1. Einleitung

In der internationalen Literatur zum Problemkreis des Polarlichts werden die Arbeiten von Hermann Fritz, die vor einem Jahrhundert erschienen sind, häufig zitiert, vgl. z.B.: Akasofu (1964); Akasofu, Chapman u. Meinel (1966); Elvey (1964); Stringer u. Belon (1967). Überraschenderweise liegen jedoch über das Leben und Wirken von Hermann Fritz keine Darstellungen vor. Im Nachfolgenden soll versucht werden, auf Grund der verfügbaren Arbeiten von Fritz sowie seiner bislang unveröffentlichten Briefe einen Überblick über sein Leben und sein Wirken für die Polarlichtforschung zu geben.

2. Kurzbiographie

Hermann Fritz (Abb. 1) wurde am 3. September 1830 in Hingen am Rhein geboren. Nach Absolvierung des Studiums an der Technischen Hochschule Darmstadt war er vom Wintersemester 1859 an Hilfslehrer für technisches Zeichnen am Eidgenössischen Polytechnikum (jetzt: Technische Hochschule) in Zürich. 1872 wurde, er dort Titular-Professor und las über allgemeine Maschinenlehre. In diesem Zusammenhang schrieb er Bücher und Zeitschriftenaufsätze über: Ausnutzung der Brennstoffe (1876), Handbuch der landwirtschaftlichen Maschinen (1880) und Gegenseitige Beziehungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften der chemischen Elemente und Verbindungen (1892).

Neben diesen überwiegend technisch orientierten Arbeiten wandte sich Fritz Fragen der solar-terrestrischen Physik zu. Dabei geriet er in den Einflussbereich des wegen seiner Verdienste um die Erforschung des Sonnenfleckenzyklus bekannten Astronomen Rudolf Wolf, ebenfalls Professor am Polytechnikum und Direktor der Eidgenössischen Sternwarte in Zürich. Mit ihm blieb Fritz durch viele Jahre in wissenschaftlicher Arbeit verbunden. Fritz starb am 16. August 1893 an den Folgen eines Schlaganfalles.

3. Polarlichtforschung vor Hermann Fritz

Die Anfänge der Geschichte der Polarlichtforschung wurden von Hellmann (1922) beschrieben. Hinsichtlich der Natur der Polarlichter wurden im Verlauf der Dezennien vielfältige - oftmals völlig entgegengesetzte - Meinungen vertreten.

Die erste wissenschaftliche Monographie stammt von Mairan (1733). Den Zusammenhang zwischen Polarlicht und gleichzeitig stattfindenden unregelmässigen Variationen der Magnetnadel fanden Celsius und Hiorter bereits im Jahre 1741. Rund hundert Jahre später (1845) machte Lamont auf periodische Veränderungen in der regelmässigen täglichen Bewegung der magnetischen Horizontnadel aufmerksam. E. Sabine erkannte 1851, dass zwischen diesen Veränderungen und dem Aussehen der Sonnenoberfläche ein enger Zusammenhang bestand.

Wolf entdeckte 1852 (Wolf, 1865), dass Jahre, die viele Nordlichter zeigten, häufig mit sonnenfleckenreichen Jahren zusammenfallen. Wolfs Ergebnisse basierten dabei auf von ihm gesammelten Daten, die er in einem Katalog veröffentlicht hatte, der nahezu 6300 Angaben über beobachtete Polarlichter enthielt. An diesem Punkt setzte die Arbeit und Wirksamkeit von Hermann Fritz ein.

4. Das "Verzeichnis beobachteter Polarlichter"

Die erste Aufgabe, die sich Fritz und Wolf stellten, war die Sammlung weiterer Polarlichtbeobachtungen. Aus dieser Zeit stammt der beigefügte Brief (Abb. 2) vom 25. Mai 1864. Die im Brief enthaltene Tabelle hat Wolf in einer Veröffentlichung (Wolf, 1864b, S. 129) benutzt.

Als Ergebnis der Zusammenarbeit von Fritz und Wolf entstand das "Verzeichnis beobachteter Polarlichter, zusammengestellt von Fritz" (1873). Ausser den persönlich gesammelten Beobachtungen war eine wichtige Quelle der Katalog von Lovering (1868), der wertvolle amerikanische Beobachtungen enthielt. Insgesamt sind etwa 300 Literaturquellen auf den Seiten 5-13 des Verzeichnisses angegeben.

Fritz teilte die Nordlichtbeobachtungen in fünf Gruppen nach Längen und Breiten ein. Nach diesen Gruppen wurden die Jahressummen gegliedert. Zum Schluss des Verzeichnisses wurden auch einige Beobachtungen von Südlichtern aufgeführt. Das Verzeichnis wurde auf Kosten der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften gedruckt. Es diente als Grundlage vieler weiterer Untersuchungen von Fritz und anderen Polarlichtforschern.

