später noch mehrfach solche Nord-
föhne untersucht. In verschiedenen Weltteilen sind weiterhin bei von Winden über-
wehten Gebirgen, wo genügende Beobachtungen dazu vorhanden waren, typische, der
obigen Definition entsprechende Föhne erkannt worden.
Mühry und andere haben den Föhn als Windfall bezeichnet. Ich halte es für
besser, diese Bezeichnung nicht für den Föhn zu gebrauchen, sondern sie nur für solche
aus der Höhe herabkommende Winde zu benutzen, wo in der That das Heruntersinken
bloss durch die grössere Schwere bedingt wird, also von einem eigentlichen Fall die
Rede sein kann. Beim Föhn ist, wie wir gesehen haben, die erste Ursache des Her-
unterstürzens der Luft eine andere und erst später kommt dann ein eigentlicher Fall
hinzu. Ein spezifischer Fallwind ist z. B. die oberwähnte Bora.
Als Fallwind können wir ferner auch die im Centrum einer Anticyclone aus der
Höhe als spezifisch schwerer herabsinkende kalte Luft bezeichnen. Sie wird sich dabei
auch erwärmen und dadurch trocken erscheinen und es hängt nur von der Höhe, aus
der sie zum Erdboden herabkommt, und ihrer Anfangstemperatur in jener Höhe ab, ob
sie unten von uns noch als kalt oder bereits als warm empfunden werden wird. Wenn
aber auch jene Umstände derart sind, dass sie am Erdboden als recht warm und sehr
trocken erscheint, so ist es bis auf die neueste Zeit niemand eingefallen, in einer Ebene
einen solchen Wind als Föhn zu bezeichnen, bloss weil er warm und trocken ist. Man
liess sich eben von dem richtigen Gefühl leiten, dass man zwei verschiedene Erschein-
ungen nicht deshalb mit demselben Namen belegen solle, weil das Endresultat derselben
— 1 —
ein ähnliches ist; auch brauchte man die Bezeichnung Föhn nur für Winde in der
Nähe eines Gebirges.. Nun kann aber eine Antieyelone auch über einem Gebirge zu
Stande kommen und die Luft aus der Höhe wie in dem von Herrn Billwiller ge-
schilderten Fall vom 14. April 1398 auf beiden Seiten des Gebirges in die
Thäler heruntersinken und dabei beiderseits warm und trocken werden.
Dass wir aber diese, in den Thälern durchweg nur schwachen Winde, wie sie eben der
Anticyclone entsprechen, wegen ihrer Wärme und Trockenheit als Föhn bezeichnen
sollen, weil sie sich zufällig im Gebirge manifestieren, während wir sie in der Ebene
deshalb nicht so benennen würden, dafür scheint mir kein ausreichender Grund vor-
handen zu sein. Allerdings will Herr Billwiller in seinem eingangs zitierten Artikel
die Bezeichnung Föhn oder föhnartige Winde auch allgemein auf die aus Anti-
eyelonen herauswehenden trockenen und warmen Winde sowie auf die bei
Lagerung einer Anticyelone über den Alpen häufig eintretende Umkehr der
vertikalen Temperaturverteilung, obschon dabei gewöhnlich gar kein Wind statt-
findet, ausgedehnt wissen, nur, weil da in der Höhe die aus noch grössern Höhen
herabgesunkene Luft auch warm und trocken erscheint und Anwohner diesen Zustand
wohl auch einem Föhn zuschreiben. Ich kann es wohl verstehen, dass Laien in der
Meteorologie, welche, ohne selbst je einen wahren Föhn erlebt zu haben, nur auf die
Kunde hin, dass der Föhn ein warmer und trockener Wind sei, jeden warmen und
trockenen Wind, ja selbst wegen der geringern Fühlbarkeit der Feuchtigkeit auch
feuchtwarme Winde als Föhn oder föhnartig bezeichnen; da dies sogar, wie wir gesehen
haben, seitens von Stationsbeobachtern, die den wahren Föhn kennen, geschehen ist.
Um so mehr scheint es mir aber gerade Pflicht der Meteorologen von Fach zu sein,
solchen Verwechslungen und Ausdehnungen der Bezeichnung Föhn auf dem eigentlichen
Föhn ganz fremdartige Luftströmungen entgegen zu treten und auf die spezifischen
Unterschiede des wahren Föhns und anderer warmen und trockenen Winde ganz ver-
schiedener Entstehungsweise aufmerksam zu machen.
Der Föhn ist eine so eigentümliche Erscheinung von Gebirgsthälern, dass ich den
Meteorologen vorschlagen möchte, diese Bezeichnung wieder auf den typischen Föhn
unserer obigen Definition desselben gemäss zu beschränken und sogar den Ausdruck
föhnartig zur Verhütung von Verwechslungen und falschen Deutungen zu vermeiden.
Man spricht von föhnartigen Winden, wenn es eben einfach trocken-warme
Winde und nicht eigentliche Föhnwinde sind; warum soll man nicht lieber trocken -
warm im Gegensatz zu feucht-warm sagen, statt durch die nicht viel kürzere Be-
zeichnung föhnartig eine Verwirrung der Begriffe, wie sie leider zum Teil bereits
eingetreten ist, zu erzeugen. So kommt es, dass selbst Stationsbeobachter nicht mehr
recht wissen, was sie als Föhn bezeichnen sollen, und entweder überhaupt gar nicht
mehr Föhn notieren, auch wenn der Wind ganz bestimmt als solcher auftritt, oder
dann jeden warmen südlichen Wind mit dem Ausdruck Föhn belegen, wo von eigent-
lichem Föhn gar keine Rede ist. Wir haben in unserer Untersuchung genügend Bei-
13
ug
spiele beider Art kennen gelernt. Darauf aber möchte ich noch aufmerksam machen,
dass man beim Durchgehen der Annalen der schweizerischen Beobachtungen in den
ältern Jahrgängen viel präzisere Angaben über den Föhn findet und höchstens da und
dort in Thälern für dort auftretende Winde dieser Art die spezielle Benennung Föhn
vermisst, weil dieser Name daselbst noch nicht gebräuchlich war. Erst in neuerer Zeit
finden wir infolge der „Verwässerung des Begriffes Föhn“ vielfach südliche Winde mit
Föhn bezeichnet, die ihrem Ursprunge nach, ja häufig auch nicht einmal ihren lokalen
Eigenschaften gemäss diese Benennung rechtfertigen. Das ist mir bei der Zählung der
Föhnfälle sehr unangenehm aufgefallen.
Wenn ein Bergführer dem Touristen mit überlegener Miene voraussagt, es sei
Föhn zu gewärtigen, obschon er gar keine bestimmte Notion davon hat, oder wenn ein
Kanzlist in der Stadt, um sein Wissen zu bekunden, einen beliebigen, durchs offene
Fenster hereindringenden, warmen Luftzug als Föhn bezeichnet, so hat das weiter keine
üblen Konsequenzen; wenn aber Fachmänner in Wetterbulletins, Zeitungen oder Zeit-
schriften aus Bequemlichkeit von föhnartigen Winden, ja sogar direkt von Föhn
sprechen, obschon die betreffenden Winde mit dem eigentlichen Föhn gar nichts zu
thun haben, sondern höchstens Wärme und Trockenheit mit ihm gemein haben, so be-
günstigen sie eben beim Laien eine bedauerliche unklare und verschwommene Vorstellung
vom Föhn, statt ihn zu belehren und auf die spezifischen Unterschiede des eigentlichen
Föhn und anderer warmen und trockenen Winde verschiedenen Ursprungs aufmerksam
zu machen. Der Laie, der häufig nur das Endresultat eines Windes, warme und
trockene Luft, bemerkt, während ihm der Ursprung zunächst unbekannt bleibt, wird
vielleicht nach wie vor die schwachen, aus einer Anticyclone herauswehenden warmen
und trockenen Winde als schwachen Föhn bezeichnen; wenn er aber von Fachmännern
hört, dass dies kein Föhn war, so wird er allmählich derartige Winde vom Föhn unter-
scheiden lernen und es wird ihm dann nicht mehr auffallen, wenn auf jene vermeint-
lichen Föhne die gewöhnliche Folge derselben, Bewölkung und Niederschläge, ausbleibt.
So würde nach und nach der reine Begriff des Föhns, des so typischen
Windes unsers Alpenlandes, wieder hergestellt.
Zürich, 4. Mai 1901.
Nachtrag.
Herr Professor Pernet hat mir freundlichst in seinem Laboratorium des eidgen.
Physikgebäudes seine Unterstützung zu folgendem Experiment gewährt. Auf zwei an-
einander geschobenen Tischen wurde mit Glasplatten ein 3 m langer, 0,5 m breiter und
hoher, oben und an den Enden offener Kanal gebildet, der 0,5 m vom einen Ende eine
Scheidewand besass. Ueber diese Scheidewand legte man ein 0,5 m breites und nahe
2 m langes Zinkblech so herüber, dass die Enden schräg abfallend den Boden des
Kanals berührten und so das Ganze gewissermassen ein Gebirge mit 2,5 m langem
Thal auf der einen und 0,5 m langem Thal auf der andern Seite darstellte. In beide
Thäler wurden nebeneinander Schalen mit rauchender Salzsäure und mit Ammoniak-
lösung gestellt, so dass sie sich mit Salmiakdämpfen erfüllten. Als man nun von dem
Ende des kürzern Thales her horizontal und etwas oberhalb der Gebirgskante einen Strom
Kohlensäure durch schwaches Oeffnen des Verschlusses einer Kohlensäurebombe hinbrausen
liess, entstand im jenseitigen Thal ein deutlicher vertikaler Wirbel mit unten gegen
das Gebirge hin gehender Rückströmung, der dann aber sehr rasch einem heftigen
Herunterströmen der Kohlensäure in das Thal unter Herausblasen der Salmiakdämpfe
aus demselben Platz machte. Sowie indessen der obere Strom durch weiteres Oeffnen
der Bombe verstärkt wurde, stellte sich sofort wieder jener vertikale Wirbel ein, welcher
ebenfalls bald in einen einfachen herabsteigenden Strom überging. Im Thale diesseits
aber erfolgte nicht sofort, sondern nur allmählich ein aufsteigender Luftstrom längs
dem Abhang des Gebirges. Durch diesen leicht zu wiederholenden Versuch hat also
meine Theorie des Herabsteigens des Föhns ins Thal eine befriedigende experimentelle
Bestätigung gefunden.
20. Juni 1901.
2
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Anhane.
FJahlen-Tabellen.
In den nachstehenden Tabellen der vollständigen Original-Beobachtungen bedeuten die Zahlen bei den
Ortsnamen die absolute Höhe des Stationsbarometers über Meer in Metern, ferner geben die in der Rubrik der
Barometerstände über diesen aufgeführten mit + oder — bezeichneten Zahlen die an ihnen noch anzubringen-
den Korrektionen des Barometers an (die Reduktion auf das Niveau von 500 m folgt aus dem Vergleich mit den
Isobaren) und die entsprechenden Zahlen in der Rubrik der Temperaturen stellen die Reduktion derselben auf
das Niveau von 500 m Höhe dar. Die Stärkezahlen bei den Windrichtungszeichen entsprechen den S. 15 mitge-
teilten Definitionen und wo zwei oder mehr Windrichtungen nebeneinander durch Schrägstriche getrennt ange-
geben sind, bedeutet die erste die Richtung des Wolkenzuges. Die dem Schnee in den Bemerkungen beigesetzten
Zahlen repräsentieren die Höhe des entsprechenden Schmelzwassers. F bedeutet Föhn. Die Zeichen für Regen @,
Schnee X, Nebel =, ete. entsprechen den bekannten internationalen Vereinbarungen.
2 Datum Barometer Temperatur _ | Feuchtigkeit | Bewölkung Wind |
Ort - Bemerkungen
1564 7 1 9 7 1 9 zu Nee) 7 il 9
— — |
+83
Julier | 7. März||1574,8|: 0,91-0,9| — | | —|:0) 5] 8 NE, | sw;.| SW,
293m | 8. » 575,0: 09, 10 F nsiEst SInSWr Swan EL SW;
| 9. » [|573,0|: 04|-1,8| — | — | —|101101 10) sw, | sw, | sw, |xX bis Ab. |
| a, |
St.Gotthard| 7. » 586,0 587 ,,0|- 4,01 - 2,2 |-2,8| — | — | — 6| 10 10 > SE, Sz
3100 S. » [586,0] 585,2] 585,8|- 5,01 - 1,0 -3,8[ — |— |- [10 1010| 5 S, Ss, |%x
9. » |1583,0| 581,3) 581,51- 2,6 - 1,0 -201 — I — | [1010110 S, S, Ss |%*
| | +05 175 | | |
Bernhardin 7. » |587,4| 588,2] 588,0]- 4.41 -1,4 |-2,3[ — | — | — | 0/10) 10| SW, S; S, = |
2070 8. » [587,4 586,5 587,0[- 3,0 - 1,2 -3,1| — | [10/1010 8 5 | 5 |= *llöım.
9. » .585,1| 583,0] 582,6-1,41-1,1\-1,2) — | — | — 10110 10| S, 5 | 5 |= x %nn.
