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Gletscher.
Nach den bisherigen
Beobachtungen über die
Natur der
Gletscherbewegung ging die allgemeine
Ansicht dahin,
daß ein
Gletscher sich wie eine zähflüssige, plastische
Masse bewege. Daraus ergab sich der ganz natürliche
Schluß, daß
Eis
[* 2] plastisch sei. Da jedoch
ein einzelnes Eisstück keine
Spur von
Plastizität erkennen ließ, im Gegenteil einen
hohen
Grad von Starrheit zu besitzen schien, so gab man die
Annahme von
Plastizität auf und suchte nach einer andern
Erklärung
für die bei der
Gletscherbewegung beobachteten
Erscheinungen.
Daß dieselben nicht auf die
Wirkungen der
Regelation zurückzuführen sind, haben die
Versuche von
Forel dargethan, nach denen
die
Wasser enthaltenden kapillaren
Spalten nur auf die Oberflächenschicht beschränkt sind (s.
Gletscher, Bd.
18). Neuere Untersuchungen, welche MacConnel und
Dudley A. Kidd anstellten, haben jedoch auf das entschiedendste
dargethan, daß
Gletschereis plastisch ist. Durch einen
Zufall wurde gleich beim ersten
Experiment der
Beweis geführt, daß
nicht bloß das
Maß, sondern überhaupt das Vorhandensein der
Ausdehnung
[* 3] durch die
Struktur des
Eises bedingt ist.
Zugleich wurde durch die Untersuchungen die
Ansicht widerlegt, daß
Regelation bei dem Bewegungsvorgang eine
wesentliche
Rolle spiele. Infolge der verwickelten
Struktur des
Gletschereises ließ sich eine Beziehung zwischen der
Anordnung
der Eiskristalle und der
Geschwindigkeit der
Ausdehnung nicht nachweisen. Ganz anders als
Gletschereis verhielt sich das
Eis,
welches sich auf stehendem
Wasser gebildet hatte. Die einzelnen
Stücke bestehen aus vertikalen
Säulen
[* 4] in einer
Länge
von 30
cm bei einem
Durchmesser von 1
cm. Wurde solches Seeeis einer
Spannung ausgesetzt, und zwar parallel den
Säulen, so zeigte
es eine äußerst langsame und geringe
Ausdehnung.
Ein einzelner Kristall dehnt sich also nicht in der Richtung rechtwinkelig zur optischen Achse aus. Dieselbe Erscheinung zeigte sich, wenn statt des Zuges ein Druck parallel den Eissäulen angewandt wurde. Wurden hingegen fast kubische Eisstücke einem Druck ausgesetzt, so schwankte zwar die Plastizität bedeutend in den verschiedenen Stücken, doch war das Maß der Verzerrung von derselben Größenordnung, gleichviel ob die angewandte Kraft [* 5] ein Zug oder Stoß war.
Demnach ist heterogenes
Eis, d. h. solches, welches aus einem
Aggregat von unregelmäßigen
Kristallen besteht,
plastisch unter
Druck wie Zug
bei
Temperaturen, die weit unter dem
Nullpunkt liegen, während homogenes
Eis oder ein einzelner gleichförmig
gestalteter
Kristall den genannten
Kräften nicht nachgibt, sofern diese rechtwinkelig zur optischen
Achse angewandt werden.
Sehr lehrreich ist ein
Vergleich zwischen den bei den
Versuchen gewonnenen
Resultaten und den in der
Natur
bei der^
Gletscherbewegung beobachteten Plastizitätsgraden.
