Zur Geschichte der Geophysik

Zur Hauptseite mit diversen Verzeichnissen.

F. Errulat: Die geophysikalische Warte Gross Raum der Universität Königsberg/Pr. - Ein Rückblick

Der Verfasser, in Heinrichswalde bei Tilsit 1889 geboren, war ab 1921 Mitarbeiter, dann Leiter der Warte bis 1936, gleichzeitig 1930 a.o. Professor an der Albertina in Königsberg, danach Leiter des Erdmagnetischen Observatoriums in Wingst der Deutschen Seewarte Hamburg, zur gleichen Zeit a.pl. Professor an der dortigen Universität.

Das Manuskript dieses Beitrages wurde in seinem Nachlass [+ 1969] gefunden und mit geringen Änderungen übernommen.

Inmitten der Fritzener Forst nördlich von Königsberg, etwa 800 m westlich des Bahnhofs Gross Raum und nahe der Försterei gleichen Namens, befand sich bis zum Ende des Zweiten Weltkrieges ein dem Geologischen Institut der Universität angeschlossenes Ausseninstitut, die Geophysikalische Warte. Ihre Gründung ging zurück auf eine von Georg Gerland (Strassburg) um die Jahrhundertwende vorgeschlagene staatliche Organisation des deutschen Erdbebendienstes, die auch eine registrierende Station im Samland vorsah. Es war damals die Zeit, in der die Erdbebenforschung, die bis dahin im wesentlichen geographisch-geologisch eingestellt war, durch physikalische Arbeitsmethoden, instrumentelle wie theoretische, ergänzt wurde und dadurch ihr modernes Gepräge bekam.

Der Altmeister der deutschen Seismologie, Emil Wiechert, dessen Forscherlaufbahn in Königsberg begonnen hatte (geboren in Tilsit 1861, gestorben als ordentlicher Professor der Geophysik in Göttingen 1928), schlug vor, die zu gründende Station mit der Universität zu verbinden, und es wurde wohl daran gedacht, sie dem Physikalischen Institut unter P. Volkmann anzugliedern, gegebenenfalls, um ihr eine breitere wissenschaftliche Basis zu sichern, mit Unterstellung unter ein Kuratorium interessierter Fachvertreter. Der Initiative des damaligen Ordinarius für Geologie, A. Tornquist, gelang es 1910, für die seit 1905 geplante Station vom Preussischen Kultusministerium die notwendigen Mittel zu erhalten. Dann verzögerte sich der Bau durch die Suche nach einem geeigneten Platz. Während die Physiker dazu neigten, die Station nahe dem Bereiche der Stadt, etwa im Tiergarten anzulegen, schlug Tornquist nach mehreren Probemessungen mittels eines leichten Wiechertschen Federseismographen den Platz bei der Försterei Gross Raum vor. 1911 stellte dann das Preussische Landwirtschaftsministerium das nötige Gelände zur Verfügung, eine kleine Erhebung mit geringer Bedeckung von Lehm und Geschiebemergel über anstehender Kreide. Die Ortswahl war, seismisch gesehen, günstig, auch für die spätere Weiterentwicklung der Anlage; sie führte aber, als tägliche Bedienung der Instrumente nötig wurde, zu starker personeller Belastung.

Plan Hier wurde nun in einem doppelwandigen Holzhause (Nr. 4 auf dem Lageplan, Abb. 1) auf einem Betonsockel vorerst ein Horizontalseismograph nach Wiechert aufmontiert: eine Eisenmasse von 985 kg, als "umgekehrtes Pendel", bei dem sich die schwere Masse oberhalb des Schwingungs- oder Drehpunktes befindet, durch leichte Federn in labilem Gleichgewicht gehalten und am Umkippen gehindert wird. Die durch Erdbebenwellen verursachten Bewegungen des Bodens relativ zu dieser sogenannten "stationären Masse" wurden durch Hebelsysteme stark vergrössert und auf berussten Papierstreifen aufgezeichnet. Wie erwähnt, hatte die Wahl des Platzes sich seismisch als günstig erwiesen, denn die durch die Königsberg-Cranzer Eisenbahn bedingten Erschütterungen machten sich hier nicht mehr bemerkbar. Andererseits trat die natürliche mikroseismische Bodenunruhe zuweilen sehr stark auf, so dass sie dann die feinen ersten Einsätze schwacher oder sehr ferner Erdbeben störend überdeckte. Diese Erscheinung ist daher später Gegenstand eingehender Untersuchungen geworden.