1 16,6
Grimsel 7. » [1602,1| 601,8] 602,1| 0,4| 2,8) 1,01 92] 76) 69| —| —| —|SW/SE,| W/E, | W/SE,
1874 8. » |/602,2| 602,2 603,3] 0,61 2,5| 1,8| sa] 77! 96| —| —| —| S/sw, | s/sw, | sw, ||x*
9. » 598,9] 597,11597,9| 0,2] 0,| 1,2]1001100 s6|—1—|—| SE, | SE, | SE, || 47,1 mm.
— 0,1 + 6,3
Sils-Maria | 7. » 606,9] 607,6) 607,9[-3,31 0,7 -0,6| SS) 89] 96] 6) S| 10] W/SW, | W/SWe | SW/SW, || 3,7mm bis Ab. |
1810 S. >» ||606,8| 606,6| 606,3-0,41 1,5 |-0,3| 97| 90) 97[ 10| 10] 10] SW/S, |SW/W, | SW/W,| Trüb.
9. » 604,1) 602,91 603,5[-0,31 1,4! 1,1] S8| 94 95] 101 10 10] SWS; | SWS, | .SW/SW, || X 5,4mmg. Tag.
+10 +62 | |
Rigi-Kulm 7... >» |1607,0| 606,8] 606,9| 23,5] 48] 42] -—| —- | — | Sı 7) 6| W, Sr W,
1787 8. » |[605,3| 605,21 6059| 2341 24| 101 —|1-|-| 4 4 a 85 S, SE, || Am 10. X
9. » |1602,6) 602,2] 603,6| 38) 1,6] 000 —I1— | —| 9] 7/10) 5 SE, W,
+07 154 | |
Grächen 7. > |1621,1|620,8| 621,1-0,8| 5,6| 14 — | — | —| 5] 5| 2] E/W, | w/w. | W/W, |
1632 8. » 11619,9| 619,1) 619,6] 04] 6,6| 22) — | — | — | 7| 7) 7) W/S, |SW/NE,SW/NE,| Föhnwetter.
9. » 617,0] 615,11 615,9| 3,8| 7,6| 3,61 — | — | —- [10 10 3| S/E, | S/No | S/N. ||Föhnwetter.
ii
Datum
Barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung Wind
Ort 2 i Bemerkungen
1864 7 1 9 7 1 9 7 1 9817 | 119 7 1 9
+01 +5,3 |
Zermatt 7. März || 622,7| 621,9] 622,3|- 3,4] 7,4 1,5] 85 | 48 | 68| 0) 2) 0) SW, NW, SW, |
1613m || 8. » |621,5| 621,0] 620,6[-3,8| 5,8 | 1,5179 144 | 74| ı| 7) 6| sw, | Ss, | SW, || Windig |
9. » 618,6) 616,81 617,5[| 5,01 6,0 | 4,7147 | 49 | 38|10| 10] e| sw, | sw, | SW, |ßtürmisch, id.Nacht
auf den 10. X
+ 0,6 +46 |
|Splügen (Dorf) || 7. » ||632,9| 633,8) 633,9|-1,8| 3,6 | 3,11 — | — | —| 3) 8/10] w/sw, ISW/NW/W;| SW/SW, | @ schwach
1471 8. » |1632,8| 633,0] 6324| 3,8] #1 | 3,3[— | — | —| 910) a| swys, | swjs, | swisw, ||@ 12,9 mm |
9. » 630,2] 628,3] 628,0] 38] 1,1 | 32] — | — | —| 9)10110| sw, | sw, | sw, ||@ 28,2 mm
103 +45
Andermatt || 7. » 634,5] 635,6| 635,6] 2,2] 5,0 | 3,0) — | — -[ 4 7| 0| NE, SW, SW,
1448 8. » |1634,6| 634,41 634,6| 381 30 | #441 — | — | —| slıol10| sw, | sw, | sw,
9. » |/631,6| 629,6) 629,9] 3,3] 31 | 3232| — | | — [1010,10] sw, | SW, | SW, |@unax |
10,9 +49 |
Platta || 7. » 639,8 639,2 639,9| 0,2] 5,1 | 4,8] 78 | 60 | 61] 1) sl 10|sw/sw| sw/w, | SW/W, || Windig
1379 8. >» |/638,1| 637,6] 638,2] 5,11 5,8 | 5,6] 58 | 63 | 59| 6| 9/10 aW/SW, | SW/SW, SW, || Windig
9. » [|635,1|634*5| 634,0 3,8) 41 1,2| 77 | 79 \100 | 10) 10) 10| SW, SW, NE, |@ 17,4 mm, |
z 10.%X 36,7 mm
+05 + 4,0 | |
Reckingen || 7. » |[643,6| 642,7| 644,11-3,6| 62 | 001-|—-| —|]5 1 NW/N, | W/N, N, |
1339 8. >» ||643,0| 641,9] 641,8| 1,6| 80 | 23,61 — | — | — | 7| sl10 NE, W, NE,
0,3 639,3] 637,5| 638,2] 4,61 6,8 | 4,01 — | — | — | 10) 10) 10 N, W, W, Regnerisch |
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Weissenstein 7. » 1644,3| 644,31 644,3] 1,0] 3,4 1,01 — | — ! — | 7| 9| 7 = _ =
1290 s. >» ||643,4| 643,41 649,41 9,4 3,2 1,41 5 OO - — ®
9. » |1639,2| 639,2) 641,4] 3,0] 4,0 -221 — !— | —| sSl10) 7) — = - | @
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Closters 7. » |1653,4 652,8| 653,8| 1,4 10,4 | 4,2159 | 3770| 6 5) 1| E, SW/S, So |
1195 8. » ||682,8| 651,2] 652,4] 5,01 10,8 | 4,3] 57 | 29 | 58| 4) 6) 2 E, Sg Sı
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Chaumont || 7. » [656,1] 655,2) 655,4] 3,6, S,1 | 7,81 76 |69 | 59| 9| 7| 7| SW, SW, SW; ı@0,1 mm
1152 8. » ||653,4| 654,5] 654,4] 4,6| 5,8 | 3,81 76 | St | 96 | 7 S| 5] SW, SW; SW, ‚® 1,2 mm |
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1150 8. >» |1653,8| 653,6] 654,6| 5,81 12,9 | 4,1] 67 | 4 | so| 2 3] © W, SE, NE, |
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St. Croix 7. » |\660,9| 660,6] 660,4| 7,1110,1 | 9,1152 | 41 | 49| 9) 7| sS| SW, SW, SW, 1@0,6 mm
1092 8. >» 658,5 659,8] 658,6] 9,1) 5,2 | 6,9] 44 | 82 | 69] 6/10) 1| SW, SW, NW, |@6,5 mm
9. » 655,4] 656,0] 657,6| 8,61 3,5 | 1,748 | 83 | 91 [101 1010| sw, | NW, | W, ||@ 13,0 mm
| +0,9 + 9,9
| Wildhaus 7. ». |660,0| 659,01 658,5| 3,2 11,0| 34] —| — | —| 2) 3) —| Nwysw | NW/SW E \Bedeckt
1094 8. >» 1658,21 657,8] 658,9| 7,6| 13,0 | 46| — | — | — | — - E W W Klar
9. » [655,4] 654,31 656,0] 94 72 | 3] —|— | —| 2) 2) 6| m/s, INW/W,|NW/W|Stürmisch |
| Il
Ort
Datum
1864
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1
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Feuchtigkeit | Bewölkung
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Wind
Bemerkungen
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Thusis
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+ 0,1
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Sturm von 2-11 a,
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Datum Barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung Wind |
Ort | u R Bemerkungen
1864 7 1 » 7 1 9 7 1 917 5) 1 1 9 |
+04 +0,6 |
Freiburg | 7.März || 699,1) 697,8] 696,9] 2,9) 12,2 | 11,9| 91 | 56 | 61 | 9] 5101| 5, S; S,
| 630m || 8. » |1696,0! 696,4) 697,2| 4,7| 12,6 | 7,7) 76 |55 |90 | 5] 9| 9| SS, S, Ss ı@
9. » 692,6] 693,8| 693,0] 5,4] 8,0 | s,3l so |s6 | sı | 7lıo 9| S, W, W, ||@ 2,3 mm
| — 0,1 +05 |
|Chur 7. » 709,9) 701,3] 702,3| 5,5] 16,2 Jı1,al 64 |32 a6 | 3 & a] SE, | SW, | SW, ||Föhnwetter
| 608 8. » |/700,9| 700,1| 700,7| 10,6| 16,6 | 11,8] 49 | 34 |43 | 7| 5) 5| SW, | SW, | SW, || Föhnwetter
9. » ||697,5| 696,8| 697,1] 13,0| 10,4 | s,1l 42 | 70 | 77 | 6110,10) Sw, | SW, | SW, ||@16,4mmF.
| +0,6 +0,55
Reichenau || 7. » ||703,6| 703,5| 702,9| 3,81 142 | s8S| — | — | — | 2] 5) 2| SW, 5 =>
597 8. » [701,9] 700,8) 701,4| 6,41 15,1 |103|— | — | — | 5! 6) s| SW, Ss _
9. » ||698,7| 697,6 697,5] 99 sa | 65 — I — | — | 5llıo 85 SW, _ ,@
+06 08
Bern 7. » |704,4| 703,0) 702,9| 2,0| 13,2 | 11,2] 91 | 54&|67 | 7| 3) 2| E, W, SW,
| 574 8. » [701,5] 701,5, 702,41 92,6) 12,7 | 6,6] sS ı 58 | 93 | 6/10|10| SE, W, Sn
9. » |1698,9| 698,8! 700,4] 4,0) 9,4 | 5,9] 95 | SO | 95 | 8[10|10| SE, So NW, !@4,9 mm
— 0,1 +02
Schwyz 7. » ||706,5| 704,9| 705,0| 4,3| 13,9 | 11,7) 76 140 |39 | 3] & 0). N Ww, [38 p.8W,
547 BR), 1 a on | 3 ern i
Ss. » [||703,1| 703,1| 704,9| 13,0 16,0 | 7,81 38 | 32|78| 3] & 1| NW, SW; + SbD.NEı Starker Föhn
| ) 5hp.NWı )
9. » 700,2] 700,5| 701,9| 11,7) 11,3 | 7,1[ 46 | 65 |so| 910) 4| SW, NW,
| +08 +03 |
Marschlins || 7. » |[707,7| 706,6! 707,41 5,0] 15,8 !12,6| 73 | 31 1385| 5] 6) 4 N Ss Sa
545 Ss. » |706,1| 704,4) 705,5| 12,2] 16,5 |13,8| 41 | 31 |41 | 7| 6) 6| SE, Sz S;.;3 ||Ab. zuw.N,
9. » |701,7| 701,9) 702,4] 13,11 122 | 7,4139 | 62 | 91) 6) 9 9| SE,, | 5 S |@Abends |
+06 |
Sargans 7. » ||710,9| 709,3| 709,7| 7,0 16,9 |11,4| 65 | a6 |46 | 4| a) | w/sE, | se, | SE, |@20mm |
| 501 Ss. » ||708,3| 707,7| 709,5| 13,0] 16,8 | 10,3| 64 | 28 | 51| 3] 4] 4] SE, S/SE, E, Stürmisch
| 9. » |)704,0| 704,1| 705,6] 14,0| 16,6 | s,0l 34 |47 |sı | 5| 4!10| S/SE, | SE, E, ||Trüb
| +0,6 |
Martigny le > 713,3| 711,6) 711,5| 4,1|10,3 | 9,01 s0 | 63|60| 4 3] 0| SE, SE, SE, | |
498 Ss. » ||710,8) 709,6) 709,5| 6,61 13,4 | 9,6| 62 | 57 [56 | 3/1101 0| SE, SW, N, | |
| 9. » 705,6] 704,0| 706,0] 12,0| 16,0 | 10,4] 47 | 42 | 65 | 1010| 3] SE, N, N, |
| +0,7 — 01 |
Neuchätel 7. » |711,2) 709,7| 709,1) 6,8] 123,2 | 12,4| 74 | S6 | 57 |10| 6110| W, SW; 3 ® 0,6 mm
ASS Ss. >» [707,8| 708,2] 709,0] 9,0| 9,3 | 7,1[ 65 | 75|89 | 5110 55 W, W, 1 @® 0,7 ımm
9. ». ||704,4| 705,8] 706,8| S4 84 | 7za|sı |71|72| Si 7|10| NW, W, 2 |@ 14,0 mm
+ 0,6 |
Zürich 7. » |719,5| 710,8| 711,2) 5,6] 13,7 |10,4| Ss4 | 66 |64 | 3) 5| 5| NE, SW, NW, | Schön |
480 Ss. » 709,3| 709,2) 710,4| 9,11145 | 7,2169 |52 |90| 5) 6| 3] nw, | NW, E, |@windig |
9. >» 706,6| 707,3| 708,6| 7,01 9,9 | 7,01 83 | 73| 87 | 710/101 N, NW, NE, |@ windig |
107 — 0,2
Altstätten || 7. » |712,2 710,6 710,3| 6,2] 13,0\14,4| 66| 62 | a7| 6| 2] ı| sw NE | S/S;, \Am6.n.10, Mirz ®
| 474 8. >» |708,3| 708,5| 711,1| 15,0] 17,5| s,al aa as | 75| si al ıl Ss, | SWR; | N
| 9. » |705,8| 706,1| 708,1| 14,4 14,5| 7,5| as as | sl 5) 1110) 5 sw, | NE
|| Datum
1864
1
l
Temperatur Se
9 7
9
Bewölkung
179
Ä
Wind
Solothurn
441 m
Stans
456
Altorf
454
|
| Winterthur
| 4
‚ Rathausen
440
Porrentruy
465
Kreuzlingen
431
Zug
429
Aarau
389
7. März|
S.