Das größte
Maß der
Ausdehnung zeigt der Rhone
gletscher, und doch besitzt nur eins von den bei den
Experimenten verwandten
Gletschereisstücken ein geringeres
Maß. Je größer das
Stück, desto größer die mittlere
Plastizität. Daraus
folgt, daß der
Gletscher selber viel plastischer sein muß als ein
Stück seiner
Masse. Wenn also ein aus unregelmäßig gestalteten
Eiskristallen bestehendes
Stück
Eis sich ausdehnt, dabei aber doch kompakt bleibt, so müssen notwendigerweise die
Kristalle
[* 6] ihre Gestalt ändern. Es ist demnach wahrscheinlich, daß die
Moleküle, welche die
Kristalle voneinander
trennen, sich auf den Zwischenräumen von einem zum andern bewegen. Dabei ist die
Frage, wie sich die für die
Bewegung der
Eismasse erforderliche
Plastizität aus der Kornstruktur des
Eises erklärt.
Über die Art der Entstehung und das Wachstum des
Gletscherkornes standen sich bisher zwei
Anschauungen einander gegenüber.
Die von
Forel vertretene thermische
Theorie, nach welcher das
Korn durch Gefrieren des eingesickerten
Wassers
wächst, ist
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als abgethan zu betrachten; nach der andern entnimmt der Eiskristall das Material zum Wachstum seinem Nachbar. Über die Art und Weise, wie die Kristalle auf Kosten ihrer Nachbarn wachsen, hatte Heim die Theorie aufgestellt, daß bei gleicher Stellung der optischen Achsen benachbarter Eiskristalle Totalregelation eintrete, d.h.ein Zusammenfrieren zu einem einheitlichen Kristall; bei ungleicher Stellung der Achsen solle nur eine partielle Regelation statthaben.
Durch Versuche, welche Kagenbach teilweise mit Heim zusammen ausführte, ist auch diese Ansicht wider-! legt. Die Regelation zweier Eisstücke ist nämlich eine vollkommene und von der gegenseitigen Richtung der Hauptachsen ganz unabhängige, d. h. eine solche, daß die Festigkeit [* 8] in der Verwachsungsfläche ebenso groß ist wie im Innern des Kristalls. Diese Thatsache erklärt auch das Verhalten des in der Natur M [* 7] Fig. 1, Verwachsene (3iskr:stal!e :nit Thudallschen Sä) melzfigure n. vorkommenden, aus größern zusammengewachsenen Kristallen bestehenden Eises, indem die natürliche Verwachsungsflüche sich genau so verhält wie die Regelationsfläche zweier zusammengepreßter Kristalle.
Diese Bemerkung gilt ebensowohl für Seeeis wie für
Gletschereis. Totalregelation zu einer Einheit bei Parallelstellung der
Kristallachsen ist aber schon aus theoretischen Gründen unmöglich, da zur Bildung eines einheitlichen Kristalls auch die Nebenachsen
parallel sein müßten. Daß zwei mit parallelen Hauptachsen verwachsene Kristalle nicht in einen einheitlichen
Kristall übergehen, sobald die Nebenachsen gegeneinander geneigt sind, läßt sich auch experimentell nachweisen.
Wenn man eine einige Millimeter dicke, planparallele Platte aus Seeeis, welche senkrecht zur Kristallachse herausgeschnitten ist, im Nörrembergschen Polarisationsapparat [* 9] für konvergentes Licht [* 10] hindurchschiebt, so kann man die Verwachsungsflächen nur dann erkennen, wenn die Hauptachsen der miteinander verwachsenen Kristalle gegeneinander geneigt sind, weil dann, wenn die Verwachsungsfläche durch das Gesichtsfeld geht, die farbigen Ringe mit dem schwarzen Kreuze sich plötzlich etwas verschieben.
Noch besser ergibt sich die Verschiedenheit der beiden Kristalle, wenn man die Tyndallschen Schmelzfiguren hervorruft, indem man eine senkrecht zu den Hauptachsen geschliffene Eisplatte in die mit elektrischem Lichte versehene Projektions lampe bringt und vermittelst einer vor das Eis gehaltenen Glaslinse ein vergrößertes Bild der Platte auf einen Schirm wirft [* 7] (Fig. 1). Man sieht in dem Bilde einen Stern neben dem andern, deren jeder sechs Strahlen zeigt. Bei längerer Dauer des Vorganges werden die Blätter tief eingekerbt und breiten sich farnkrautähnlich aus.