5. Polarlicht und Sonnenaktivität

Fritz verdankt man den Nachweis dafür, dass eine enge, quantitative Beziehung zwischen der Polarlichthäufigkeit und der Zahl der Sonnenflecken besteht. In seinem Buch über das Polarlicht gibt er an (Fritz, 1881, S. 196), dass ihm dieser Nachweis gegen Ende des Jahres 1862 gelungen sei. Veröffentlicht hat er darüber bereits 1864 (Fritz, 1864). In einer weiteren Arbeit (Fritz, 1865) konnte er diesen parallelen Gang in der Sonnen- und Polarlichtaktivität wesentlich deutlicher herausarbeiten; dazu schreibt er (S. 257-258):

"... dass endlich das Nordlicht in einem innigen Zusammenhang und parallelen Gange mit der Sonnenfleckenbildung steht und zwar in der Weise, dass zur Zeit der reichsten Fleckenbildung das Nordlicht am häufigsten auftritt, und umgekehrt die Minima zusammenstimmen und dass, während bei den Sonnenflecken die Hauptmaxima sich weniger auszeichnen, dies bei den Nordlichtern weit entschiedener der Fall ist."

Wolf war 1865 ein entscheidender Fortschritt in der Beschreibung der Sonnenaktivität durch die Formulierung der Sonnenfleckenrelativzahl R gelungen (Wolf, 1865). Diese bestimmt sich aus

R = k (10g + f),

worin g die Sonnenfleckengruppenzahl, f die Fleckenzahl und k einen Reduktionsfaktor bedeuten, der vom benutzten Fernrohr und dem Beobachter abhängt. Unter Verwendung älterer Sonnenfleckenbeobachtungen konnte Wolf die Reihe der Monatsmittel der Relativzahlen bis 1749 zurückverfolgen. Fritz stützte sich in seinen weiteren Untersuchungen (Fritz, 1878, 1881, 1893) auf diese Sonnenfleckenrelativzahlen.

Über die Priorität des ersten bestimmten Nachweises für den Zusammenhang zwischen Sonnenflecken- und Polarlichthäufigkeit gab es eine Auseinandersetzung; sie wurde nämlich vielfach dem Amerikaner E. Loomis (1811 - 1889) zuerkannt. In seinem Buch über das Polarlicht (Fritz, 1881) verwahrt sich Fritz in einer Fussnote dagegen, Loomis die Priorität zuzuerkennen. Loomis habe sich auf seine (Fritz') erste Abhandlung gestützt und briefliche Mitteilungen ohne Quellenangabe abgedruckt.

6. Geographische Verteilung der Polarlichthäufigkeit

Hinweise zur geographischen Verteilung des Polarlichtes finden sich bereits bei Muncke (1825). Einen weiteren, wenngleich nur sehr rohen Entwurf zur Polarlichtverteilung gab Loomis (1860). Sein Entwurf beschränkt sich dabei auf die sehr grobe Angabe von Beobachtungszonen mit 80 und 40 Erscheinungen pro Jahr.

Die entscheidenden Untersuchungen über die geographische Verteilung des Polarlichtes verdankt man Fritz. Er führte den Begriff der Isochasmen ein, das sind die Ortskurven aller Punkte der Erdoberfläche, für welche das Auftreten eines Polarlichtes gleich häufig zu erwarten ist. 1874 veröffentlichte Fritz eine Karte (Fritz, 1874), die die geographische Verbreitung des Polarlichtes auf der Nordhalbkugel erkennen lässt. In dieser Publikation sowie in seinem Buch "Das Polarlicht" (Fritz, 1881) veröffentlichte Fritz Tabellen, die die mittlere Häufigkeit von Polarlichtern für ausgewählte Orte der Nordhalbkugel enthalten.

Von einer Ausdehnung der Untersuchungen zur Häufigkeitsverteilung der Polarlichter auf die Südhalbkugel sah Fritz im Hinblick auf die Inhomogenität der verfügbaren Daten ab. Erst Boiler konnte 1898 einen umfassenden Katalog von Polarlichtdaten mit einer Karte für die Südhalbkugel vorlegen (Böller, 1889).