3%
|
|
+ 0,2
| 711,9] 711,2
|709,0 708,9
+05
+07
+1,0
| 713,6
| 712,2
+10
712,4
719,7
710,4
+0,9
716,9, 715,9
[713,5| 713,2
[710,4 711,0)
+11
716,5) 714,6
+ 0,6
720,1) 718,1
709,1|7
|713,5| 710,3] 7
709,0) 707,91 7
| 704,6) 705,417
[714,9| 713,017
[715,8] 713,4 7
713,9] 712,1[7
708,9| 708,47
1714, 713,2] 7
7| 711,917
| 709,9) 7
710,0) 7
7| 715,2] 715
713,3|7
709,77
|713,5| 713,61 7
|710,6| 711,317
718,9 716,9) 7
714,3) 714,6 7
1,8
5] 13,0
15,6
0,0
2,2
4,6
3,3
14,4
12,6
7| 2*%,0
es
4*,5
0,4
1,6
92,3
11,4
14,6
10,8
— 04
11,8
10,3
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16,0
10,0
11,0
— 0,3
Chr
14,2
10,2
— 0,3
13,7
16,8
10,7
— 0,4
14,4 |
14,6
11,1
9,1] 97
5,7100
6,2] 96
sg
52] 31
97
96
83
,s| 92
11,9
1,92
7,0
9,6100
7,0100
7,3100
76
sg
77
43
26
52
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96
NW,
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sw,
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Windst. i.d. Höhe,
Abils. starker Wind |
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Trüb, @ Föhn
Trüb, @ 1,8
2-5 p.W,
®).
Datum | Barometer Temperatur Feuchtigkeit Wind | Bemerkungen
1864 1 ( 1 { 7 1 9 17 Ä { 7
+05 — 05 |
Schaffhausen 719,3| 712,2| 717,0 13,7 98 41 3| 6| SW SW/SW, | Stürmisch
395m 716,3| 715,9| 717,9 12,4 RN c ) W/W, '®
713,8| 713,4! 715,0| 5,2] 10,6 ( - W/NW, - |@5,9 mm
0,0 —06
‚Montreux . » [721,0] 720,0|719,8| 7,5| 14,4 9 6 51 SWNW, | SWyNW,
385 . » ||717,6| 718,5| 718,1 13,4 13 | 6 10) 11 SW/N, | SW/W,
| 2
713,9) 714,6 9,7, 13,8 : S/NE, | S/NW, ©).
+02 0%
| Mendrisio ERS 727,4 | 6,1 96 c 3| N, -
| 355 Sr 3,9) 726,6 I 9,0 98 | 90 | 5 | - |@ 20,3 mm
| 2| 720,9| 721,91 8,4 11,3 \ © 122mm &
| — 0,1 — 0,6
| Morges ; ‚3| 720,0 E 13,5 ( & 3 > S Schön
| 380 Bm 719,2| 7182| 9,7| 11,1 5|78|94| & 3l s 0 |@2A4mm
13,1 ® 1,2 mm
a
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1
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| Bewölkt
®
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275 ? 733,5] 7: 5 9: ‘ % S \@® 14,3 mm
730,3 h S 0/12,7| 93| < 0 101 9| S '® 23,5 mm
Bellinzona : 738,0| 739,7, 73° RI 5 7,2 © ( ( \ > ® Nm.
229 8.02 738,0 737, 3] 6,9 7,9]: % | SW N \@ ganz. Tag |
734,8| 7: 731,5| 8,0) 8,3 | 13,3 ;S N S ® um Mittag
1872
St. Bernhard 6. März || 564,3 561,0|- 5,0 -8,8
2478 .. >» 560,41 560,2] 560,7|- 8,0| - 6,7 |- 5,7
560,6| 560,9| 561,5|- 7,81 - 6,4 - 6,0
561,8| 563,1) 564,3]- 6,2 -4,6 x
Bernina (Hospiz) 6. 566,7| 565,6| 564,7]- 9,0 7,4 - E | h |
3340 5 564,1| 565,0] 564,2]- 6,8| - 3,7 |- 6,6 ! ji Ss > Stürmisch
563,6 563,7| 563,4]- 6,0 5 I- 6,0
565,7, 565,8 51-12
+ 0,7
Julier ). >» 582,2] 579,2 )I-6,0 4 S/W, , S/SW || X in der Nacht
3337 hs 569,6| 574,7| 57: -5,0 B S/SW
576,6| 577,0 8 | S/E, | SIE, ||
578,0) 579,1) 580,41- 3,4 D |-1,0 | S/E, > \XKgT.v.9a.an
* *
Datum
Barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung Wind Bemerkungen
1872 7 1 ZEJE2 En BEER E 1 9 u)
Fr I) l
| +- 7,6 | | |
$t. Gotthard 6. März | 592,2) 591,2] 589,2]- 5,4 \- 2,9 -5,7| — 2E O1NO dOlEASıE US/SERD MES%
2100m || 7. » 11588,4| 589,2) 589,2]- 6,0 |-4,3.-5,0| — | — | 10/10/10) SS; S; SE, ||x 70 cm
8. » 589,1|589,3|589,8[- 5,3|-3,5 -45| —| —| — [10/10] 10| SE, &; SE, || 150 cm
9. » ||589,8| 591,7] 592,21- 46)-1,4-1,8| — — 110110110) SS, 51 SE, ||* 3 em
+75
Bernhardin | 6. » 11594,8| 594,0] 592,3]- 5,0 |- 2,8 -5,6| — | — | — | 0) 10) 10 Ss S, S,
2070 7. » 591,4! 592,41 591,9|- 5,41-3,01-4,6| — | — | —[10|10110| $, S, S,; X 6,0 mm
8. » |591,6| 598,2 592,5[- 461-232 -40| — —| —[10l10l10l $, S, s, ||x 1,0 mm
9. ». 599,5|593,8|594,8l- s0|-0,21. 3,01 — | — | —|10l10l 10) Ss, = $S, | 1,0 mm
+72
Simplon (Hosp.)\| 6. >» 598,3] 597,5) 596,2]- 3,81-3,9 -2,1| — | 00) 3110| SE, U SE || SE,
2008 7. » |1595,1) 595,7| 595,7[- 48|-4,5 -34| — —| —J10/10/10| sE, | s®, Ss |*x —
8. » [595,1| 595,2] 596,0- 4,7|-4,3 -34| — | — 10/10) 10| SE, SE, So IR —
9. » 596,0] 597,1\598,8l- 3,6|-3,4 -2,8| —| — | [10/1010] SE, | SE, Sy = —
+6,6
Grimsel 6. » || 609,1) 608,4) 607,0|- 42) 0,6 -2,0| 90| 90| 88 | 0| 10/10) SE, NW/SB; | SE, || — —
1874 7. >» 606,0] 606,8) 606,31- 3,0 |-0,6 -2,0|100 | 90 96.| 10) 10) 10) SE, SE, Bell &
8. » 606,2) 606,0) 606,6|- 2,01 1,4 /-0,4|100 | 79| 96 |10| 2! 2| SE, N/S, | N/SW,
9. >» |606,9| 608,0] 609,0- 0,6) 1,4) 0,41 83| 85| 9411010101 E, SE, E,
+63
Sils-Maria || 6. » [6143| 613,gl s13,0|-ı2,1| o,8|-3,6| so| 67| 90| 0] 3l10l SE, |swys, | swjs, || —
1810 7. » 611,2) 613,0! 611,8l- 3,7) 1,2)-1,4| 92| 62| 74 | 10| 10] 10|sw/w, |sw/w, | SW/W,|| Trüb
8. » |610,9| 611,3) 611,41- 3,7| 1,0-4,4| 93| 76| s6 | 101 10| 10| ww, |sw/s, | 8 ||= ganz. Tag
9. » |613,1|613,8| 613,8|- 5,8| 3,0| 0,2| 87 | 63| 95 | 10] 10] 10] swysw, | sw/w, | swsw, |— KK %ı
+6,2 |
Rigi-Kulm | 6. » |1615,2|613,4|611,5| 00] 14-041 —| —|1—|0 9 4 8 S Se
1787 7. >» ||608,9| 609,1) 609,7] 0,0) 3,2] 14 — —10| 5) 7) 8; Ss, S, F? ganz. Tag
8. » 610,2] 610,6) 611,9] 1,0) 3,6) 14) —ı — | —| 9] 3) 1| $, S, S,
9. >» |1613,0| 612,8 6152| 3234| #8| 30| —| —| —| 9 7) 3} 5, S, 8,
+5,9
Bevers 6. » ||693,4| 620,4| 619,6l-13,4| 1,21-3,2] s#| co| 7s| 1) 3l10| w, | new, | s/sw,
1711 7. » 618,9) 619,5) 619,41- 3,6| 2,0|-2,0| 93| 61) 74| 9| S| 7 W, SW, SW,
Ss. » 618,6] 618,8] 619,5|- 1,9| 0,6 |-4,0| S2| 94| S7J10110| 1 So Ss SW,
9. » |619,9| 620,41 621,8|- 8,2| 3,0) 0,5| 95 | 62| 97| 7) slıo| 5, S Be —ı
+5,4
Grächen || 6. » ||627,3|635,5| 624.9l- 04| 50-30] — —| ol10 3 w | mw |ww,
1632 7. » [693,91 623,2] 623,8|- 14| 42-02] — — | 10| 10 10] w/w, | ww, | W/W,
8. » ||623,9| 623,71 624,81- 3,0| 561-601 — —|10/ 8| ol sw, | sw, | sw,
9. » ||6944|695,2l697, 4 1,01 66| 15| —!| —| —-[10l slıol NE, | S/NE, | S/NE,
+ 4,6
Splügen (Dort) || 6. >» |1639,9) 639,11 637,7|- 37| 30-14] —| —| —| 2) 510] nyw, | N/8, | N/N.. ||Von Bun. an,
1471 7. » |636,5!637,1\ 637,1l- 04| #2| 16| —| | —| 9| 7| 7| ww. | ww, | S/Sı || >. dam „»
8. » |e36,7l63,elearil o6| 18| 1A |) —I 7] 7 al ss, | ss, | ww |x
9. » |636,7|636,51639,0| 1,0| 3,9| a9| —| —| —| 5| 7| 6] awsw, | wyw, | sw, ||>K
Feuchtigkeit
Ort Datum Barometer Temperatur Bewölkung Wind |
1872 7 1 9 7 1 ) 7 ao ee) 7 1 9 |
+45| |
Andermatt || 6. März || 641,5] 641,6) 639,4|- 0,1] 25 -1,1| —| — | — | 0) 0) 0| W, E15 NE, |
1448 1-22 638,2] 639,2] 638,9]-0,8| 22| 0,51 — | — | — [10| 8] 10 E, E, EB, |
8:0 639,0] 639,0| 6395| 0,8] 3,5| 1,8| —| — | — [10] 8) 0 E, NE, NE,
9. » [639,1] 640,1\641,1| 1,9] 239] 401 —| —| —| 510110] NE, E, NE, |
+42 |
\ Platta (Medels) 6. » |1648,2| 646,7 645,9| 3,31 41| 0,8| 53) 54| 79| 0) 5/10| SW, SW, SW, |
1379 7. » |/644,7| 644,5] 644,8| 0,9) 4,0| 2,7| 77 | 52| 64|10 10/10) SW, SW; SW,
8. » ||645,0| 644,8] 645,4| 1,8) 3,1| 3,1| 70) 56| 6710| 7) 3] SW, SW, SW; ||
9. » |1645,4| 645,51 647,0| 3.3] 6,7| 5,2] 53] 59| 65|10]) 9] 10) sw, | sw, | sw, |
+40
Reckingen || 6. » ||650,7| 649,2] 648,8|-42| 5,6| 0,01 — | —| —| 0/10/| 9| NE, W, N,
1339 7. » |/648,3| 648,3] 648,5|- 1,01 4,2| 1,8 — | — | — |10| 10] 10| SW, SW, NE,
8. » 647,9] 647,3] 647,81-5,4| 7,4| 241 —| —| —[10] 6|-4| NE, | SW, | NE,
| 9. » |1648,5| 649,5|651,0| 34] 50| a8l —| — | — [10| 10/10) NE, N, NE,
+35 |
Gäbris 6 =. _ _ 93) 80) 233] —| —| | 0) 0 21 W S, Se, = im Tal
1953 7. a Aa ze ao le ga als, S, S,
8.» — | —- | —-[|%46 801 50-|-|—-| 35 1 s S, Sl
De = Zee | ln el Si, || S,
+34 |
Monte Generoso || 6. » 11662,5| 661,4 660,4] 0,51 2,8 /-1,1| 51 4S| 64| S| S/ 10 NW/NE NE, |— — X
1224 7.» 1659,41 659,9| 660,11-0,1| 0,9) 0,9] 83 | — |100| 1010 10) SE, | AW/sR, | NWSB, | K 16,0 mm
8. » 1659,01 659,4 659,6| 0,3] 1,3 | 1,1100 | s5 | 93 | 10| 10| 10| sw/AB | SW/NB | AW/sR || >K 1,2 mm
9. » [659,3] 660,6) 661,4| 0,51 23,1| 1,9| 93) 94) S6 | 10] 10) 10] NK/NW | NWAE | NWÄR | >K 42 mm
13,4
Churwalden 6. » 662,6) 662,1] 660,8] 0,61 8,2| 3,61 SS | 36| 63| 0) 5/10 SE, SE/SE; SE,
1213 7. » [659,2] 658,1] 657,1| 2,01 6,6| 40] 72| 47 | 69] 10,10 10] SE, SE; SE,
8. » ||656,8| 657,1\657,9| 3,61 7,2| 3,4 51| 49| 63J10] 5) o| se, | SE, | sE,
9. » |1657,4| 657,5| 659,6| 3,6| 10,8| 6,5| 51| 36 | 66| 5| 4] al swysw, | SE, | sw,
+ 3,3
Glosters 6.08 660,4] 658,9) 658,1| 0,6) 7,3| 3,0] 39 | 29| 50| 0) 0| 0 Sy Sn Spa Föhn
1207 7. » | 656,9| 657,5! 657,7| 5,01 7,3| 44] a2| 34| 40| 6| 7 5| S,, E, S,
Ss. >» 657,3) 656,6| 658,0] 0,61 7,01 1,6] 71| 35| so] S! 5] 0 1 SE, E,
9. » [657,6] 657,6|659,9| 2,11 10,3| 5,4 64| 44| 69| s| 6 3| NE, S, 5
. +31
Chaumont || 6. » |/664,5| 669,3] 660,1| 1,1| 6,7 | 3,9| S1| 65| 72| 0] 2) 1| NW NE/SW —_ ® 0,2 mm
1152 7. » |/657,0| 656,9| 657,5] 1,1] 9,6| 6,8| 97| 40 | 5310| 7) 7| se, | swsw, | sw,
8.» 658,5| 659,6] 660,6] 3,11 8,4| 4,8| 66 | 42 | 65| 9/10) 0) SW, SW, SW,
9. » |1660,6| 661,6] 664,1| 4,41 7,6| 7,01 57 | 62| 57] S| 9) 9| NE, N NW,
+30
Beatenberg | 6. » [663,4] 661,6 659,6|- 0,3) 8,8] 4,1] S5 | 50| 51| 0) 6| 3| NW, SW, NW, || Alpenglühen Abds.