Die Betreuung der Station, die ihre Arbeiten 1912 aufnahm, erfolgte bis zum Ersten Weltkrieg durch W. Klien. Ihm oblag es, die Instrumentenkonstanten des Pendels, d.h. die Dauer der Eigenschwingungen, Dämpfung, Vergrösserung, zu überwachen, durch telefonischen Uhrvergleich mit der Sternwarte für die Zuverlässigkeit der Zeitmarken auf den Seismogrammen zu sorgen und die Auswertung der Seismogramme vorzunehmen. 1914 rückte er ins Feld und fiel in der Winterschlacht bei Thalussen in Masuren. Wegen der Gefährdung der Station durch den Kriegsbeginn wurde der Seismograph abmontiert und sichergestellt, eine Massnahme, die wohl begründet war, sich dann aber als unnötig erwies. Dadurch kamen die Arbeiten in Gross Raum für etwa sieben Jahre zum Erliegen.

Im Jahre 1915 folgte Tornquist einem Ruf an die Technische Hochschule in Graz. Er verstarb dort bei einem Bombenangriff 1944.

Sein Nachfolger - und letzter Direktor des Geologischen Instituts - wurde K. Andrea (1915-1945), der sich sogleich für den Wiederaufbau der Station energisch einsetzte. 1920 konnte H. Reich, damals Assistent am Geologischen Institut, mit der Arbeit beginnen. Zugleich erfolgte auch die Vervollständigung der Station durch einen grossen Vertikalseismographen nach Wiechert: eine 1300 kg schwere Masse an zylindrischen Federn so aufgehängt, dass sie jede vertikale Bewegung des Bodens registrierte. Bereits 1921 verliess Reich Königsberg. Seine Beschäftigung mit der Seismik hatte ihn zu Untersuchungen über den Zusammenhang zwischen der Hauptphase von Beben mit der Tektonik angeregt, wie dann die geologische Anwendung geophysikalischer Methoden sein Hauptarbeitsgebiet blieb und ihn auf eine erfolgreiche Forscherlaufbahn führte. An seine Stelle trat bis 1936 der Verfasser dieses Beitrages. Er vollendete nach dem Abschluss eines Berichtes über die Fernwirkung der Munitionsexplosion von Rothenstein den Aufbau und die Justierung der Instrumente und begann wieder die Herausgabe laufender Erdbebenberichte, durch die Gross Raum in das internationale System gleichartiger Observatorien eingefügt wurde. 1925 stand die Warte mit 66 Instituten im Schriftenaustausch, 1928 wurden an 17 deutsche und über 100 ausländische Institute die Gross Raumer Beobachtungsergebnisse versandt.

Im Jahre 1921 wurde, besonders durch eine Anregung Nippoldts, eine neue aktuelle Aufgabe an das Institut herangetragen: die Untersuchung der erdmagnetischen Anomalien in Ostpreussen. Schon 1859 hatte Lamont festgestellt, dass im System seiner norddeutschen erdmagnetischen Messungen die Stationen Königsberg, Bromberg und Dirschau abnorme Werte zeigten. Ein zuverlässiges Bild der normalen Werte und ihrer regionalen Abweichungen ergab erst die magnetische Vermessung des Königreiches Preussen durch Eschenhagen und Edler von 1898-1903, deren Ergebnisse in einem grundlegenden Werk von Adolf Schmidt (Schmidt, 1914) dargestellt wurden. Die eigenartige Tatsache, dass die in ihrer Intensität auf den Osten beschränkten Anomalien in einem Gebiet mit anscheinend wenig gestörtem Untergrunde liegen, während der geologisch unruhigere Westen sich erdmagnetisch wesentlich ruhiger zeigt, forderte zur eingehenden Untersuchung der Störungsgebiete heraus. 1905 bis 1913 wurden daher gelegentlich der trigonometrischen Landesaufnahme auf Anregung von Edler vorerst Deklinationsmessungen bei einem wesentlich engeren Punktnetz gemacht. Eine hierauf beruhende Karte von Schmidt gab dann den ersten Überblick über die Lage der Störungszonen in Ostpreussen. Da für deren Beurteilung sich besonders die vertikale Komponente des erdmagnetischen Feldes eignet, unternahm Nippoldt 1921 eine Spezialaufnahme der Kraftkomponenten in einer starken und gut abgegrenzten Störungszone bei Wickbold, südöstlich von Königsberg.

