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Geschichte der Hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch
Aufgrund ihres einzigartigen Standortes in einer unberührten, hochalpinen Umgebung auf 3’500 m ü.M., der ganzjährigen Erreichbarkeit durch die Jungfraubahnen, und der ausgezeichneten Infrastruktur, bietet die Hochalpine Forschungsstation Jungfraujoch einzigartige Bedingungen für erfolgreiche Forschung in verschiedenen Fachrichtungen. Zurzeit beschäftigen sich mehr als die Hälfte der Projekte mit Umwelt- und Klimafragen.
Die Eroberung des Alpenraums
Das Hochgebirge war lange Zeit nur einer Minderheit zugänglich, da es noch keine angemessene Ausrüstung für die Erforschung und das Überleben im Hochgebirge gab. Allgemein wird die Besteigung des Mont Blanc von Horace Bénédict de Saussure im Jahr 1787 als der Beginn der touristischen und wissenschaftlichen Erkundung der Alpen angesehen. Der Umfang seiner meteorologischen, physischen und geologischen Beobachtungen machten de Saussure zum Pioneer der alpinen Forschung. Aber erst Mitte des 19. Jahrhunderts haben Forscher schlussendlich das Hochgebirge erobert. Louis Agassiz, der später Professor an der Harvard Universität in den USA wurde und der Begründer der damals sehr kontroversen Gletschertheorie war, führte von 1838-1841 wissenschaftliche Expeditionen im Gebiet des Unteraar- und Aletschgletschers durch. Die Arbeits- und Lebensbedingungen waren hart. Auch wenn die Behaglichkeit des berühmten ‚Hôtel des Neuchâtelois‘ von den Forschern und gelegentlichen Besuchern sehr geschätzt wurde, wurde schnell realisiert, dass für erfolgreiche Forschung in hochalpinem Gebiet eine entsprechende Infrastruktur unerlässlich ist.
Die Jungfraubahnen
Die umfangreiche und erfolgreiche wissenschaftliche Aktivität auf Jungfraujoch ist eine direkte Konsequenz des vereinfachten Zugangs durch die Jungfraubahnen. Erste Ideen für eine Bahn zur Jungfrau kamen kurz nach der Eröffnung der Mt. Washington, New Hampshire (USA) Bahn (1869; erste Zahnradbahn der Welt) auf, noch bevor die Rigi Bahn in der Schweiz ihren Betrieb aufnahm (1871; erste Zahnradbahn Europas). Verschiedene Ideen wurden zwischen 1860 und 1890 entworfen, eine eher humoristische Lösung des ‚Nebelspalters‘, einer Schweizer Satirezeitschrift, eingeschlossen (siehe Bild rechts). Maurice Koechlin, ein Ingenieur aus Zürich (der mit Eiffel zusammengearbeitet hatte), schlug vor, eine 4 km lange Adhäsionsbahn ins Lauterbrunnental zu bauen und dann die Höhen mittels fünf aufeinanderfolgenden Standseilbahn-Abschnitten oder einer Zahnradbahn zu erreichen. Alexander Trautweiler hat ein Projektvorschlag eingereicht, in dem die Gäste mittels vier Tunnel-Standseilbahnen auf den Gipfel transportiert werden. Eduard Locher, Erbauer der Pilatusbahn, wollte Reisende innerhalb von nur 15 Minuten aufs Jungfraujoch bringen, mittels druckluftgetriebener Kolben-Fahrzeuge in zwei angrenzenden geraden Röhren. Hauptkritikpunkt aller Projekte war nicht die Frage der technischen Aspekte sondern die Frage wie der menschliche Körper auf solche schnellen Höhendifferenzen reagieren würde. Das Parlament entschied sich schlussendlich für das Projekt von Eduard Locher, welches aber nie verwirklicht wurde.
Die entscheidende Idee für die Jungfraubahn wurde schliesslich 1893 von Adolf Guyer-Zeller, einem Industriellen und Bahnbegeisterten aus dem Zürcher Oberland, vorgelegt. Nach seinen Plänen sollte die Jungfraubahn nicht im Tal in der Nähe von Lauterbrunnen beginnen, sondern von der Gipfelstation der zwei Monate alten Wengernalp Bahn, auf der Kleinen Scheidegg. Das ganze Bergmassiv sollte Teil des Projekts sein. Vier Stationen entlang der Strecke würden spektakuläre Aussichten bieten. Adolf Guyer entschied auch, dass seine Bahn elektrisch angetrieben sein sollte, eine Technologie die noch viel Verbesserung benötigte.