1150 7. » |1655,9| 655,5[657,4| 5,3! 11,2] 8,0] 46 | 36) 40| sl alıol S,, | Wiskss | W, || Föhngewölk
8. » 657,4] 658,2| 659,3| 4,1) 12,0| 3,9] 50| a6| 63| 7| | 0] w, 5.5 | NW, ||Morgen-u. Abendrot
Ole 660,2] 660,4] 662,9) 5,1] 9,1) 5,2] 58| 61 | 66| 7) 7| 3] SW, Ss NW,
Datum | Barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung | - Wind |
| ’ 2 R || Bemerkungen
| 7 1.0 9 7 1 | 9 7 1 | 9E 7 9 7 1 9
a ___ _ — = =
| 199 |
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1092m || 7. » 1 661,01660,7| 661,3] 1,2) S,3| 5,4 88 | 51 51 [10 2] 5] NE, | SW/SB, | NW/NRe *ind.Nacht |
| 8. » 11669,7|663,7| 664,9] 4,9) 8,7| 43| 52 |43 | 70 |101 10) o| NE, | NE, | NE, 1,2 mm
9. » |664,8| 665,61 668,3] 3,31 7,9| 6,1| 78 |57 75 | 7) 9| o| mE, | sw, | sw,
1} |
| | +96 |
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1024 7. » ||667,4| 667,5) 668,5] 6,9) 9,5| 7,5136 |29 |35| s| sj10| E, Eu SE,
8. >» 1669,11 669,21 671,01 7,51 9,4| 3,9135 [4061| 7| 6) 7] SER | SW/B, | SW/SB, |
9, » 670,8] 671,6] 674,0| 9,4 11,6 | 6,9| 36 | 46 |59 | 6) 7/10) E, SE, SE,
| +90
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926 7. » 11677,5| 676,3| 676,6| 7,11 10,1| 7,5135 | s0|32| 9) 51 ı|l S, Sı
8...» | 676,8| 676,3| 676,6| 8,1| 11,3 | 9,01 31 |33 37 | al 2] 01.5, S, s, + Föhn
9.» |1679,1| 679,6| 681,7| 9,3) 16,0| 7,8] 36 |38 |61 | 5| S| 9| S, S, s
| | +1,9 |
‚ Einsiedeln 6.» |684,6 682,1) 680,3|- 5,01 8,0| 6,6] SS | 56 139 | 0) 7110| NW, NW, NW,
910 7. » \678,1| 677,5 678,0| 5,6) 12,2 | 8,41 49 | 29 | 36 [10| 4110| SE, S; SW,
Ss. » 678,5) 678,6) 680,6] 4,8] 12,4| 2,41 51 |32|77 | # 410) W, SW; ! SW
9.» 1680,55 680,9! 683,5| 1,1] 15,6) 4,7] 77 |43 |s4| S| 6101| W, SE, SE,
| r1,8|
‚ Uetliberg 6. » 1687,41 684,6| 683,7| 121 9,4| 3,41 92 |89 | 90 | 1| 3) 5| W W N = im Tal
374 7. » 680,7) 680,01 680,0] 4,4| 15,8 | 8,6] 90 | 79 | 70 |10| 3) 3) N, SSW, | SSW,
8.00» 681,7| 681,6 681,8| 9.6| 17,2| 7,6| 71 |s#|69 | 3] 3) 2 Ss Ss N
9.» |1683,2| 683,71 685,5| 4,41 11,4) 5,8[87 |69 97 | 4 510 N | sw | w
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| +1,5| |
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832 7. » |1684,8| 685,8 685,6| 82] 10,6| s,s| 33 |33 |30 | 9) 8jıo| s/s, S/S, ||Föhn |
| 8. » |[1685,5| 685,4] 687,01 9,8] 12,0 | 7,6| 27 | 38 | 42 9 6 01 5 SI: S/S; S/S; || Ab.sp. F. nachgel.
9, » 687,4] 687,1) 689,7| 4,6| 14,8| 9,0| 58 | 41 | 55 | 9| 810] S/SE, | S/SW,
+ 1,4 | |
Affoltern 6...» ||692,8) 690,0] 687,5] 0,8| 10,6) 5,0| 77 |54 | 7a| o| ı ı| NE, NE, Wo
795 7.» |/685,4| 684,3| 685,1] 3,4| 13,0 | 6,6| s1.|46 | 59 [10| 7| 1| NE, | N, | SW,
Ss.» |1686,1| 686,7| 687,9] 42] 12,2] 5,61 65. |48 | 71 | 7| 6| 0] sw, | W W. |
9. » |1688,2| 689,1] 691,6) 3,61 11,%| 7,0] 78 |56 |77 | 8110| 9| NE, | NW | Wo |
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[7
Datum || Temperatur Fenchtigkeit | Bewölkung Wind
1895 | |
H10
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696,9) 696,71 695,2] S2113,3 | 7, 35 | 58 | 01 sW/W, | S/SE, | |
697,6) 697,1) 698,5] 4 Sal: 50 |: 578 10] SW/SW, | SW/SW, |
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702,2) 703,0) 704,1| : 5,6 | 38 { 10 ®43 mm
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679 3 697,2 696,5| 697,0 9| 13 ( Ss ; F., Dreli, d. Windf.
696,8| 697,0) 699,0
699,5 699,& 702,6
707,7| 705,8! 702,9|-2,8| 0,9 | : y 2 NE, || Neblicht
700,9| 699,1| 700,3] 6,81 15,8 | 8,6| 52) ! D) NE, | NE, || Alpen klar
700,7| 701,0] 702,6 9 | 8,4| 43] 2: D) S, || Alpen klar
703,4| 703,2] 705,7| 5,6| 12,6 ) ; b B NE, |
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640 - Dal I - 5 6 W/NE, Stürmisch
NW,
714,3| 712,3| 7
710,6| 710,8
710,8) 710,&
711,3) 711,2
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NW, | NW,
NW, | NW,
NW, | SW,
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597
|
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590 Ss. » [703,4 703,9| 703,5 5 3358| 8 S |
705,9| 706,3| 708,8
+0,9
713,2) 709,9| 707,6
705,2] 703,9| 704,5
705,7| 706,3) 707,61 23,5
708,2] 708,6] 711,1] 0,9
\ Datum |
| Barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung Wind
= | r g& . r Ba ||: ® Bemerkungen
182 | 7 1 ) Zu le \) Ze | gez n1R59 7 | a
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571m 7. » 705,3] 704,4] 705,1 6,8| 15,4 111,4 | 7&| 33) 33110110) 7) W, | NE, E, || Föhn |
8. » 706,4 706,3 708,5| 11,0| 14,6| 9,0| 37 | 37| sı[10,10| 6| =, NE, S, | Föhn |
9. >» 1708, 9 6,4 | 13,6 | 7,8 | 73| 50) SL| 0)10) S| W, SW, Sa
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558 7. >. |1706,9| 706,7| 707,3| 10,5 |. 13,9 12,3 | 35| 35) 24[10| 7) 7] Ss | 5 |Föhn |
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9.» 709,9 709,8 713,7 6,1|. 16,8] 9,3 | S£| 52| 65| 9| 9| 9| NE, | SW, ( |
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545 7. » (749,1) 712,2] 712,51 8,9) 14,3/10,0| 49| 35|43| 7| 7 7 S,, Shall She
8. > 713,3] 711,9,712,9| 9,1) 13,5[10,7 | 48) 4245| 7) 61 0) S,. Ss S,
9. » |713,8| 712,4) 714,3| 6,2) 15,0 /11,2| 61| 47 |,60| 6| 7| S| NW, | Ss | sw,
10,2) Zwolkenl.T.v.
Sion 6. >» |716,8| 713,6) 713,2] 35) 13,6|:8,0.| 70 4&| 58 01 6101 5, Es:3 E, Föhn v. Mittag an
D44 7. » 711,9) 7105| 713,1) 6,9) 12,8] 9,3| 63) 46 | 61] 9| 9) 0 E, SINE) 5% P’sturm von Mittag
8. » |711,6711,3|712,5| 9,0| 13,5| 7,3] 55| 46| 66| 910 0] E, E, E, bis Abend 9
CB 712,2) 712,3) 7154| S,0| 15,6 | 9,8 62 47 | 6610| 5) 5] NE, NE, 0)
| +0,23 | 2wolkenl.T.v.
| Ragaz 6.» 716,7) 713,7|713,0|-23,0| 13,6) 8,2| 89) 41) 50| 1] 1] 1| NNW SE,
| 54 7.» 711,1) 711,7) 711,7| 9,0) 13,2 111,2 57 | 44 \ 46 2 4 3] SW/SE, SE, |; Stürmisch
Ss. » 713,0] 711,7|7125| 9,2) 50/45, 49| 4 4) 1| S/SE, | S/SE, | SE, ||Stürmisch
9. » [713,4 712,7|713,7| 9,2 57/47, 52| 2| 2) 2| s/sE, |sw/sE| S/sE
| | |
| Sursee 6. » |1718,5| 715,1| 713,7) -3,3 | 10,2| 2,0] 98| 58| 96 0 0| 2] NW E NW |
502 7. ». 710,7| 708,7, 709,01 2,4#| 15,9| 5,1| 92) 40| 73/10] 5| 2] W/NW| W/SE NW ||
8. >» [711,0] 711,1) 713,4 -0,2| 14,0| 3,2 | 92) 44 | 75 10, 90 NW/NW | NW/AN NW
9. » 1/713,6| 713,7 716,5 -0,8| 13,5 | 42| 93 54| 99 10) 10, 5) W/W \ SW/AW NW
0,0 2 klare;vorh.