Kurz darauf traf die Station ein schwerer Rückschlag. Im Frühjahr 1923 plünderten Einbrecher auf der Suche nach damals wertvollen Metallen - es war gerade die Inflationszeit - die Station derartig aus, dass die Seismographen für längere Zeit völlig unbrauchbar wurden. Die dadurch erzwungene Ruhezeit bis zum Beginn des Wiederaufbaus der Instrumente, für den sowohl staatliche Mittel als auch grosszügig Spenden von privaten Kreisen zur Verfügung gestellt wurden, erlaubte es, dem erdmagnetischen Problem nachzugehen. Der Direktor des erdmagnetischen Observatoriums in Potsdam stellte ein nach seinen Angaben gebautes Reisemagnetometer zur Verfügung; später kamen noch einige moderne Instrumente für den Feldgebrauch hinzu (Schmidtsche Feldwaagen), so dass die von Nippoldt begonnene Arbeit systematisch fortgesetzt werden konnte. 1923 nahm der Verfasser das westliche, 1924 Teichert das östliche Samland auf. Waren diese ersten Messungen (Nippoldt, Teichert, Errulat) auf Beziehungen zur diluvialen Bedeckung hin gedeutet worden, so zeigten die folgenden, dass eine solche Annahme nicht aufrecht erhalten werden konnte. Besonders Reich (1928) hatte inzwischen auf Grund umfangreicher Messungen in verschiedenen Bezirken Norddeutschlands gefunden, dass nur tiefer gelegene Magnetit-führende Massive als Ursache anzusprechen seien. Diese Auffassung wurde durch die nun folgenden Messungen auch für Ostpreussen bestätigt.

Die finanzielle Hilfe des Königsberger Universitätsbundes ermöglichte dem Verfasser 1925 Messungen im Räume Pillkallen-Stallupönen, eine private Stiftung Messungen im Gebiet der Freien Stadt Danzig (1925-1926). In der näheren Umgebung von Königsberg führte B. Tiedemann 1927 eine Vermessung mit bedeutend engerem Stationsnetz durch.

Eine wesentliche Ergänzung erfuhren diese Arbeiten durch die Vermessung des etwa 20 km langen Störungsgebietes bei Pr. Eylau (1930), die O. Baseler an über 300 Punkten vornahm und die zu dem Schluss führte, dass hier wahrscheinlich ein basischer Eruptivkörper in einer Tiefe von 3 bis 4 km liegen müsse.

Haus Die Bedeutung der erdmagnetischen Anomalien für die Beurteilung des tieferen ostpreussischen Untergrundes auf das eventuelle Vorkommen von Erzlagerstätten führte dazu, in Gross Raum eine örtliche Zentralstelle als Basis für die folgenden Untersuchungen zu errichten. So entstanden dann in den Jahren 1930 bis 1934 auf dem erweiterten Gelände der Erdbebenstation mehrere kleine eisenfreie Gebäude (Abb. 1,2); vorerst eines für die fortlaufende Registrierung der zeitlichen Variationen des erdmagnetischen Feldes, später ein weiteres für Anschlussmessungen und für die notwendigen Vergleiche mit den im Observatorium Niemegk bei Potsdam beobachteten absoluten Werten, die dadurch auch bei dem ostpreussischen System zugrundegelegt wurden. Die hierzu notwendigen Instrumente wurden mit staatlichen Mitteln erworben bzw. durch das Potsdamer Institut zur Verfügung gestellt.

Der Erweiterung des Arbeitsbereiches folgte 1930 die Umbenennung der Station in "Geophysikalische Warte der Albertus-Universität". Die Königsberger Arbeits- und Unterrichtsräume und die geophysikalische Bibliothek wurden vom Geologischen Institut räumlich getrennt und in eine Wohnung am Heumarkt, später noch vergrössert zum Paradeplatz, verlegt, wo sie bis zum Kriegsende verblieben.