Geht man von der durch die Schmelzung hervorgerufenen Verwach: sungsfläche der beiden Kristalle aus, so erkennt man deutlich, daß innerhalb ein und desselben Kristalls die den Nebenachsen parallelen Strahlen der Sternchen genau parallel sind, während sie von einem Kristall zum andern um einen Winkel [* 11] von 25" abweichen. Die Wahrscheinlichkeit, daß beim Ubereinanderrollen zwei nebeneinander liegende Kriüalle genau in solche Lage kommen, daß sie sowohl in Bezug auf die Haupt- als Nebenachsen parallel sind, ist nun bei der verhältnismäßig langsamen Bewegung des Gletschers so gering, daß es unmöglich ist, auf diese Weise die Entstehung der großen einheitlichen Kristalle zu erklären.
Die Kristallisation beruht vielmehr nach Pagenbach darauf, daß die Moleküle sich gegenseitig richten; das kann nur durch die Kräftepaare bewirkt werden, mit denen die einzelnen Moleküle einander angreifen. Nun wird ein Molekül mitten in einer Reihe beidseitig durch Kräftepaare gehalten, während ein solches am Ende einer Reihe nur einseitig angefaßt wird. Das erstere befindet sich also in einer festern und stabilern Gleichgewichtslage als das letztere. An der Stelle, wo auf der Oberfläche eines großen Kristalls zwei kleine aneinanderstoßen, wird ein Molekül des großen Kristalls durch die umgebenden Moleküle fester gehalten sein als die Moleküle der kleinen Kristalle an den vorspringenden Ecken.
Bei der Temperatur des Schmelzpunktes, wo die Beweglichkeit der Moleküle groß ist, wird der große Kristall das Bestreben haben, die Moleküle aus den kleinen Kristallen in sich aufzunehmen und so auf deren Kosten zu wachsen. Diese Auffassung erhält noch eine Stütze durch die Beobachtung, wie der große Kristall mit vorspringendem Winkel zwischen zwei kleine anliegende sich eindrängt oder auch wie einzelne kleinere Kristalle die Ecken zwischen den großen ausfüllen, offenbar Reste, die nach und nach ganz verschwinden.
Wenn diese Ansicht von der Bildung der großen Eiskristalle im
Gletschereis richtig ist, so hängt die Entstehung
des Gletscherkorns gar nicht mit der Bewegung des Gletschers zusammen, und es muß ein solches Wachstum des Kornes durch Nberkristallisieren
übi.?all da sta.ttsi.nden, wo Eiskristalle bei der Temperatur von 0" fest aneinanderliegen. Die Bildung des Gletscherkorns
ist keine nur dem Gletscher eigentümliche, sondern eine Folge der ganz allgemeinen physikalischen Thatsache,
daß ein Aggregat von Giskristallen mit der Zeit stets grobkörniger wird, indem die Moleküle aus den kleinern Kristallen in
die größern überkristallisieren.
Dieser Prozeß geht auch in ganz unbeweglichem Eise vor sich. Der einzelne Eiskristall besitzt nun zwar, besonders nahe dem Schmelzpunkt, eine gewisse Plastizität, dieselbe kann jedoch für die Deformation des Gletschers infolge feiner Bewegung nicht in Betracht kommen, da eine optische Untersuchung der einzelnen Körner keine wesentliche Veränderung in Bezug auf die optischen Achsen erkennen läßt. Die Hauptursache der für die Bewegung nötigen Plastizität muß also wohl in Vorgängen liegen, die sich auf den Verwachsungsflächen der Kristalle abspielen. Versucht man nämlich eine aus mehreren Kristallen bestehende Eisplatte unter Anwendung einer äußern Kraft zu ¶
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krümmen, so entsteht auf der konkaven Seite Kom-, pression, anf der konvexen Dilatation zwischen den Kristallen. Befindet sich überdies die Platte bei der ! Schmelztemperatur, so erniedrigt der Druck den I Schmelzpunkt an der konkaven Seite und veranlaßt eine Verflüssigung an den Stellen der Verwachsungsflächen; auf der konvexen öffnet die Ausdehnung! die Verwachsungsflächen in Spalten und Risse, in j welche das verflüssigte Wasser der konkaven Seite! eindringt. Dieses Wasser gefriert sofort, sobald der Druck nachläßt: die Platte nimmt eine permanente Krümmung an. Die Körner verändern gleichzeitig ihre Gestalt, indem sie sich auf der konvexen Seite vergrößern und auf der konkaven zusammenziehen.