Sargans 6. >» —_ — — /-1,0| 5,010,0| —| —| — 10) 3] 3| E/E, |, W/W, | w/s, |
501 TER — | — | — | 90| 1401114] —|ı —|—| 6 5| 6| W/W, | W/SE,| W/s, ||Stürmisch
8 >» | — | — | — 1 1001 13,4 |10,8| —| —| —| 4| 3] o| W/SE, | W/SE,| E/W, || Stärmisch
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1
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Datum
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9
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1. Feb. | 700,9| 698,2) 696,01 4,0) 10,2 1-04
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9. » ||707,6| 703,6! 699,61 2,4 8,3 | 10,3
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1. Feb. || 707,3] 707,3| 710,0| 4,2] 10,2 | 6,0
9. » |/711,9| 709,6) 705,6
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1. Feb. || 706,1] 707,1 710,0) 0,8] 5,5 | 2,2
9. » ||710,4| 706,8] 702,4] 1,1] 6,6 | 4,9
3. » 698,3! 700,3| 703,8] 3,5] 49 | 1,8
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Datum
1855
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1
3
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Wind
1
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707,31 6,9
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| 1. Feb. || 718,3| 717,6| 721,6] 11,0 15,0 | 50| —| — | —
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| 1. Feb. || 726,0| 728,1|730,1| 5,4] 7,2) 6,8] — | — | — |10)10) 6|w/sWw,| W/SE, | W/NE,
9. » [731,9] 797,2|723,8| 1,4) 11,3) 52] —| — | [|| 3)10| NE, | wjsE, | SW/SE,
3. » |1719,2| 721,6|794,4| 241 64| 3,01 — | — 8| 10/10) sw/sß, \ SWw/N, | SW |I— — @
|
BETıyS
Basel 30. Jan. || 733,3| 730,8| 728,1|- 0,4 6,0| 4,6] S5 | 62| 66 3 10 10 RB | E SE, =
378 3 » 797,0 728,51 730,2] 2,6) S,6| 3,7| S3 | 73 1100 1028168 Sı E, SE, | Abendrot
1. Feb. ||729,6| 732,31 734,9] 6,4] 7,6 | 6,6] 74/100 | SS| 810] 5) SE, SW, EL |— 912m
2. » |735,5| 731,4) 727,7| 3,4) 11,2| 7,6| 90| 48 | 67| 1] 5110| SE, E, E,
3. >» [723,4 735,9 728,9] 3,8] 6,0) 3,4| s3| 79| 70| 910,100 E, sw, | SE, | ®02nn
—.0,9 |
St. Vittore ||30. Jan. ||740,3| 738,8! 738,6|-43!| 2,0| 3,01 95 | 78| 79] 0] 410) sw SsWw/S sw | — ®@
265 31. » [737,1 736,81 7385| 1,85) 1,2) 1,3| 96 \100 1100 | 10) 10] 10| sw SW sW |@ xx —
1. Feb. || 740,0, 740,1) 742,4 1.5) 1,7 | 1,7|100 [100 |100 | 10| 10 10) SE SE SE | — im® ®
9%. » [743,1 740,7|738,7| 0,8) 5,1| 3,1| 99 | 90 |100|10| 9 10) SE SE SE | — Ann @%x
3. » |[|732,0| 738,5) 728,4] 1,2] 1,5| 1,0) 99 |100 11001010) 10) SE SE SE |x 5 @
— 0,9 |
Lugano 30. Jan. || 740,9| 739,6| 739,51-14| 3,8| 1,6| 91 | 72| so| 510/10) ww, | NW. NW,
275 31. » |738,4|737,7|738,7| 0,8) 0,8| 1,0] 94| 94 | 98/1010 10) SW, | SW, | SW, |X x 0125
1. Feb. || 740,8| 740,7| 741,6) 1,81 3, 1,8| 96 | 97 | 96] 10) 10 10] SW, SW, SW, \@® im @®
9. » |I743,4| 743,91 740,7| 2,0 6,0! 3,2] 96 | sz! 9410 10 10] sw, | SW, | SW, ||— Ann @)
3. » 733,8) 739,4 7as,1ı| 0,61 0,8| 0,6| 99 | 96 | 99 | 10 10 10| SW, | SW, | SW, |@ @5imn @|
—1,1 |
Locarno 30. Jan. | — _ — [-03]| 40| 35| — | — |! —| 09/10/10), W W W |
330 | | ee | aloe W E | 0x ®
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= 0
Datum Barometer Temperatur Feuchtigkeit Bewölkung Wind | Bemerkungen |
19 | 7 1 | 1:66 Salsa ze 1 9 ae |
— — — | — — — — — — — — ——— — —lio nn —— — _ _ |
| 412,0
| Säntis 18. Aug. || 572,0) 570,9| 568,9| 14,8| 17,8 | 13,5| 41 | 39) 42| 0] 1) 3| ssw, | SSw, | ssw, | ul
| 2500m |I19. » ||567,0| 567,3| 567,01 11,2] 145 | 9,8| 55| 38| 51| 2] ı| 1] ssw, | sSw, | ssw, |
F11,9
[$t. Bernhard || 18. Aug. ||573,7| 572,0) 570,2] 13,6) 15,9 1123| —! — | — | 0| 1| 3| SW, | SW, | SW; |
9478 19. » |)568,5| 568,6| 569,2] 8,7) 13,2) 8,5 — | 6| A| 7| SW, | SW, | SW
+09 + 10,4 |
Julier 18. Aug. 590,6 589,2] 588,1] 14,0| 20,0 | 15,0) — | - 01 0) 0| SW, | SW, | SW,
9937 19. » ||586,1| 585,6] 586,3] 13,0] 17,0 | 12,01 —| — | — | 0| 0) 0| SW, | SW, | SW,
+95 |
|Bernhardin || 18. Aug. || 602,8 601,7| 599,8| 16,2) 20,0 |14,6| — | — | —| 0) 2) 3| SW, | W/S, S,
| 2070 19. » ||598,0| 597,7| 597,61 13,0] 15,4 | 13,2] — | - -| 4 7) 9| S/S, | S/S Ss Am folg. Tag @ |
19,4 | |
Pilatus 18. Aug. | 601,0) 599,3) 598,0] 17,2] 21,8 | 17,2] 46 98| 41| 0) 0) 1| SW, SW, SW, |$türmisch und &
| 2067 19. » |596,3| 596,2! 595,9] 14,0| 19,6 | 14,6] 52 | 36 | 40] 0) 0) 1) SW, | SSW, | SW, ||$türmisch und & |
| +8,0 Haarhygr. |
Arosa 18. Aug.|| — _ — 119,5) 234,1|184] 20| 11| 26| 0) 1) 1| NE |SW,,| NW
1835 19. » = 47.31.9149) 15.3192. 17 530)1|.0| 22 Er] ES Swer
| |
| + 7,9
Sils-Maria 18. Aug. || 621,6| 620,4| 618,31 13,0| 23,5 | 17,2] 76| 35 | 57| 0) 0) 1) NE, | SW, | SW,
1811 19. » |/617,1) 616,6) 616,9| 13,0] 18,6 114,3] 65 | 50 | 64| 3, 5] 2) 5, sw, | SW,
| 211,8 | |
Pontresina | 18. Aug.| — — — .1110,61.2277),17.01778)1,40) 1250| 0 | LOSE Ze
1805 19. » zZ 7107 219810119:8 163) 143117672 2.122 10 Er —
I}
|
| + 7,7
|Rigi-Kulm || 18. Aug.) 620,8] 619,0] 616,8] 19,0] 22,4 |18,6| 42 | 38| 47 | 0 O0 SOESIES Sh Ss
1787 19. » |/615,7| 615,8| 615,4| 15,6| 20,0 |15,8| 57 | 43| 53] 0 0 0| & SE, Sr
|
+74& Haarhygr.
Bevers 18. Aug.|| 629,4) 627,0| 625,8[ 10,6) 26,0 | 15,2] s9 | 24| 68| 0) 1| 0) SW, | SW, | SW, |mSW<&
1711 19. » |/624,7| 623,8] 624,6| 12,0| 21,8.) 14,0] s2| 34 | 63] 2) A| 3] SW, SW, |S/SW, |
|
|
'Grächen 18. Aug. || 634,6) 633,5) 631,0] 17,2) 24,7 2,6 — | — | — | 0) 2] 3 So SSE, sh, |S1/-10h a.5, |
1632 19. » ||630,0| 628,9| 630,0| 13,6) 232 |16,1| —| — | -| 1 2 2| 5 N N.
| + 6,7 |
Zermatt 18. Aug. || 635,2) 634,4| 632,7] 16,4] 24,0 [19,4] — | — | — | 0] 0) 0 SW, SW, | 8
1613 19. » 630,9! 630,2) 631,61 15,6| 21,6 |16,61 —| —| —| 0] 0) o! SE, S, S,
| + 6,6
Monte deneroso || 18. Aug.|| 636,3] 635,8| 633,8] 20,2] 21,4 | 17,8| 41 | 65 | 63| O0) 0) 3| SE,, | SE,, | SE, ,
1610 |19. » \631,9| 639,2] 632,0| 15,91 19,4 | 15,8l sa | 6a| s2| al a] 3| sE,, | SE... | SE,»
Datum Barometer Temperatur Bewölkung Bemerkungen
1892 f c 9177 | 119
Ort
+0,6
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1557 m ||19. 634,0| 633,5] 634,4 5,0| 56| 26 48 S/N, \s/sw, | sw,
| — 0,8
Splügen (Dorf) H .1647,6| 646,6) 644,2 & 3 — - | SW SW SW
1471 R 643,2] 642,7, 643,0] 16, ,3 | - 1—I3 4% SW ) SW
+03
Andermatt } . 647,4] 646,1) 644,0] 16,8 9, (== 0| N/SW | N/SW | N/S ||Nachts Donner u, „
1448 } 643,0) 642,4) 642,4 51 29,6 [18 3 2) 2) W/W, |W/SW,| W/SW | 1,0 mm @
+ 0,5 H5,5
Leukerbad 5 . || 650,61 649,3] 647,9] 18,8 | 26,4 19,2 ! DI WW, sw. | SW,
1415 as 646,2) 644,7 645,9) 1} 94,4|230,2| 53 | 36 | 3: S SW,
— 0,6 H5,3
Platta 3. .|1653,7| 652,2] 650,7 26,2|20,8| 62| 26| : 5 ze ESIW; SW,
1379 B 649,7, 648,8] 649,5| 14,8 | 22,6 | 18, | : 5 5| S SW;
| +06 I+5,1
Reckingen, ß .1656,1| 654,5] 6 5,3 | 26,8
1349 L 651,4 650,7, 651,8 ; 392,8
+48
Weissenstein R .11654,9| 652,6| 653,2] 22,1 | 29,3 - Alpen hell
1290 EaogN 652,2] 650,1| 652,3] 23,4 | 26,2 ) Alpen hell
+49
Braggio 3 Ä 9,4| 26,4
1313 17,7
Gäbris 3. Aug. || 662,8] 660,7 5| 29,21 24,0
1953 ‚ 658,2] 657,9 95,0, 20,0
+0,6
‚Schuls ’ .1663,8| 661,1 3,6 | 29,8 \ l SW/S,
1244 9, 659,0) 657,4 %6,8 | 19,° E 2 4 2| N SW/W; | SW/NW,
+43
Ohurwalden 5 \ = 9| 927,9
1213 5 = 8,81 33,1
+0,9 +40
Airolo . Aug. 670,3) 668,4 665,9] 18,2) 30,2
1154 , 665,8) 664,8] 664,9] 18,3 | 24,0
+ 3,9 Haarhygr
Schwäbrig b , - 4,6| 29,0 78| 69
1152 h >| 26,412 100 | 96 |100
1]
-ı
-
Datum Barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung Wind Bemerkungen
1892 7 1 9 1 1 9) 1 97167711019 ) 7 1 )
o ıl a sw, | m | W
230 5 E, oe
006 5 Ss, |nwys,
22
Beatenberg || 18. Aug.| 669,3) 666,8| 665,8] 21,0) 27,0 | 22,0] 59 | 58 | 35
1150 19. » |1664,5) 663,8| 665,3] 20,0] 27,6 | 15,6] 57 | 34 | 63
+ 1,4 + 3,6
Göschenen ||18. Aug.|| 671,2) 669,1| 667,4] 21,4 30,2 | 24,2] 43 | 75 | 36
1108 19. » 666,6| 665,5\ 667,1| 19,9) 22,8 | 20,01 93 | 39 | 52] 6) 0) 0) S/S, S/S, N,
0 0
0 0) 2
21,6| 30,0 122,2] 65| 33 | 47
91,8| 25,8 |14,9| 91 | ss | 96
Chaumont || 18. Aug. || 670,3| 668,4) 668,0
1128 19. » ||665,2) 664,9) 666,6
91,0) 29,0 | 20,6] 65 | 29 | 48
*91,5| 27,0| 21,2] — | 27 | 36
Ober-Yberg|| 18. Aug.|| — — --
1126 19.- » —_ —_ —
Wildhaus ||18. Aug.|| — = _
1096 19...» = — ie
93,01 29,8 |24,0| — | — | —
91,8) 36,8|21,0| —| — | —
Guttannen || 18. Aug.|| 676,0 674,2| 673,5 | In der Nacht 0,1@
1070 19. » 1|1672,2| 671,4| 672,6
+ 0,9
| Engelberg 1S. Aug. || 678,1| 675,4] 674,4
1021 19. » |673,0| 673,9| 673,1
25,5) 30,0 | 24,9] 30 | 28 | 37
21,6) 26,4 | 22,0 45
+31
17,0) 29,0 | 24,7| 60 | 26 | 97
%9,4| 27,2 | 22,0] 36! 281 31
eitw.P Bid.
SE, _, || Süd-0st-Sturm
+ 3,0 Haarhygr.
20,6) 29,0 | 26,1] 67 | 56 | 30
93,2) 27,6 | 23,1| 45 | 32 | 37
S S, IV. 2bp ar<S
sw, | sw, | sw, |- F &|
|
+ 9,9 Haarhygr.
16,6) 24,4 | 29,6| 35 | 40
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16,2] 24,4 | 16,4] 32 | 40 | 45
7
978 19. » || 676,9) 676,0] 678,9
SE, SE, IF. 1b beginnend F.
sw, | sw | s. |F. Fir
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[SS]
[85]
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\ Elm 18. Aug. || 683,5| 681,4] 680,0
961 19. » ||679,0) 678,6 680,0
30,3 |25,2| 51
99,8| 97,5|29,0| 38
[833
1. 33
| — 0,1 +95 Haarhygr. | |
Einsiedeln || 18. Aug. || 688,0) 685,6| 682,6] 17,0) 27,0 | 16,5] 73 | 50] 60) 0) 0) 0 E NW SW; || |
910 ||19. » ||682,6| 682,41 685,7| 18,6| 26,8 |a3,sl 64| 32| 9ı| 0] 0) 0| NE | sw, | sw, |
| N
‚ Auen 18. Aug.|| 694,0] 691,4] 691,5] 19,2) 31,2 | 24,7] 50 | 2 01 01 2} E Sg S/SE,
| sso 19. » !689,3| 689,1| 690,1l 21,8| as,2| 21,7] 43 | a8| 35| 1) 3] 1! s/SE, | ss, | SS,
|
| |
Heiden 1S. Aug.|| 696,3| 693,9] 692,5] 25
797 19. » 691,8] 690,8] 692,2
Haarhygr.