Verfolgen wir weiter die magnetischen Untersuchungen. Im Jahre 1928 war es der Preussischen Geologischen Landesanstalt gelungen, Mittel für weitere Aufnahmen des ostpreussischen Störungsgebietes zu erhalten. Es wurde vereinbart, dass das Gebiet etwa nördlich der Linie Goldap - Bartenstein - Marienburg im Anschluss an die Arbeiten des Verfassers durch diesen selbst, das südlich davon gelegene Gebiet durch Beauftragte der Landesanstalt aufgenommen werden sollte. Unsere Messungen endeten dann mit dem Anschluss an die Danziger Aufnahme. Diese Messungen, an denen sich auch ältere Studierende mit anerkennenswertem Eifer beteiligten, umfassten etwa 700 Punkte in Abständen von 3 bis 6 km. Der darauf erstattete Bericht (Errulat, 1941) ergab dann ein Kartenbild, das eindeutig die Bindung der erdmagnetischen Störungen an tektonischen Linien zeigten, die im wesentlichen von Nordwest nach Südost, z.T. auch von Südwest nach Nordost verlaufen. Tiefenabschätzungen ergaben, dass die Oberfläche der störenden Massen, örtlich verschieden, bei 1,5 bis 3 km Tiefe zu erwarten ist; jedenfalls kann mit Tiefen geringer als 1 km nicht gerechnet werden. Unter Berücksichtigung des Ausmasses der Störungen ist also basisches, stark magnetisches Kristallin als Ursache anzunehmen. Im Auftrage des Reichsamtes für Bodenforschung gab Brockamp 1940 einen Bericht, der mit dem oben genannten im wesentlichen übereinstimmt.

Die zahlreichen in jenen Jahren in ganz Deutschland vorgenommenen Spezialaufnahmen im Dienste der Lagerstättenforschung bedurften dringend, besonders wegen der stetigen säkularen Änderung des magnetischen Feldes, einer neuen gemeinsamen Basis, wie sie für 1901 von Adolf Schmidt in den Karten für Preussen gegeben worden war. Auf Anregung von Nippoldt, Reich und Burmeister stellte die Deutsche Forschungsgemeinschaft für 1934 und 1935 die Mittel zu einer magnetischen Reichsvermessung I. Ordnung zur Verfügung, an welcher die Warte mit der Vermessung der Ostgebiete bis zur Linie Kolberg - Glogau beteiligt wurde. Infolge des Krieges konnten die rechnerischen Ergebnisse erst 1948, die kartographische Darstellung sogar erst 1956 veröffentlicht werden (Bock, Burmeister u. Errulat, 1923).

Die Arbeiten in Gross Raum blieben jedoch nicht auf regionale Aufnahmen beschränkt. Die kurzseitigen [? = kurzzeitigen] Feldänderungen, erkennbar in den fortlaufenden Registrierungen, luden zum Vergleich mit solchen an anderen Observatorien ein und wurden Gegenstand mehrerer Arbeiten (Erwin Wiechert, 1933; H. Podszus, 1937-39). Eine Untersuchung über Schätzungsfehler bei Feldwaagenablesungen führte Wienert (1939) aus.

Mit der Wiederherstellung der durch den Einbruch stillgelegten Erdbebenstation konnten die Berichtstätigkeit sowie die Untersuchung spezieller seismischer Probleme wieder aufgenommen werden. Nach dem Verfasser wandte sich auch W. Kohlbach 1933 der eingangs erwähnten mikroseismischen Bodenunruhe zu unter Berücksichtigung von Grosswetterlage und der Brandung an der norwegischen Steilküste; auch die Unruhe kürzester Periode wurde untersucht (S. Weber, 1933). Aus den Laufzeiten gewisser Früheinsätze herdnaher Beben versuchte P. Lupp Rückschlüsse auf Unstetigkeiten im Untergrunde zu ziehen. Eine besonders bemerkenswerte Arbeit lieferte Menzel (1939) über die Dispersion von seismischen Oberflächenwellen, der die Registrierungen von Kopenhagen und Gross Raum zugrunde lagen und die auf Schichtdicken im Untergrunde von etwa 27 und 40 km schliessen liess.