7. Weitere Studien über das Polarlicht

Von anhaltender Bedeutung war Fritz' schon mehrfach zitiertes Buch "Das Polarlicht" (1881). Es enthält eine zusammenfassende Darstellung des damaligen Wissens mit einer zweifarbigen Karte der Isochasmen für die Nordhalbkugel. Dieses Buch enthielt auch schon ein besonderes Kapitel über "Die Höhe des Polarlichts über der Erdoberfläche". In neueren Darstellungen zur Geophysik wird oftmals der Eindruck vermittelt, als seien erst ab etwa 1930 entsprechende Höhenbestimmungen des Polarlichtes nachzuweisen. In Wirklichkeit hat bereits Galle (1872) Untersuchungen zur Bestimmung der Höhe des Polarlichtes vom 4. Februar 1872 durchgeführt. Unmittelbar nach Erscheinen der Monographie von Fritz bestimmte Jesse (1883, 1884) die Höhe von Polarlichtern, für den am 2. Oktober 1882 beobachteten Polarlichtbogen fand er eine Höhe von 122,2 ñ 4,5 km. Er befasste sich auch mit der Höhenbestimmung der Polarlichtstrahlen und gab eine zusammenfassende Darstellung der bis 1884 bekannten Höhenbestimmungen.

8. Schlussbemerkung

Fritz' bleibende Bedeutung für die Geophysik beruht zweifellos auf seinem Wirken für die Polarlichtforschung, insbesondere auf dem von ihm geführten Nachweis des parallelen Ganges im Auftreten der Sonnenflecken- und Polarlichter sowie der Beschreibung der geographischen Verteilung der Polarlichthäufigkeit mit Hilfe der von ihm eingeführten Isochasmen. Daneben hat sich Fritz aber auch mit anderen meteorologischen und geophysikalisch orientierten Fragen beschäftigt. Dies zeigt die folgende Bemerkung aus seinem Brief vom 7. Mai 1877, in dem er schreibt:

"Speziell ist mein Forschungsgebiet: das Polarlicht, der Hagel und die elektrischen Erscheinungen, soweit als das Verhalten zu den Sonnenflecken in Betracht fällt. Bei dem Durchforschen des Materials gelangt man zu allerlei Ideen; wodurch eine Reihe kleinerer Arbeiten entstanden ist, die teilweise Veröffentlichung fanden. Am meisten ist davon skizziert in dem Neujahrsblatte der Zürcher Naturforsch. Gesellschaft unter dem Titel 'Aus der kosmischen Physik'."

(Brief von Hermann Fritz: Handschriftenabteilung. Berlin, Staatsbibliothek Preussischer Kulturbesitz, früher Preussische Staatsbibliothek). Die in diesem Brief von Fritz erwähnte Publikation erschien im Jahre 1875 (Fritz, 1875). Aus dem Bereich dieser geo- und astrophysikalischen Arbeiten sollen noch die beiden Bücher über die Sonne (Fritz, 1885) und über die wichtigsten periodischen Erscheinungen der Meteorologie und Kosmologie (Fritz, 1889) erwähnt werden.

Für Hinweise bin ich besonders Herrn Prof. Dr. B. Ertel sowie Prof. Dr. S. Chapman, K. Ledersteger und M. Waldmeier dankbar. Der Burgerbibliothek Bern, der Handschriftenabteilung der Staatsbibliothek Preussisaher Kulturbesitz, früher Preussische Staatsbibliothek, der Bibliothek der ETH Zürich sowie Österreichischen Akademie der Wissenschaften bin ich ebenfalls für ihre Hilfe dankbar.

Literatur
Akasofu, S.-I.: The latitudinal shift of the auroral belt. J. Atmospheric Terrest. Phys. 26, 1167-1174 (1964).
Akasofu, S.-I., Chapman, S., Meinel, A.B.: The Aurora. In: Hdb. d. Physik (Hrsg. S. Flügge), 59/1, 1-158. Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1966.
Böller, W.: Das Südlicht. Gerlands Beitr. Geophys. 3, 56 (1898).
Elvey, C.T.: Auroral Morphology. Planet. Space Sei. 12, 783-797 (1964).
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Fritz, H.: Die Perioden solarer und terrestrischer Erscheinungen. Vierteljahr. Naturforsch. Ges. Zürich 38, 77-107 (1893).
Galle, J.G.: Über Höhenbestimmung der Nordlichtstrahlen durch Beobachtungen ihres Convergenz-Punktes oder der Nordlicht-Krone. Wschr. Astron. Meteorol. Geogr. N.F. 15, 113-118 (1872).
Hellmann, G.: Die Entwicklung unserer Kenntnisse vom Nordlicht. Veröff. Preuss. Meteorol. Inst. Berlin, Nr. 315, 47-58 (1922).
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Mairan, J.J.: Traité physique et historique de l' aurore boreale. Paris 1733.
Muncke, G.W.: Nordlicht in Gehler's Physikalischem Wörterbuch, 1825.
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Wolf, R.: Mittheilungen über die Sonnenflecken. Vierteljahr. Naturforsch. Ges. Zürich 9, 111-139 (1864b).
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