39| 15| 18
93| 13
2
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Datum || Barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung Wind
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+ 05 +1, | | |
Affoltern 18. Aug. || 695,6| 693,0| 691,6] 22,0] 29,4 [93,3] 72| 52| 7s| 0) 1) 3] SW, NE, NE,
795m |I19. » |690,6| 689,5| 691,8] 21,1) 28,3 \ 18,6] 76 | 59 | 77 | 0] 1) 1) NE, | SW/Nk, | SW, |\Sehr stürmisch
+ 1,0 + 1,6
" Faido 18. Aug. || 701,5! 698,0) 696,8} 21,4| 28,4 | 19,0! 64 | s2 1100| 0) 0) 0| W, W, W, — —ıı@
| 759 19. » ||696,9| 696,2] 695,7| 21,0] 26,1 | 21,0) 74| 77 91| 1) 5) 3| W, | SW, | SW, |2,2 mm
| +14 |
Gurtnellen || 18. Aug. 654,7| 652,4] 651,5] 19,0] 34,0 [28,4] 93 | 90, 77| 0) 1110| S | 8E/; | S/S,, | Föhnig
742 |119. » 1651,1| 650,1) 648,8] 24,0 98,5 |19,4| 98 | 38 | so| 3| 5] 3|8/SW;, 8/SW341S/SW;.,| Föhnig @ 25mm
| +13 Haarhygr.
, Marsens 18. Aug.| — | — | — [16,6/26,2 | 18,2] 90| 63] 76| 0) 0 0| 5 E, SW,
| 797 19. » | — | _ | — [16,2] 96,2. |17,4| 90 | 58| 5| 0 0 ı 5 N, S, 16% p. SW,
+13]
Langenbruck 18. Aug.| — a — 1195| 29,3 |18,0| —| — | — | 0 01 0| — W; _
718 19. » _ = — 119,2|98,6 |17,8| — | — | — | 0 00 0| S, SE, W,
| +03 +12
St. Gallen |/18. Aug.||703,5| 701,3| 699,7| 21,6| 29,3 | 28,6] 60 | 52) 42| 0) 0) 0) @still| NW, Sn I — 8
703 19. » |[698,9| 698,0] 698,1| 22,5 30,1 [24,s| 55 | 14 35| 1) 1 00) © | SE, ©
| +1,2
‚Castasegna 18. Aug.|| 706,2) 704,6] 702,8| 20,7| 27,7 \21,8| 59 | 41 | 62| 0) 1 0| E, SW, NE 4 ar
700 19. » ||702,1| 701,0] 701,7| 20,2| 25,8 |20,2| 67 | 55| 65| 2 4 4 NE, | NW, | NE, |
|
| +12 Haarhygr. |
Haidenhaus 18. Aug. || 704,2] 702,0) 700,1| 22,2] 30,2 |25,6| S7 | 66| 48| 0 0) 0| SE, | E Ss
695 19. » |[699,3| 698,8] 698,8] 23,0] 29,2 |a3,8| 66 | 49| 47| 0 0) 0| SE, | SE SEranli
| | am folgend. T. @
| +0,9 | |
\ Ebnat 18. Aug.||708,4| 705,6) 704,6] 19,2 33,2 \a32| —| — —| 0 0 DAR} sw‘ | wW |
| 649 19. » |703,5| 702,6| 703,8] 19,0| 33,6 |234| —| — | — | 0| 0) 1| SW SE Saul
1.05 40,9 | |
‚Lohn | 18. Aug.)| 709,0] 706,1) 704,9| 22,3| 31,5 \25,3| 67 | 30| a1 | 0) 0) 1| SW, | SW, | SW,
| 645 |119. >» 704,1) 703,3) 704,2| 25,0 31,6 |20,3| 58| 31| 72| 0) 1) 1) SW, | SW, | sw, | — SiM.
| 206
Chur 18. Aug. || 713,6| 709,7, 708,3] 20,2 34,5 [23,4] 58| 21| 46| 0) 0) 0| SE, Ss S
| 610 19. » |707,8| 706,8| 709,2] 21,01 29,9 | 22,0] 50| 24| 45| 0) 0) 0| SW, S, SWi
+ 0,6 [Nacht @
Meyringen ||18. Aug.||711,4| 708,3| 707,6[ 18,2] 30,1 |97,6| 78| 37| — | 0) 1) S| 5 Eos | SEg-, || V. Mb an F., id.
600 119. » 11706,2| 705,7| 707,0] 25,81 39,4 [25,6 —| — | —| ı| 1] 0| SEo., | SEs.s | SE,, ||F.bis3bp.
+0,6 |
‚Reichenau || 18. Aug.|| — = — 120,1) 34,1 |94,4| — | - IH 0 0 0 5 Sn —
| 597 19., > —+| — [77 [20,6| 30,22 2135| —| — | — | 0] 1) 0)SW, S, —
|
|
|
Datum Barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung Wind | Bemerkungen
1892 1 Us) Diez 9 |7|1|9
Bern 8. .|704,4| 711,4| 710,0] 18,9| 28,5 £ | 0) SE SW, ||Stürmische Winde
572m h 709,7| 707,8| 711,1| 18,6| 26, > 816 I"3| SE N || Stürmische Winde
| + 1,0
Thun 8. .)1 714,4 711,0) 710,0] 18,7| 30,7
| 565 9, 709,4| 707,2) 710,1) 19,0
Siders 3. .\715,8 ‚& 712,1| 19,8 ©
551 5 711,6| 709,6| 711,3] 21,8
Lausanne B. .715,9| 713,5) 712,0| 20,6| 29,2 - 0 NE 7 \Nachts S @
bb) H 711,0| 709,8 5| 19,6| 29,8 \ l Nachts K ®
+0,4
Schwyz 3. Aug. || 715,8] 713 20,0) 28,8
558 s 710,4| 709,8 35,8 30,6
+0,32
Sitten h .716,9| 71: 29,01 34,8 |28,0| ®
540 9, 713,5 71: 99,4| 30,8 | 27,4
+02 |
Campro V. k E 16,4 29,2 | 19,4 x S '\ In der Nacht @ 2,9
541 } 16,6| 27,2 | 19,0 3 |
+0,1
Ragaz t : - % |35 193
517 y 94 |32
0,0
Sargans g.|| 720,5 3| 716,0] 21,2) 35,9 | 29,8 5| 39 2| Ss S S, Seit 7ha.F.
507 I 715,217 715,41 23,0) 32,4 | & B 0 S, S Ss Ganz.T. F. Alp. hell
0,0
Valeyres 18. Aug. || 723,S| 721,9) 720,0| 20,0) 30,8 | 19,9] 68 | 25 | 48] 0| 0) 2] NW SE W
505 19.2 719,2| 718,8| 720,0| 18,0| 30,5 | 20,5] 70| 32| 60| 0| 2) 9) sw SE Ww I— P"R-
+ 0,4 0,0
Sursee 18. Aug. || 719,4| 716,6| 715,8] 17,6] 32,0 |22,3| SO | 44 | 77| 0) 1) 0| w,., | SE, N,
502 19:,%#> 714,7| 712,9| 715,9| 18,7| 31,2 | 21,5) S3| 37| 59] 0) 0) 0| W, Spar SW, |— — fohig
il
Glarus 18. Aug. || 722,5] 718,6| 717,6| 17,5] 32,9 | 28,6] 75| 41 | 37| 0) 1] 0) SW, S, Sı F. seit 1P p.
481 19. » 11717,2| 716,5) 717,4] 22,2] 31,1 | 26,8| 62| 35| 35] 1| 1) 1) SW, S, Ss BE Rem
— 0,1
Martigny 18. Aug. || 721,6| 719,5| 717,7| 19,6| 33,0 | 25,6] 85] 48| 65| 0) 1) 0| N, NE, S, — —<£S
480 19: >> 717,3| 718,3| 716,9| 21,5) 33,5 |24,4| 68 | 50| 74| 4) 1| 2| NE, SE, NW |— — £&
Bewölkung
| Datum Barometer Temperatur Feuchtigkeit
ER | ER RE za a ae
= — — I: Tesms.c | ein ie
| 0,0
Zürich 18. Aug. || 721,1) 718,1) 716,1| 21,4) 31,0 | 26,4| 75| 37 | 25| 0) 0| 2
493m ||19. » 715,8] 714,8] 716,6| 20,0) 31,8 |22,7| 72) 24| 36| 0) 1) 2
0,0
Neuchätel ||18. Aug. ||721,3| 718,4} 716,5| 20,3) 30,4 194,3) 83) 49| 58] 0) 0| 1
ASS 19. » 1/716,3| 715,6| 718,5] 20,0) 30,0 119,5] S1 | 35 | 66| 0] 0) 5
— 0,1
Muri 18. Aug. || 722,4] 719,3) 718,8| 20,0) 31,0 [23,8] 93 | 90| 97 | 0) 0] 3
483 19. » |717,4| 716,0| 718,1| 19,4] 30,9 | 22,2] 96 | 95 | 98] 0) 1) ©
|
| — 0,2
Altstätten 18. Aug. || 722,9| 719,7| 718,2 21,6, 32,2|30,2] 63 | 33) 26| 0) 0| 0
Pr 470 19. » ||717,8|717,0| 717,8|26,7| 38,5.\27,1| 37| 19| 29| 0) 0) 0
|
0,2
|U.-Hallau ||18. Aug. || 724,6) 721,4 719,6) 17,8| 31,6 | 22,6) s5| 40| 65| 0) 0 ı
| 465 19. » 719,5 718,2! 719,8| 18,6) 30,5 | 21,3] 78 | 27 | 62| 0) 0) 0
| — 02
‚Rorschach |\18. Aug. — -- — 120,8} 28,01202| —| —| —| 11 11 1
| 455 19. >» .- -- — 120,8] 323,0| 292] — | — | -— ll
| — 0,3
Buus 18. Aug. || 723,0) 720,4 718,7| 19,2) 30,6 20,7| 90) 40 | 78| 0) 0) 0
| 450 119. » 718,0) 716,8| 720,5 17,3) 31,3 | 20,3} S4| 33 | 62] 0| 0) 1
| | |
| | — 0,3 Haarhygr.
Luzern 18. Aug. || 724,7) 721,4| 720,0] 19,3| 29,4 | 26,1| 73] 39| 15] 0] 0) 3
451 119. » |719,5| 718,2] 720,1| 21,0) 29,0 | 23,9] 67 | 27) 24| 0) 1] 0
| 08
Altorf IS. Aug. 729,3| 718,3) 717,7| 19,5) 33,9) 29,5| 68 | 22| 2836| 0] 0) 0
43% 119. » ||716,9| 715,6| 717,21 25,7! 30,5 | 26,9] 40 | 42 | 30| 2) 5] 0
—
‚Winterthur | 18. Aug. || 724,9) 721,6| 719,9| 20,0, 29,9 | 21,7| 70 | 51 | 71| 0) 0) 0
445 119. » |719,6| 718,5] 719,6| 21,2) 30,8 | 27,0] 66 | 33 | 29] 0) 0) 0
| —0,%
Gersau |18. Aug. || 724,5) 721,2) 721,01 19,5| 26,6 | 26,2] 79 | 64|43| 0) 0 0
440) 19. » 719,3| 718,3| 719,2] 23,5| 30,3 | 27,6) 60 | 25, 236] 0) 0) 0
| — 04 |
|Schaffhansen | 18. Aug. || 725,9) 721,9) 720,1| 18,0 32,21 21,6| — | — | —| 0) 01 0
439 19. » 720,9! 718,8) 719,1! 19,6| 39,4 | 22,2] — — | 0) {)ı al
— 0,&
\ Kreuzlingen 18. Aug. || 727,2| 723,9) 721,4] 19,3) 30,7 |26,4| 79 | 57, 44 | 0) 0) 1
431 19. » [721,0] 718,6] 719,8] 21,0) 31,2 |25,8| 79 | 65) 54] 0) 1) 0
I
WSW,
WSW,
Wind
1
WSW,
sw,
Bemerkungen
|
Stürmisch
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Stürmisch
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|
|
|
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1892 7 1 9 vi 1 1) 7 1 9917
- 0,5
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427 19. » || 722,2) 721,1] 721,2] 23,0) 32,0 | 22,0] 66 | 33 | 50| 0