Meteorologische Probleme traten damals noch gegenüber den seismischen und erdmagnetischen zurück. Arbeiten von E. Böhm (1932) über örtliche Nachtfröste und von H. Naitsch (1933) über die Höhenwinde über Königsberg stützten sich auf Beobachtungen der Wetterwarte in Devau. Die Meteorologie kam erst richtig zur Geltung, als P. Raethjen sich 1931 für dieses Fach habilitierte und damit die Betreuung der einschlägigen Arbeiten übernahm, sowie durch P. Thran, der 1935 statisch aufsteigende trockene Luftmassen untersuchte. Leider verliess Raethjen schon 1934 Königsberg, einem Rufe an die Universität Hamburg folgend, so dass im Lehrbetrieb wieder eine empfindliche Lücke entstand, die erst 1936 durch Erteilung eines Lehrauftrages an W. Schwerdtfeger geschlossen werden konnte.

Im Herbst 1936 verliess auch der Verfasser Königsberg und wechselte zur Deutschen Seewarte in Hamburg und zur dortigen Universität über. Um die laufenden Arbeiten in Gross Raum nicht stocken zu lassen, übernahm vorübergehend Menzel die Erledigung der seismischen, Wienert die der erdmagnetischen Aufgaben. Als dann 1938 auch Schwerdtfeger Königsberg verliess, nachdem er noch die Anregung zu mehreren meteorologischen Untersuchungen gegeben hatte, die z.T. erst unter seinem Nachfolger beendet wurden (G. Mann, F. Kortüm, M. Schwettlick), ergab sich die Notwendigkeit, für Gross Raum und für die Vertretung der gesamten Geophysik klare und stabile Bedingungen zu schaffen. Im November 1938 übernahm H. Lettau, damals Privatdozent in Leipzig, ein geborener Königsberger, die Leitung der Warte und die Dozentur für Geophysik und Meteorologie, ein junger Forscher, der sich durch die Entwicklung eines Doppelpendels zur Beobachtung von Lotschwankungen sowie durch eine Reihe anerkannter geophysikalischer und meteorologischer Arbeiten bereits einen Namen gemacht hatte.

Mit seinem Doppelpendel versuchte Lettau, Beobachtungen in und nahe Königsberg anzustellen. Das hochempfindliche Instrument wurde versuchsweise im Karzer der alten Universität auf der Dominsel (Kneiphof) aufgestellt; jedoch erwies sich der Platz wegen der zu grossen örtlichen Unruhe durch den Strassenverkehr als ungeeignet. Mit den Wasserstandsschwankungen des Pregel ergaben sich Lotschwankungen in der Grösse von Bogenminuten. Im Frühjahr 1939 sollte das Pendel in einem Betonbunker bei Quednau-Fräuleinhof seinen Platz finden. Bevor die Vorbereitungen hierfür abgeschlossen waren, machte der Kriegsausbruch allen Versuchen ein Ende. Ebenso wurden damit die von Lettau verfolgten Pläne zunichte, ein grösseres geophysikalisches Observatorium im zentralen Samland, etwa auf den Galtgarben, zu errichten. Auch für die Sternwarte waren Pläne zur Verlegung dorthin erörtert worden, Pläne, die auch beim Rektor der Universität Interesse fanden, die aber wegen der hohen Kosten auch bei weiterer Friedenszeit nur auf lange Sicht hin hätten durchgeführt werden können.

Mit dem Amtsantritt von Lettau trat die Meteorologie merklich in den Vordergrund, ebenso die lokale Klimatologie und Bioklimatologie. Es wurden Messungen der Sonnenstrahlung, der Ultraviolettstrahlung in und um Königsberg und Messungen des Temperaturverlaufs senkrecht zur Küste ausgeführt. Der Landes-Fremdenverkehrsverband gründete eine Kurortklima-Kreisstelle, die in einem der Arbeitsräume der Warte am Paradeplatz untergebracht und von Frau Lettau betreut wurde. Ein Netz von ca. 6 Stationen in der Provinz (Schwarzort, Kahlberg, Lötzen, Niedersee, Hohenstein, Kernsdorfer Höhe) sollte das nötige Beobachtungsmaterial liefern. Lettau selbst konnte in der kurzen Zeit seines Aufenthaltes in Königsberg noch theoretische Arbeiten durchführen, die vor allem Austauschvorgänge in der Atmosphäre betrafen. Seine Einberufung in den Wetterdienst der Wehrmacht machte seinen Arbeiten bald ein Ende, so dass die Warte wiederum verwaist war.