Neue Zweifel wegen eventuellen physischen Problemen kamen auf. Der Physiologe Hugo Kronecker wurde daher vom Bundesrat angefragt, die sachbezogenen Fragen zu beantworten. Aufgrund der Resultate die Kronecker während einer Expedition gewann, in der der schnelle passive Transport auf grosse Höhe simuliert wurde und Reisende in Sänften und mit Eseln von Zermatt zum Theodulpass getragen wurden, konnte er eine positive Zusicherung geben.
Guyer-Zeller erhielt seine Baubewilligung. In der Konzession hat er zugesichert, wissenschaftliche Forschung auf grosser Höhe zu unterstützen. Der Bau begann 1896. Die Bahnstrecke wurde abschnittweise fertiggestellt, die Einnahmen von Bahntickets zu den Aussichtsplattformen wurden verwendet, um die verbleibenden Bauarbeiten zu finanzieren. Die Realisierung des Projektes wurde durch mehrere Unglücke behindert, der plötzliche Tod von Adolf Guyer-Zeller nur sechs Monate nach Eröffnung des ersten Abschnittes sowie eine versehentliche Explosion von 30 Tonnen Dynamit im Jahre 1908 eingeschlossen. Die einzigartige Bahn aufs Jungfraujoch wurde erst 1912, neun Jahre später als ursprünglich geplant, fertig gestellt.
Heute ist die Jungfraubahn eine moderne Bergbahn mit internationalem Ansehen. Sie ermöglicht jedes Jahr 1’000’000 Besuchern aus aller Welt die einmalige Erfahrung einer spektakulären hochalpinen Umgebung, die 2001 von der UNESCO zum Weltkulturerbe ernannt wurde.
Die ersten Forscher auf Jungfraujoch
Sobald die Bahn aufs Jungfraujoch fertiggestellt war, begannen die Forscher von den Möglichkeiten dieses aussergewöhnlichen Standortes zu profitieren und es kamen Diskussionen über den Bau einer Forschungsstation auf. Alfred de Quervain, bekannter Meteorologe und Grönlandforscher, war die treibende Kraft. Auf seine Initiative hin wurde 1922 die Jungfraujoch Kommission der Schweizerischen Naturforschenden Gesellschaft (heute Schweizerische Akademie der Wissenschaften, SCNAT) gegründet. Nur vier Jahre später wurde ein erster ‚meteorologischer Pavillon‘ auf dem Gletscher gebaut.
E. Schär aus Genf führte von 1922-1927 umfangreiche astronomische Beobachtungen durch, die Instrumente wurden auf dem offenen Schnee- und Eisfeld platziert. Das Bedürfnis nach einer Unterkunft wurde offensichtlich und auf Initiative der beiden Genfer Astronomen R.Gautier und G. Tiercy hin wurde kurz darauf ein kleines astronomisches Observatorium gebaut.
1928 machte D. Chalonge, ein französischer Pioneer der Astrophysik und einer der Gründer des ‚Institut d’Astrophysique de Paris‘, seine berühmten Ozonmessungen und begann mit Sternspektroskopie.
Nachdem Victor Hess 1912 die Kosmische Strahlung entdeckt hatte, wurden hochalpine Standorte für die Studien der Charakteristiken dieser Strahlung gesucht. Die Jungfrau-Region war ideal, um die Schwankungen der Intensität in Abhängigkeit der Höhe zu untersuchen. 1925 und 1926 führten Kolhörster und von Salis zwei berühmte Expeditionen aufs Jungfraujoch und zum Gipfel des Mönchs durch.
Die Hochalpine Forschungsstation Jungfraujoch
Nach dem frühen Tod von A. de Quervain war es W.R. Hess, der die Pläne für ein wissenschaftliches Labor auf Jungfraujoch forcierte. Unter seiner Führung wurde 1930 die Internationale Stiftung Hochalpine Forschungsstation Jungfraujoch gegründet. Nur ein Jahr später wurde die Forschungsstation eingeweiht und umfangreiche Forschungsarbeiten in den Gebieten der Physiologie, Meteorologie, Glaziologie, Strahlungsforschung, Astronomie und Kosmischer Strahlung begannen.