0,6
Genf 18. Aug. || 727,9| 725,0| 723,51 19,4) 28,1 | 25,8| 78 | 52| 46| 0
405 19. » 722,9| 720,9) 724,6| 20,8| 27,7 |20,2| 70| 49 | 74| 0
— 0,6
Diessenhofen 18. Aug. || 727,6) 734,3) 722,5| 17,2] 31,8 | 21,0) 91 | 40| 79] 0
400 19. » || 722,3) 721,2] 721,8| 19,0] 31,6 | 21,0) 82 | 28 | 55] 0
0,6
Aarau 18. Aug.|| 729,3) 725,7| 724,1| 17,6| 27,9 | 21,8] 90 | 53 | S4| 0
397 19. » |1723,8| 722,4] 734,5| 18,9) 26,6 | 21,6) 88 | 60 57| 0
— 0,6
Olten 18. Aug. |) 728,7| 724,9) 723,6| 20,3) 32,2 | 22,5] 83 | 49 | 74| 0
395 19. >» 723,7| 721,9| 724,9| 21,3] 30,5 | 22,9| 79 | 53 | 66 | 0
0 Haarhygr.
Territet 18. Aug. || 729,9| 727,2) 735,2] 19,8| 25,4 | 24,2] St | 66 | 58| 0
339 19. >» 724,8| 729,6| 725,9| 19,2) 25,4 | 22,5] 74 | 58| 57| O
— 0,7
Montreux 18. Aug. || 730,5) 727,7| 726,0| 21,4| 27,7 |23,7| 65 | 49 | 53 | 0
380 19. » |735,5| 723,9| 726,9| 21,4! 27,0 | 22,9| 65 | 43 | 50| 0
08
Böttstein 18. Aug.|| — = — [17,3| 30,6 | 23,7) 94| 54 | 67 | 10
370 19. >» — — — 120,0) 30,2 122,8] s5 | 46 | 61 | 0
— 1,1
Liestal 18. Aug. || 733,9| 730,8) 729,1| 20,7| 32,2 [24,01 —| — | — | 0
335 19. » 728,9| 727,2) 732,0| 20,0] 30,9 1191| — | — | —| 0
9
Basel 18. Aug. || 739,1| 736,0] 734,4| 22,8] 32,1 |24,2| 73 | 31| 61| 0
378 19. » 733,7| 739,2| 736,3| 21,0| 31,3 | 20,6| 73 | 34| 68| O
— 1,3
Lugano 5| 738,0] 21,6) 32,0 | 23,4] st | 44| 59| 0
975 | 737,01 23,2! 31,2|23,5| 73] 47 | 70) 0
— 18,
S. Vittore | 738,0] 21,0| 33,6 |23,4| 62 | 41| 65| O
970 | 737,0| 22,0| 32,6 \22,8| 73 | 45 74| 0
— 1,6
Locarno 18. Aug. || 745,3| 743,3) 741,3] 23,2] 30,5 | 24,61 — | — | — | 0
937 19. » |/741,6| 740,2] 740,51 29,7| ass |aaal — — | | 3
| — 1,6
Bellinzona || 18. Aug.|| 745,6, 743,3| 741,7| 19,9| 30,3 | 24,7| 70 | 49 | 64| 0
3323 119. » 741,6| 740,2) 740,7] 21,0) 28,9 | 34,3| SO | 55 | 70| 0
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Temperatur
1
Feuchtigkeit
Wind
1
Bemerkungen
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Säntis.
3500 m
St. Bernliard
9478
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9237
Bernhardin
2070
Pilatus
2067
Arosa
1835
Sils-Maria
1S11
Datum Barometer
1892 7 1
98. Okt. 563,4) 562,9
29. » |1563,2) 563,2
30. ». |1563,0| 563,4
31.3 \ 563,3 562,7
1. Nov. 559,8) 559,2
|
38. Okt. | 566,2) 566,0
99. » 1566,41 566,5
30. Nov. |\565,3| 565,5
31.. » ||564,9| 5641
1. » |1561,7| 561,4
+ 0,9
98. Okt. |582,8| 582,8
39. » 583,01 583,2
30. » |1582,8| 583,3
31. » |581,1|581,2
. Nov. | 579,4| 578,8
28. Okt. ||595,8| 596,1
29. » |1596,1) 596,1
30. » 11595,2| 595,6
31. » 1594,55) 594,7
1. Nov. || 592,4! 591,5
938. Okt. ||592,8| 592,6
39. » |1592,7| 592,9
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31. » |/599,3| 591,3
1. Nov. ||589,0| 588,9
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1. Nov E= —
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31. » ||614,2| 614,3
1. Nov. || 611,2) 611,5
563,7| 2,4
563,4) 3,8
563,6| 4,2
562,3] 5,0
559,7| 4,9
566,6|- 5,1
565,91- 4,6
565,51- 0,7
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561,8|- 2,4
583,1|- 5,0
583,7|- 0,2
582,4] 2,0
51,1] 0,0
578,1] 5,0
596,1|- 2,0
596,1] 0,4
595,5] 2,2
593,9] 2,6
591,6] 0,8
592,9] 6,8
599,91 7,2
592,1] 6,4
591,41 8,4
589,6] 6,8
—. 3.6
— 5,9
— 7,6
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616,41- 1,5
615,8|- 2,6
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613,3] 3,3
611,1] 6,0
3,0| 4,6| 54
4,7 | 3,5] 60
5,31 6,4| 79
5,4| 4,6] 80
3,8| 1,4| SO
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1,0) 1,0| —
+7,5
1,4| 0,01 —
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29| 38| —
4,2| 2,2] —
1,0) 1,4 —
+75
3,4| 6,2] 38
7,2| 6,2] 37
7,8| 8,4] 61
9,2) 7,2] 60
7,0| 4,01 70
+ 6,9
10,2| 2,1] 35
10,3 | 7,1] 49
9,7| 9,61 3
JOB 7431| Hl
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+6,3
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Bewölkung
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Barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung Wind Bemerkungen
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1. Nov. || 701,8| 704,6 704,6[14,8| 14,2 | 9,4| 5
Datum barometer Temperatur Feuchtigkeit | Bewölkung Wind Bemerkungen
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Ort
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105
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+02
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1. Nov.|| 704,8| 705,5! 707,1| 19,01 19,6 | 16,21100 | 76 | 98| 10) 4 1| Ft F® _
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Datum Barometer Temperatur Fenchtigkeit | Bewölkung Wind 3emerkungen
1592 1 9 1 | z 18169
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1. Nov. 713,9] 7143| 716,2] 12,2| 17,2 | 10,3
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1. Nov. 713,1) 712,6, 714,1| 18,5 19,4 17,3
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98. Okt. | 723,3| 721,4|720,8| 1,3 s3| a8
29. » ||720,5! 720,4| 718,8 08 8s9| 5,9
30. » |[718,9| 718,1|717,9| 6,2) 15,8| 8,8
31. » |[|717,8| 716,4|716,8| 6,3] 15,6 | 9,8
1. Nov. || 714,1| 714,7| 716,4| 7,9| 17,4 | 7,7
|
| —03
98. Okt. || 721,9) 720,3] 722,01 52] 9,6 | 9,0
99. » |719,9| 719,9| 717,7| sa] 13,4 | 19,4
30. » [718,0] 717,6| 717,0] 20,1| 21,9 | 22,0
31. » [717,1| 717,2) 716,3| 16,1] 32,1 | 19,4
1. Nov. || 714,3) 714,3| 715,7 20,4| 19,4 | 12,5
— 03
38. Okt. |723,0| 721,7| 7215| 201 66| 1,2
99. » |721,2| 720,91 720,1] 0,01 7,6| 7,4
30. » [1719,6| 718,3| 718,5| 5,6] 17,6 | 13,4
31. » |718,4| 717,0 7175| 7,2] 17,2| 9,6
1. Nov. || 715,0| 715,6| 717,0| 9,8! 17,0 | 7.0
; —_ 013
98. Okt. || 724,0) 723.7] 721,6| 42] 5,1| 3,9
39. » |723,4| 720,0| 720,61 3,8] 63| 4,9
30. » |/719,4| 718,9) 719,0| 7,5 10,9 | 6,9
31. » |718,1| 717,1] 716,4|10,3| 15,9 | 14,6
|| 1. Nov.|| 715,2) 714,9 715,5| 10,9) 16,8 | 14,9
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1. Nov. || 718,2) 718,1) 720,0| 9,6) 16,4 77|s3|) 6 wı0) 5 S, Ss |tm- ®@
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1. Nov. | 717,1| 717,0| 7188| 7,8| 18,3 61/96] 9 0 0 |, sw, | NW,
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397 99. » ||724,8) 724,9| 722,9| 2,9| 6,6 92 | 94110 10/10) W, SW/NW, | NW,
30. » |722,7| 721,9) 721,3| 6,7) 14,3 75| 9710| 9) 10] SW/NW, | SW/ANE, |SW/W,
31. » |[721,7| 720,2) 720,8 6,1| 13,5 so | 9710| 9| ı| nw, |SW/w, SW/Ww,
1. Nov.|| 718,7| 718,7| 720,6| 8,1) 1&4 79| 97| 9110| 0|SW/W,|ıSW/W,| WNW
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Olten 98. Okt. || 726,3) 725,4| 724,9| 3,4) 8,3 87| 97|10| 2[10) SW, W =
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359 ||29. » |724,0| 724,0) 793,8] 15,4| 13,0 sa|4s| 7| si sl. NE, | W —
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1. Nov. || 719,3) 718,9) 7232,0[ 16,6| 18,9 48| 71| 3) 4 7) 5, E, —
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Montreux 98. Okt. || 728,0) 726,8] 725,5] 5,01 9,5 s4| 36| 0) 1) 0| NW, sw, | — — — FR
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3478 9,2 504,5| 553,0| 553,2]- 7,81 - 8,7 \- 11,9) — | — | — [10/10/10 NE,
Julier 8. Dez. |1579,7| 578,4 573,7|- 0,4 -1,8|-2,4]| — | — | — | 10| 10| 10| N/SW,
2243 || 9. » [572,8] 571,1 569,9|- 8,01 -8,6 |-102]| — | — | — [10] 5| 10] N/SW,
I}
Bernhardin|| 8. Dez. |592,3| 589,7) 586,9]- 1,81 - 1,6 -4,01 — | — | — | 8} 1010| S,
2070 9.» 582,6| 581,7) 582,1|- 3,8] - 4,2 |-8,0| — | — | — [|10| 8/10 S,
Pilatus S. Dez. || 591,2] 588,1| 585,2]- 3,31 - 23,6 - 1,5) — | — | — | 5| 10) 10| SSW,
2067 O2 582,0] 580,8! 582,3|- 8,0| - S,2 1-84] — | — | — | 6| 10) 10) SSW,
Sils-Maria 8. Dez. || 612,4) 609,9 605,7|-5,7| 0,6 |-3,3| 85 | 76 | 98] 10) 10] 10) SE,
1809 9. » [601,5] 600,4| 601,8|- 3,4 - 1,0. -7,31100 | 54| 93 | | 3/10] SW,
Rigi-Kulm || 8. Dez. | 612,6) 609,2] 605,8]- 0,2) -1,4| 0,0) 55 | 75, 95 | 9/10) 10| SW,
1787 9.» 603,3| 602,1! 603,4]- 5,6) — 6,0 |- 7,51 95 1100 1100 | 6] 1010| W,
Grächen 8. Dez. | 627,6] 624,6| 620,8|- 0,4 2,3 |-0,6| —| — | — | 7] 10) 10 S,
1632 9. » 618,5] 616,3! 617,1|-9,2)-1,7 -45| —| — | — [1010| 8| E,_,
‚Monte (enerose || 8. Dez. || 672,8] 625,2) 623,2| 0,8] 0,4 |-1,6| S9| 93| 96 | 6,10/10| SE,
1610 9. » 617,4] 616,0) 615,8|- 2,41 - 0,4 |-5,2]100 | 60 | 91 J10| 0) 5| NW,
+0,9
Splügen (Dorf) || 8. Dez. || 639,7, 637,1) 633,41-09| 3,7\ 1,1l —| — | — | 3] 10) 10| sW/sW,
1471 9. » ||630,0| 628,5) 630,1)-1,3| 0,0 |-5,3| — | — | —[10| 3] 10) NE/NE,
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1450 9 » — _ — |-2,0| - 3,1 |- 5,1|100 |100 \100 | 10) 10| 10| W,
+ 0,3
Andermatt || 8. Dez. || 639,4! 638,3| 635,4| 0,01 3,8) 05| —| — | — |: 3| 7/10) NW/S,
1448 9. » |1631,1| 630,0] 630,11- 351 - 1,4 |-5,1| — | — | — | 10) 10] 10| N/NE
| +0,55
Leuk Bad || 8. Dez. | 645,4 642,7| 638,3]- 1,4] 3, 9,2| 89) 87 | 83] 2/10/110| NE
1415 9. | 636,4) 634,8| 634,0|- 2,5) - 3,6 |-4,4| 90 | 96 | 98 | 10| 10 10) NE
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1379m || 9. >» 637,5| 635,7| 637,1|- 3,6] - 0,2 -4,0| 96 | SO | 95| 7/10) 9] sW/sW | SW/AW, | SW/N, xx x
0,6 |
Reckingen || S. Dez. ||649,4| 641,8! 641,7[-8,2) 0,5 |-0,6| 99 1100 | 96) 410101 0 | 0 0 — rk
1349 9. » 639,8! 637,4] 639,0)- 0,2] - 1,7 |-4,2| 75 | 94 | 93 | 10) 1010| W, W, 0 — ER]
| 0,0 |
Braggio S. Dez. || 651,8] 649,2] 646,1] 1,41 3,1| 0,3] 70| 66| 93)10)10110| SE | 5 Ss | = = x
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| 1943 9. » 1646,23] 645,31 646,9|- 0,7) 0,8|-3,8| 96 | 87 | 9410) 3) 1| N. \NE/NE,| NEIN, |X — —|
0,9 | |
Airolo 8. Dez. ||664,6| 661,5| 6581-14] 34| 051 —|—| —| 010 10| ww w I aw|- — x|
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Schwäbrig | 8. Dez. | — | — | — |-3,6.- 2,4 - 2,4100 [100 |100 | 10 1010| E, BE, BE, |
1152 Eh nn u _ — /-30| 0,0) 0,2[100 1100| 86 [10] s[10| NW, | NW, | NW, |
| |
Beatenberg || S. Dez. || 664,7| 661,6) 656,8]- 1,5| 1,1| 2,41 93| SI | 90| 711010) W, | SW, 0) — —-®x
1150 gu \ 656,5 655,0) 656,4] 1,2] 0,0-2,6] 60 | 90 | 96 [10 1010| W, | W, sw, |- * -—|
| IA) | |
Göschenen || 8. Dez. | 666,2) 663,4 659,5|- 2,2] 40) 4,0]100 1100 | 78| 5) 810] \E/NE, | S/S2 3 SW/S,,1— 0 — @®
1108 9. » 658,0) 656,5] 658,2]- 0,4! 0,0 1-2,21100 | 92 | 91 | 10] 10] 10] NNE, [S/SSW,| NW, |— — xX|
| | |
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Chaumont || 8. Dez. || 664,6) 661,8] 657,2]-0,3| 0,6 | 1,0] 94) 93 | 96| 710/10) NW, | NW, | NW, |I— @® x
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Band XXXVIM. Vol. XXXV.