Wenn nun auch infolge der unregelmäßigen Gestalt der Körner die Kräfte im G. ungleichmäßig verteilt sind, so wird doch zufolge einer beständigen Kompensation Zwischen den Differenzen des Druckes und der Ausdehnung im Innern sich eine Veränderung in z der allgemeinen Konfiguration der Masse vollziehen. ^ Die Nachrichten über Gletscherschwankungen! in frühern Jahrhunderten bestehen entweder in di- z retten Angaben über den Gletschcrstand und durch l dessen Veränderung veranlaßte Unglücksfälle, oder ^ in Mitteilungen über nicht mehr gangbare Pässe, ruinierte Alpen [* 13] und Wälder u. dgl., aus denen nur indirekt auf einen höhern oder geringern Eisstand geschlossen werden kann; die Ausbrüche der Eisseen dienen dazu, die Zeit des Gletscherhochstandes genauer Zu fixieren. Alle diese mehr oder minder bestimmten Nachrichten über Gletscherschwankungen sind von Professor E. Richter in Graz [* 14] einer kritischen Sichtung unterzogen, als deren Resultat die Behauptung aufgestellt werden kann, daß auch im 17. und z 18. Jahrh, die Gletscherschwankungen sich in ganz j bestimmten Perioden, und zwar in den ganzen Alpen ^ gleichzeitig, vollzogen. Für die Zeit von: 16. bis 18. Jahrh, ließen sich Vorstoßperioden feststellen um < das Jahr 1600, von 1630 bis 1640,1680,1715,1740 > und um 1770. Genauer sind wir über die Gletscherschwankungen des 19. Jahrh, unterrichtet. Sehen [* 15] wir ab von dem Vorrücken der Gletscher, welches sich gegenwärtig besonders in den Westalpen vollzieht, so lassen sich in der ersten Hälfte des laufenden Jahrhunderts deutlich zwei Vorstoßperioden unterscheiden, von denen die erstere um 1820 stattfand, die zweite sich von 1840 bis 1850 vollzog.
Der Vor^ stoß von 1820 zeichnet sich unter den näher bekannten durch die Regelmäßigkeit seines Verlaufs und seine Intensität aus. Von 1815 bis 1820 sind alle bekannten Gletscher im Vorrücken begriffen, nach 1820 beginnt bei den raschesten der Rückzug. Nun ist aber aus den Tomveraturbeobachtungen und den Aufzeichnungen der Regenstationen festgestellt, daß der Vorstoßperiode von 1820 eine Reihe kühler und regenreicher Jahre vorausging. Es kann demnach kein Zweifel darüber bestehen, daß die Ursache des Vorstoßes in den veränderten, dem Wachstum der Gletscher günstigen meteorologischen Verhältnissen im Anfang unsers Jahrhunderts zu suchen ist, ebensowenig aber auch darüber, daß bei dieser Periode von 1820 der Vorstoß der Gletscher noch während der niederschlagsreichen und kühlen Periode begann und das Maximum der Entwickelung bei den attivern Gletschern mit dem Ende derselben und dem Beginn der warmen und trocknen Periode zusammenfiel.
