CZYLI TERMICZNE ODKRYWANIE GŁĘBIN

TERMOMETR REWERSYJNY, CZYLI TERMICZNE ODKRYWANIE GŁĘBIN

Muzeum Uniwersytetu Jagiellońskiego gromadzi oprócz dzieł sztuki również obiekty dokumentujące nasze dziedzictwo naukowe. Wśród nich są przyrządy meteorologiczne, na przykład termometry rtęciowe, które do niedawna powszechnie stosowane były również wgospodarstwach domowych. Termometry rtęciowe to przyrządy o nieskomplikowanej budowie, intuicyjnym sposobie użycia i ciekawej historii. Rtęć termometryczna zamknięta jest w szklanej kapilarze ze zbiorniczkiem, znajduje się w niej także podziałka ze skalą, awszystko umocowane jest na podkładce. Okazuje się jednak, że skonstruowanie i dopracowanie tego prostego przyrządu trwało kilka Charakterystyczna jest też wytrzymała, gru- dowę drewnianą, z cumkami na końcach stuleci. bościenna obudowa i podzielnia z mlecz- (il. 1). Od strony pleców umieszczona jest Bardziej skompliko- nego szkła, z podziałką umieszczoną „do komora wypełniona śrutem ołowianym. wany od standardowego góry nogami” (symbol A, il. 2, il. 3). Jednak Termometr opuszczało się na wybraną jest termometr rewersyjny najciekawszym elementem jest odcinek głębokość pionowo, ze zbiorniczkiem (il. 1, 2), prezentowany kapilary nad zbiornikiem. Ma charaktery- umieszczonym do dołu. Szarpnięciem dolK.M. Strøm, A Reversing Thermometer by Richter & Wiese with 1/100° C Gradation , „Internationale Revue der gesamten Hydrobiologie und Hydrographie” 1939, t. 38, nr 1–6 obecnie w Muzeum UJ. Przyrząd służy do pomiaru temperatury w głębszych partiach wód – wjeziorach, morzach czy oceanach. Nasz egzemplarz pochodzi zberlińskiej firmy dr. Carla Richtera. Składa się właściwie zdwóch termometrów: głównego, wielkozbiornikowego, i małego, tradycyjnego, przymocowanego odwrotnie (symbol B, il. 2). Od razu rzuca się w oczy wielki zbiornik, cylindryczny, mieszczący w sobie kilka razy więcej rtęci niż w przypadku termometru tradycyjnego. 2. Termometr Richtera styczne esowate wygięcia i szklany kolec, na którym następuje przerwanie słupa rtęci (symbol C, il. 4). Jest to rozwiązanie stosowane w niektórych termometrach maksymalnych (na przykład produkcji Kappellera). Problemem w głębinach jest ciśnienie, mogące zgnieść delikatny instrument. Dlatego całość chroniona jest grubościennym szklanym cylindrem. Dodatkowa osłona otacza również zbiornik rtęci, jednak odizolowanie go od otoczenia uniemożliwiałoby lub zafałszowywało pomiar. Dlatego przestrzeń pomiędzy zbiornikiem a osłoną wypełniono również rtęcią, swobodnie go opływającą (symbol D, il. 4). Szybko przenosi ona temperaturę otoczenia na rtęć zamkniętą w zbiorniku. Przyrząd mógł być użyty wbatymetrze albo jako samodzielny instrument pomiarowy – stosowano wówczas specjalną obunej cumki obracało się instrument „do góry nogami” (il. 5). Ogólne działanie nawiązuje do skonstruowanej w 1910 roku butelki Nansena do pobierania próbek wody (il. 6). Jak wyglądał pomiar? Wsumie stosunkowo prosto. Opuszczało się termometr na daną głębokość, wyznaczaną liczbą węzłów na cumce. Następnie, po odczekaniu oznaczonego czasu, krótkim szarpnięciem szybko obracało się przyrząd. Słupek rtęci przerywał się na szklanym kolcu i opadał na dno kapilary. Po wyciągnięciu na powierzchnię odczytywało się temperaturę zwysokości oderwanego słupa rtęci. Jednak temperatura powietrza była inna niż badana, więc wysokość słupa rtęci na powierzchni się zmieniała. Odczyt trzeba było skorygować o poprawkę. Do tego służył właśnie dodatkowy termometr. Pierwsze termometry do badań głębinowych używane były już w XIX wieku.