Das Sphinx-Observatorium, für Millionen von Touristen ein Symbol für wissenschaftliche Aktivität auf Jungfraujoch, wurde 1937 fertiggestellt. Auf dessen Dach wurde 1950 eine erste astronomische Kuppel installiert. Aufgrund der grossen Nachfrage für Beobachtungen und der Platzknappheit wurden in den späten 1960ern zwei astronomische Observatorien auf dem Gornergrat installiert, als ein fester Bestandteil der Stiftung.
Die Forschungsstation wurde Ausgangsbasis für viele wissenschaftliche Arbeiten. Heute beinhaltet das Gebäude fünf Labors, eine Schutzhütte für Kosmische Strahlungsforschung, eine mechanische Werkstatt, eine Bibliothek, eine Küche, ein Ess- und Aufenthaltsraum, zehn Schlafzimmer, zwei Badezimmer und die Wohnungen der Betriebswarte. Zur Ausstattung gehört eine Maschine zur Herstellung von flüssigem Stickstoff.
Das Sphinx-Observatorium beinhaltet zwei grosse Labors, eine Wetterbeobachtungsstation, eine Werkstatt, zwei Terrassen für wissenschaftliche Experimente sowie eine astronomische und eine meteorologische Kuppel. Die astronomische Kuppel ist mit einem 76cm Teleskop mit Cassegrain- und Coudé-Fokus ausgestattet. Dank der grossen Investition der Jungfraubahn in eine Terrasse auf dem neuen Sphinx-Gebäude, können nun mehr kurzzeitige Aussenprojekte durchgeführt werden.
Zwei Betriebswarte-Ehepaare beaufsichtigen die Forschungsstation abwechselnd vor Ort. Sie unterhalten die Infrastruktur, betreiben die Gästezimmer und agieren als Gastgeber für die Forscher. Die Betriebswarte sind auch für die täglichen Wetterberichte an die MeteoSchweiz (Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie) zuständig sowie für die ständige Überwachung einer Anzahl automatisierter Forschungsprojekte.
Forschungshöhepunkte
Die Geschichte der Forschungsarbeiten auf Jungfraujoch wiederspiegelt herausragende Resultate. Die folgenden Meilensteine sind es wert, erwähnt zu werden:
- Die Université de Liège in Belgien begann 1950 mit ihren Spektralmessungen des Sonnenlichts. Diese Resultate erschienen im ersten Atlas des Sonnenspektrums bei Wellenlängen zwischen 2.8 und 23.7 μm. Der Atlas wurde von Migeotte, Neven und Swensson herausgegeben und war die Basis für spätere Ergänzungen bei Wellenlängen im Bereich 0.3 − 1 μm durch Delbouille, Roland und Neven. Dieses Dokument gilt weltweit immer noch als eine Referenz in Bezug auf das Sonnenspektrum und ist in den Gebieten der Astronomie und der theoretischen Spektroskopie grundlegend.
- Die Kosmische Strahlungsforschung von Blackett und Wilson lieferte grundlegende Resultate und stehen in engem Zusammenhang mit den zwei Nobelpreisen in Physik (Blackett, 1948; Powell, 1950). Die grosse Wilson-Kammer die 1951 von den zwei Briten im Sphinx-Observatorium aufgebaut wurde, wurde später im CERN verwendet, wo sie in die Ära der modernen Hochenergie-Experimente eingeführt wurde.
- Die ausgezeichnete Transparenz der Atmosphäre über Jungfraujoch ermöglichte 1962 den zwei deutschen Physikern Labs und Neckel die erste absolute Messung der Solarkonstante.
- Der Genfer Astronom Golay entwickelte die 7-Farben Photometrie zur Klassifikation der Sterne. Dieses Mittel der Klassifikation war die Grundlage für einen einzigartigen Katalog der bis heute über 40’000 Sterne beinhaltet.
- Nach der Sonneneruption am 3. Juni, 1982, konnte der Kosmische Strahlungsdetektor des Physikalischen Instituts der Universität Bern auf Jungfraujoch zum ersten Mal das Vorhandensein von hochenergetischen, solaren Neutronen in der Erdatmosphäre nachweisen.
- 1990 erlangten die österreichischen Forscher Blumthaler und Ambach weltweite Aufmerksamkeit für die erste direkte Messung der Zunahme der UV-Intensität auf der Erde.
Diese Zusammenfassung wichtiger wissenschaftlicher Arbeiten zeigt, dass die Gewichtung der Forschungsfelder in der Forschungsstation Jungfraujoch mehrfach geändert hat: Glaziologie/Medizin → Kosmische Strahlung/Astrophysik → Astronomie. Während den letzten Jahren standen die Umweltwissenschaften im Vordergrund.