Auf Kosten der Gesellschaft und mit Subvention des Bundes
gedruckt von Zürcher & Furrer in Zürich.
Commissions-Verlag von Georg & Cie. in Basel, Geneve & Lyon.
1901.
Band I. 1837. 38'/s Bog. 9 Taf.
Schinz, H. R. Fauna helvetica. Wirbeltiere.
Charpentier, J. de Fauna helvetica. Mollusques,
Studer, Be Gebirgsmasse Davos.
Otth, A. Froschgattung Discoglossus.
Tschudi, J. Schweizerische Echsen,
Band II. 1838. 47 Bog. 9 Taf.
Schinz, H. R. Arten der wilden Ziegen.
Stähelin, C. Badquellen zu Meltingen, Eptingen,Bubendorf.
Merian, P.; Trechsel, F.; Meyer, D. Meteorologische Be-
obachtungen in Basel, Bern und St. Gallen.
Gressiy, A. Observations gdologiques sur le Jura soleu-
rois. 1"® partie.
Heer, 0. Käfer der Schweiz. I. Theil. 1. Lieferung.
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Band III. 1839. 62'/» Bog. 27 Taf.
Escher v. d. L., A. Contactverhältnisse zwischen Feld-
spathgestein und Kalk.
Escher v. d. L., A. und Studer, B. Geologie von Mittel-
Bünden.
Agassiz, L. Echinodermes fossiles de la Suisse, 1° par-
tie. Spatangoides.
Moritzi, A. Gefässpflanzen Graubündens.
Band IV. 1840. 46'/ı Bog. 22 Taf.
Heer, 0. Käfer der Schweiz. I. Theil. 2. Lieferung,
Agassiz, L. Echinodermes fossiles de la Suisse. 2° par-
tie. Cidarides.
Vogt, €. Zur Nevrologie der Reptilien.
Gressiy, A. Jura soleurois. 2% partie.
Band V. 1841. 54'/ Bog. 17 Taf.
De Candolle, A. P. und Alph. Monstruosites vegetales.
Nägeli, C. Cirsien der Schweiz.
Blanchet, R. Sur quelques insectes qui nuisent a la vigne,
Gressiy, A. Jura soleurois. 3° et derniere partie.
Heer, 0. Käfer der Schweiz. I. Theil. 3. Lieferung.
Band VI. 1842. 26'/ı Bog. 20 Taf.
Neuwyler, M. Generationsorgane von Unio und Anodonta.
Valentin, G. Zur Anatomie des Zitteraals.
Nicolet, H. Podurelles.
Martins, Ch. Hypsometrie des Alpes pennines.
Lusser, F. Nachträgliche Bemerkungen zum geognosti-
schen Durchschnitt vom Gotthard bis Arth (Alte
Denkschriften Band I. 1).
Band VII. 1845. 21'/e Bog. 21 Taf.
Vogt, €. Zur Naturgeschichte der schweizerischen Cru-
staceen.
Vogt, C. Anatomie der Lingula anatina.
Agassiz, L. Iconographie des coquilles tertiaires, etc.
Brunner, C. Polyporus tuberaster, Pietra Fungaja.
Sacc, F. Parties constituantes de la nourriture, etc.
Sacc, F. Proprietes de l’huile de lin.
Studer, BB Hauteurs barometriques dans le Piemont,
en Valais, en Savoie.
Brunner, €. Ultramarin.
Band VIII. 1847. 50'/. Bog. 17 Taf.
Kölliker, A. Bildung der Samenfädchen in Bläschen.
Mousson, A. Thermen von Aix in Savoyen.
Raabe, J. Ueber die Factorielle ete.
Koch, H. und Kölliker, A Zur Entwicklungsgeschichte
von Eunice.
Heer, 0. Insektenfauna der Tertiärgebilde von Oeningen
und Radoboj in Croatien. (1. Abtheilung.)
Band IX. 1847. 51'/. Bog. 13 Taf.
Schweizer, E. Doppelsalze der chromsauren Kali mit ete.
Nägeli, C. Die neuerın Algensysteme.
Bremi, J. Zur Monographie der Gallmücken (Cecidomya).
Deschwanden, J. W. v. Ueber Locomotiven für geneigte
Bahnen.
Band X. 1849. 47'/ Bog. 13 Taf.
Amsler, J. Vertheilung des Magnetismus.
De Candolle, Alph. Sur le genre Gärtnera.
Sacc, F. Poules nourries avec de l’orge.
Braun, A. Schweizerische Characeen.
Hofmeister, H. Witterungsverhältnisse von Lenzburg
(1839 —1845).
Brunner, C.,, Sohn. Cohäsion der Flüssigkeiten.
Nägeli, C. Gattungen einzelliger Algen.
Band XI. 1850. 55'/« Bog. 22 Taf.
Zweite Folge: I. Band.
Heer, 0. Insektenfauna von Radoboj und Oeningen
2. Abtheilung.
Rütimeyer, L. Ueber das schweizerische Nummuliten-
terrain etc.
Sacc, F. Fonction de l’acide pectique, etc.
— — Analyse des graines de pavot blanc.
Henry, Delcroz, Trechsel. Observations astronomiques
pour... la latitude de Beme.
Band XII. 1852. 72'/2 Bog. 17 Taf.
Amsler, J. Wärmeleitung in festen Körpern.
Brunner, €. Environs du lac de Lugano.
Girard, Ch. Revision du genre Cottus.
Quiquerez, A. Terrain siderolithique du Jura bernois.
Brunner, C. Elementaranalyse organischer Substanzen.
Frick, R. Schlesische Grünsteine.
Bruch, C. Zur Entwicklungsgeschichte des Knochen-
systems.
Meyer-Dür, R. Fauna helvetica. Schmetterlinge 1. Tag-
falter.
Band XII. 1853. S6'/ Bog. 36 Taf.
De la Harpe, J. C. Lepidopteres. 1V. Phalenides et
1er Supplement.
Mousson, A. Whewellsche Streifen.
Stähelin, Chr. Messung von Kräften vermittelst der
Biflarsuspension.
Heer, 0. Insektenfauna der Tertiärgebilde von Oeningen
und Radoboj II. Abtheilung.
Escher v. d. L., A. Gebirgsarten im eat
Band XIV. 1855. 64°/ı Bog. 20 Taf.
Zschokke, Th, Ueberschwemmungen von 1852,
Pestalozzi, H. Höhenänderungen des Zürichsee's.
Renevier, EE Perte du Rhöne.
Denzler, H. Untere Schneegrenze während des Jahres.
Greppin, J. B. Terrains modernes du Jura bernois.
De la Harpe. IV. Phalenides. 2° Supplement.
_— V. Pyrales.
Mousson, A. Veränderungen des galvanischen Leitung
widerstandes.
Volger, H. 0. Epidot und Granat.
Band XV. 1857. 60'/. Bog. 30 Taf.
Brunner-v. Wattenwyl, C. Stockhornmasse,
Heer, 0. Fossile Pflanzen von St. Jorge in Madeira.
Greppin, J. B. Complement aux terrains modernes du
Jura bernois.
Hartung G. Lanzarote und Fuertaventura.
Lebert H. Pilzkrankheit der Fliegen.
Mesch, €. Flözgebirge im Aargau. 1.
Wild, H. Nobili'sche Farbenringe.
Rütimeyer, L. Anthracotherium magnum et hippoideum.
Band XVI. 1858. 52 Bog. 23 Taf.
üller, Jean. Famille des Resedacees. .
oe la Harpe, J. C. Faune Suisse. Lepidopteres. VI® partie.
Tortrieides.
Y Gaudin, Ch.-Th. et Strozzi, C. 1°" Memoire sur quelques
gisements de feuilles fossiles de la Toscane.
r Band XVII. 1860. 68 Bog. 53 Taf. u. Kart.
Gräffe, Ed. Radiaten und Würmer in Nizza.
Ooster, W. A. Cephalopodes fossiles des Alpes Suisses.
E Description des especes remarquables. I°, II®, III®
partie.
Zschokke, Th. Gebirgsschichten im Tunnel zu Aarau.
Gaudin, Ch. et Strozzi, C. Contributions a la flore fossile
italienne. 2° et 3° memoire. (Val d’Arno, Tra-
vertins de Massa.)
Theobald, 6 Unterengadin. Geognostische Skizze.
x Meyer-Dür. Die schweizerische Orthopteren-Fauna.
Gaudin, Ch. et Strozzi, C. Contributions ä la flore fossile
italienne. 4° m&moire. Travertins Toscans par
Ch. Gaudin et C. Strozzi. 5° memoire. Tufs vol-
caniques de Lipari par Ch. Gaudin et le Baron
Piraino de Mandralisca.
Kaufmann, F. Mittel- und ostschweizerische subalpine
Theil.
2 Molasse.
K. Band XVIII. 1861. 58 Bog. 62 Taf.
Tu Thurmann, Jul. Lethza Bruntrutana ou Etudes paleon-
“ tologiques, ete. Oeuvre posthume, terminde par
“ / A. Etallon, 1’ partie: page 1—145.
{ Y Venetz, Ign., pere. Extension des anciens glaciers. Oeuyre
Er posthume, redigee en 1857.
f ster,_W. A. C&phalopodes fossiles des Alpes Suisses.
° partie.
oster, W. A. Üephalopodes fossiles des Alpes Suisses.
T. V° partie. Suite de la description des figures
au T. XVII.
Band XIX. 1862. 76'/» Bog. 47 Taf.
V rütimeyer, L. Fauna der Pfahlbauten in der Schweiz.
Thurmann, J. et Etallon, A, Leth#a Bruntrutana. 2° par-
tie: page 147—354.
v/ Rütimeyer, L. Eocäne Säugethiere aus dem schweizeri-
schen Jura.
vSchiafli, A. Zur Klimatologie des Thales von Janina.
Band XX. 1864. 64'/2 Bog. 33 Taf.
Thurmann, J. et Etallon, A. Lethea Bruntrutana.
An partie: page 355—500.
Vv De la Harpe, J. 3 Supplements au Phalenides, Pyrales,
a Torkkiorden.
Gaudin, Ch. et Strozzi, C. Contributions ä la flore fossile
italienne. 6° memoire.
Schläfli, A. Zur physikalischen Geographie von Unter-
Mesopotamien.
Y Cramer, C. Physiologisch-systematische Untersuchungen
über die Ceramiaceen,
3° et
Heer, 0.
Quiquerez, A.
63!
Band XXI. 1865. ı Bog.
Dritte Folge: I. Band.
/ Heusser, J. Ch. und Claraz, G. Beiträge zur geognosti-
schen. und physikalischen Kenntniss der Provinz
Buenos Aires. 1. Abtheilung.
— — Deseription A et geognostique de la Pro-
vince argentine de Buenos Aires. 2° partie.
Fossile Pflanzen von Vancouver und Britisch+
Columbien.
“Stöhr, E.E Die Kupfererze an der Mürtschenalp.
Rapport sur la question d’&puisement des
minerais de fer du Jura bernois.
/Dietrich, K. Insektenfauna des Kantons Zürich:
Band XXI. 1867. 74°/ı Bog. 20 Taf.
YCapellini, J. et Heer, 0. Les Phyllites eretacdes du Ne-
brasca.
Rütimeyer, L. BL einer natürlichen Geschichte des
Rindes ete. 1. und 2. Abtheilung.
‘Heer, 0. Fossile en aus Oeningen und
Radobo).
/Lang, Fr. und Rütimeyer, L. Die fossilen Schildkröten
von Solothurn.
“Fick, A. Untersuchungen über Muskel-Arbeit.
Christ, H. Ueber die Verbreitung der Pflanzen der al-
pinen Region der europäischen Alpenkette.
/Prym, Fr. Zur Theorie der Funktionen in einer zwei-
blättrigen Fläche.
Band XXI. 1869. 83'/« Bog.
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