Grzegorz Zygier, Muzeum UJ

1. Termometr rewersyjny z etui i obudową firmy Richtera (Berlin), używany do pomiarów głębinowych

Najwcześniejsze były właściwie Grzegorz Zygier, Muzeum UJ zwykłymi termometrami maksymalno-minimalnymi (typu Miller-Casella, il. 7). Pioniersko użyto ich podczas wyprawy naukowej na brytyjskim statku 3. Odwrócona podziałka termometru Richtera(korwecie) HMS „Challenger”, wlatach 1872–1876. Były to również pierwsze bada- wadzonych wzdłuż wschodnich wybrzeży Jeziora tatrzańskie już wcześniej fania oceanograficzne obejmujące wszystkie Grenlandii (1901). Przyrządów używano scynowały uczonych. Prapoczątki tych oceany. Badaniami dowodził przyrodnik również podczas wyprawy Amundsena badań to pomiary głębokości itemperatury Charles Wyville Thomson (1830–1882), mającej na celu odkrycie Przejścia Pół- Morskiego Oka oraz Czarnego Stawu w jego ekipie było również czterech nocno-Zachodniego przez Ocean pod Rysami wykonane przez Stanisława innych naukowców. Arktyczny, nad Ameryką Pół- Staszica (1805). Użył on przemyślnej

W roku 1878 londyńska firma nocną (1903–1906). Mocowane konstrukcji własnego pomysłu – butelki Negretti & Zambra skonstruowała były w batymetrach. Komplet odpowiednio uszczelnionej i zabezpiepierwsze termometry głębinowe, przyrządów używany był również czonej przed zgnieceniem, ztermometrem jeszcze bez termometru kontrol- podczas podróży na Antarktydę (podziałka w skali Reamura). Według nego (il. 8). Przyrząd i obudowa zwieńczonej zdobyciem Bie- opisu Walerego Goetla pomiarów dokoRichtera jest jego ulepszoną wersją. guna Południowego 14 grudnia Największy wpływ na powstanie 1911. Amundsen pożyczył od instrumentu miały badania i pasje Nansena statek badawczy „Fram”, norweskiego przyrodnika ipolarnika w którym zastosowano nowatorFridtjofa Wedela-Jarlsberga Nansena skie rozwiązania techniczne (jak (1861–1930). zaokrąglone boki, wytrzymujące

Zafascynowany Arktyką Nansen napór kry lodowej). Prawdopokonywał kolejne przeciwności podobnie termometr używany w poznawaniu jej tajemnic. Pomi- podczas tej wyprawy był już jając różne nowatorskie konstruk- nową konstrukcją, opracowaną cje techniczne, jak stalowe taśmy po utworzeniu firmy używającej mocowane na krawędziach nart sygnatury E. Richter & Wiese. (wzmocnienie desek i zwiększenie Kolejnych prototypów ich odwrapresji krawędzi na śnieg i lód) czy calnych termometrów używała zapożyczone od Inuitów „foki” do niemiecka wyprawa naukowonart (nakładki ułatwiające wcho4. Zbiorniczek rtęci -badawcza na statku „Metedzenie na nartach na zbocza), termometru Richtera or” (1925–1927), kierowana konstruował również przyrządy Fot. K.M. Strøm, A Reversing przez austriackiego geografa do badań polarnych. Zakładał Thermometer by Richter & Wiese with 1/100° C Gradai oceanografa Alfreda Merza istnienie cieplejszego prądu pod tion, „Internationale Revue (1880–1926). Warto wspolodem Arktyki, który można der gesamten Hydrobiologie und Hydrographie” mnieć, że był to specjalnie by wykorzystać do dryfowania 1939, t. 38, nr 1–6 skonstruowany statek badawna Biegun. Jego wyprawy polarne po- czy, zbudowany w stoczni w Gdańsku, łączone były zawsze ze szczegółowymi a wyposażony w Wilhelmshaven (Dolna badaniami naukowymi. Badając biologię Saksonia). wód w Arktyce, do opisania warunków W XX wieku termometry rewersyjżycia złowionych organizmów potrzebo- ne rtęciowe zostały wyparte przez tzw. wał termometru głębinowego. Zwrócił „termometry wodne”, a później przez się więc do niemieckiego naukowca urządzenia elektroniczne. i producenta instrumentów naukowych Przechowywany w Muzeum Unidr. Carla Richtera z Berlina. Efektem ich wersytetu Jagiellońskiego termometr współpracy stał się precyzyjny termometr został zakupiony do badań termiki jezior odwracalny (rewersyjny). Nansen testował tatrzańskich, prawdopodobnie w latach przyrząd, używając go podczas kolejnych 1907–1908. Patronowała im Komisja wypraw i badań. Kiedy wyprawami po- Fizjograficzna Akademii Umiejętności larnymi zainteresował się Roald Amund- w Krakowie (od 1919 roku Polska Akasen (1872–1928), Nansen pomagał mu, demia Umiejętności). Skala termometru zlecając przy tym badania wód tamtych regionów. W 1901 roku Richter wysłał głównego, w zakresie od –2 do +25 stopni Celsjusza, wskazuje, że jest to model 5. Pomiar temperatury na głębokości z użyciem termometru rewersyjnego w specjalnej obudowie Fot. Z.L. Tanner, Report on the Construction and Work in do Amundsena dwa termometry – na instrumentu przeznaczony do badań wód 1880 of the Fish Commission Steamer Fish-Hawk, w: Repotrzeby badań oceanograficznych pro- w jeziorach, a nie w morzach. port U.S. Fish Commission 1881, Washington 1884, s. 3–53, tabl. I–XVIII