Die Stelle des Leiters der Warte wurde nicht wieder besetzt, wenngleich die Bedienung der Registrierinstrumente fast bis Kriegsende weiterlief; sie wurde besorgt durch den seit 1920 bei der Warte tätigen Institutsgehilfen W. Hildebrandt, dessen getreuer Arbeit hier auch mit Dank gedacht sei. Man hatte noch kurz vor dem Ende trotz Widerspruchs in unmittelbarer Nähe des Observatoriums ein Munitionsdepot angelegt, so dass vernünftige Registrierungen nicht mehr zu erwarten waren. Am 20. Januar 1945 ist Hildebrandt zum letzten Mal in Gross Raum tätig gewesen. Am 28. hatten die sowjetischen Truppen schon die Linie Königsberg - Cranz erreicht, so dass Gross Raum nicht mehr zugänglich war. Hildebrandt konnte nach der Kapitulation die Warte im Mai noch einmal aufsuchen. Er fand das Erdbebenhaus zerstört, die anderen kleinen Gebäude standen noch. Das war das Ende der Geophysikalischen Warte im Samland.

Der Direktor des Geologischen Instituts, Professor Andrée, der sich bis zuletzt um die Weiterentwicklung fürsorglich bemüht hatte, verstarb 1959 als Emeritus in Göttingen.

Von den früheren Angehörigen der Warte fielen im Zweiten Weltkriege O. Baseler, E. Boehm, G. Mann, R. Meincke, H. Podszus.

Literatur
Bock, R., Burmeister, F., Errulat, F.; Magnetische
Reichsvermessung 1935. Teil I (Tabellen). Abh. Nr. 6 Geophys. Institut Potsdam. Berlin: Akademie Verlag 1948. Teil II: Dtsch. Hydrograph. Z., Ergänzungsheft Reihe B, Nr. 2, 1956.
Errulat, F.; Die erdmagnetische Aufnahme des westlichen Samlandes. Geol. Arch. 3, 213-250 (1923).
Errulat, F.; Erdmagnetische Messungen im Gebiet der Freien Stadt Danzig. Mitt. Geophys. Warte Univ. Königsberg, 1929.
Errulat, F.; Profilaufnahmen an einer erdmagnetischen Störung in Ostpreussen. Gerlands Beitr. Geophys. 25, 53-58 (1930).
Errulat, F.; Erdmagnetische Karten für das nördliche Ostpreussen. Ann. Hydrograph. 69, 173-178 (1941).
Menzel, H.; Dispersion von seismischen Oberflächenwellen nach Registrierungen in Kopenhagen und Gross Raum. Gerlands Beitr. Geophys. 54, 348-369 (1939).
Nippoldt, A.; Erforschung der erdmagnetischen Anomalie südlich von Königsberg i. Pr. Geol. Arch. 3, 114-137 (1924).
Reich, H.; Zur Frage der regionalen magnetischen Anomalien Deutschlands, insbesondere derjenigen Norddeutschlands. Z. Geophys. 4, 84-102 (1928).
Schmidt, A.; Die magnetische Vermessung I. Ordnung des Königsreichs Preussen 1898 bis 1903 nach Beobachtungen von M. Eschenhagen und J. Edler. Veröff. d. Kgl. Preuss. Meteorol. Inst. Nr. 276, Berlin 1914.
Schmidt, A.; Die magnetische Deklination in West- und Ostpreussen. Veröff. d. Preuss. Meteorol. Inst. Nr. 318, Berlin 1922.
Teichert, C.; Erdmagnetische Messungen im östlichen Samland. Schriften d. phys.-ökonom. Ges. Königsberg i. Pr. 65, 66-95 (1926).
Wienert, K.; Fehleruntersuchungen an erdmagnetischen Feldwaagen. Dissertation Königsberg/Pr. und Arch. dtsch. Seewarte 59, 1-29 (1939).