Diese bewirkte alsdann den Eintritt des Gletscherrückganges. Das Maximum der trägern Gletscher fällt bereits in die trockne Periode. Der Beginn der neuen Aorrückuna, sueriooe von 1840 bis 1650 füllt in die zweite Hälfte der 30er Jahre, zwischen 1845 und 1850 erreichen sehr viele Gletscher ihren Maximalstand. Das Maximaljahr liegt also 12-15 Jahre vom Beginn der Periode entfernt, während das Jahr 1820 nur 6-7 Jahre nach den ersten Anzeichen der Bewegung liegt. Der Unterschied zwischen den beiden Vorstoßperioden des 19. Jahrh, besteht demnach darin, daß letztere viel langsamer und träger verläuft: einzelne Gletscher waren noch 1865 im Vorrücken begriffen, ja der Unteraargletscher erreichte erst 1870 sein Maximum.
Die Vorstoßperiode dauerte, wenn man die äußersten Grenzen [* 16] in Rechnung setzt, 30-35 Jahre, um das Doppelte länger als die von 1820. Eine fernere charakteristische Erscheinung der zweiten Periode ist das Auftreten von einem zweimaligen Vorstoß um 1826 und 1833 mit dazwischen liegenden Ruhepausen. Auch in Bezug auf die Größe des Vorstoßes unterscheiden sich die beiden Perioden von 1820 und 1850 wesentlich. Von einer großen Anzahl von Gletschern wird berichtet, daß das Maximum von 1820 das bedeutendste gewesen ist, welches überhaupt nach dem Stande der Moränen jemals während der Herrschaft des jetzigen Klimas erreicht worden ist. Daß die Gletscherschwankungen mit den periodischen Veränderungen des Klimas in nächster Beziehung stehen und durch letztere bedingt werden, ist aus folgendem Diagramm [* 12] (Fig. 2, S. 400) ersichtlich. (Beider Kurve der Temperatur sind die positiven ^^^^ Abweichungen vom Mittel nach unten, die negativen ^^ nach oben salso entgegengesetzt der Kurve des Niederschlägst eingezeichnet.) In demselben sind die Angaben über die Regenverhältnisse von 15 den Alpen nahegelegenen Stationen in eine Kurve vereinigt, welche die mittlere Abweichung der Regenmengen dieser Stationen vom Mittel in Prozenten, und zwar nach Lustra, ausdrückt.
Ebenso sind die Temperaturkurven für Süddeutschland und die Schweiz [* 17] eingetragen, und zwar im umgekehrten Sinne wie die Regenmengen, d. h. die positiven Abweichungen vom Mittel nach unten und die negativen nach oben. Bei dieser Art der Zeichnung finden die in gleichem Sinne auf die Gletscher einwirkenden Größen auch in parallel gehenden Kurven ihren Ausdruck. Was oberhalb der Mittellinie liegt, sind Abweichungen, welche dem Gletscherwachstum günstig sind, die unterhalb verlaufenden ungünstig.
Diese beiden Kurven sind zu einer dritten vereinigt, welche den Gang [* 18] der der Gletscherentwickelung günstigen Elemente im allgemeinen ausdrückt. Diese Kurve ist auf graphischem Wege hergestellt, indem die mittlern Punkte zwischen den beiden andern festgestellt wurden. Höchst auffallend ist nun sowohl bei den beiden Einzelkuruen für Niederschlag und Temperatur als bei der Mittelkurve die Übereinstimmung mit dem Gange der Gletscherbewegung. In der Zeit zwischen 1810 und 1815 treffen ein Maximum des Niederschlags mit einem ausgesprochenen Temperaturminimum zusammen.
Dieser Umstand hat den großen Gletschervorstoß zur Folge, der noch während jenes Lustrums beginnt. Von 1818 bis gegen 1835 folgt eine warme und regenarme Periode, in welcher das Mittel für die Jahre 1816-20 einen für die Gletscher un! günstigen Charakter trägt. Niederschlag und Wärme [* 19] zeigen in dieser Periode einen ganz parallelen Gang, der sogar darin übereinstimmt, daß das Lustrum von 1826 bis 1830 kühler und feuchter war als das vorhergegangene und das nachfolgende. Selbst diese kleine Schwankung findet ihren Ausdruck in dem oben erwähnten Zweimaligen Vorstoß um 1826 und ¶