6. Użycie butelki Nansena

Fot. G. Dietrich, K. Kalle, W. Krauss, W. Siedler, General Oceanography, New York 1980

nywał, manipulując pomysłowymi dwoma czopkami, z których jeden pociągał za sznurek. Regularne pomiary termiczne jezior prowadził Ludwik Birkenmajer wlatach 1890–1893 (375 pomiarów wMorskim Oku, 87 w pozostałych sześciu jeziorach, 282 sondowania termiczne). Być może przyczyniło się to do zakupu termometru. Przyrząd powstał bowiem przed końcem 1908 roku, jednak użyty był dopiero w1909 roku. Prawdopodobnie jako pierwszy użył go Ludomir Sawicki (1884–1928) do badań obejmujących Czarny Staw Gąsienicowy (najgłębszy), Długi Staw Gąsienicowy, Kurtkowiec, Dwoisty Staw, Zadni Staw Gąsienicowy (położony najwyżej). Dzięki zastosowaniu takiego przyrządu możliwe stało się badanie stratygrafii termicznej i wykonanie profilu termicznego jezior. Pomiary odbywały się co sześć tygodni. W artykule Sawickiego i Stanisława Minkiewicza Tymczasowe sprawozdanie z badań jezior tatrzańskich znajduje się opis przeprowadzonych badań: Projekt zbadania systematycznego niektórych jezior tatrzańskich [...] część memoriału, który miałem zaszczyt przedłożyć Komisyi fizjograficznej Akademii Umiejętności w Krakowie i Wydziałowi III matematyczno-przyrodniczemu tejże Akademii w pierwszych dniach marca b.r. [1909]. Badania miały obejmować morfologię, kartografię i morfometyę, t. zn. zbadanie wanienki jeziornej, [...] termikę, t. zn. rozmieszczenie i wahania ciepłoty w poziomym i pionowym kierunku... [...] dzięki licznym subwencyom, dzięki ofiarności szeregu przyrodników, którzy przystąpili do współpracownictwa, było możebnem rozpocząć opracowanie szeregu jezior już w ubiegłym [1908] lecie. [...] Do pomiaru ciepłoty na różnych głębokościach używałem flaszek, mianowicie: do głębokości 25 m zwykłych flaszek Meyera [rodzaj termosu], które się odkorkowuje w danej głębokości, napełnia wodą i szybko wyciąga. Do pomiarów ciepłoty w znaczniejszych głębokościach miałem do wyboru ciepłomierz Negretti-Zambra [Deep-sea inverting thermometer] i nowo wynalezioną flaszkę metalową [...] Dra Merza w Wiedniu, wykonaną przez zakład Kapeller’a [używaną przez Merza podczas badań Zatoki Triesteńskiej w latach 1904–1908]. Sawicki dysponował prawdopodobnie kilkoma egzemplarzami termometrów rewersyjnych, oprócz starszego typu firmy Negretti & Zambra, również opisanym termometrem Richtera. Były to kosztowne przyrządy, a pomimo mocnej

8. Termometr rewersyjny z obudową do badań głębinowych londyńskiej firmy Negretti & Zambra

Fot. Z.L. Tanner, Report on the Construction and Work in 1880 of the Fish Commission Steamer Fish-Hawk, w: Report U.S. Fish Commission 1881, Washington 1884, s. 3–53, tabl. I–XVIII. Fot. Wikipedia

7. Wczesny termometr do badań głębinowych typu Miller-Casella, z osłoną

osłony szklanej dość delikatne. Szczególnie w trudnych warunkach badań górskich jezior. Negretti-Zambra bardzo łatwo się tłucze, szczególnie w jeziorach o dnie tak skalistym i tak nieregularnym jak jeziora tatrzańskie – podawali Ludomir Sawicki i Stanisław Minkiewicz.

Termometr należał do Obserwatorium Astronomicznego. W1967 roku został przekazany do Muzeum UJ przez prof. Eugeniusza Rybkę (1898–1988). Obiekt można zobaczyć wSali Lunet podczas zwiedzania drugiej części ekspozycji Muzeum UJ.

Małgorzata Taborska

Muzeum UJ

LITERATURA G. Dietrich, K. Kalle, W. Krauss, W. Siedler, General Oceanography, New York 1980. W. Goetel, Stanisław Staszic – pierwszy polski taternik, „Wierchy” 1955, vol. 24, s. 7–19. L. Sawicki, S. Minkiewicz, Tymczasowe sprawozdanie z badań jezior tatrzańskich, „Okólnik Rybacki” 1909, vol. 108, s. 338–359. K.M. Strøm, A Reversing Thermometer by Richter & Wiese with 1/100° C Gradation, „Internationale Revue der gesamten Hydrobiologie und Hydrographie” 1939, t. 38, nr 1–6, s. 17–18. M. Szumny, Zarys rozwoju badań termiki wód i pokrywy lodowej jezior tatrzańskich, „Przegląd Geograficzny” 2017, nr 89, z. 3, s. 491–512. Z.L. Tanner, Report on the Construction and Work in 1880 of the Fish Commission Steamer Fish-Hawk, w: Report U.S. Fish

Commission 1881, Washington 1884, s. 3–53, tabl. I–XVIII.