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Drittes Kapitel.

Von der Luft und den Luftarten

[207] Unsern Erdball umgibt ein durchsichtiges, elastisches Fluidum, das wir Luft nennen, ohne dessen Gegenwart kein Prozeß der Natur gelänge, ohne welches animalisches sowohl als vegetabilisches Leben unausbleiblich erlöschen würde – wie es scheint das allgemeine Vehikel aller belebenden Kräfte, eine unerschöpfliche Quelle, aus der die belebte sowohl als die unbelebte Natur alles an sich zieht, was zu ihrem Gedeihen notwendig ist. Aber die Natur hat in ihrer ganzen Ökonomie nichts zugelassen, was für sich und unabhängig vom ganzen Zusammenhange der Dinge existieren könnte, keine Kraft, die nicht durch eine entgegengesetzte beschränkt, nur in diesem Streit ihre Fortdauer fände, kein Produkt, das nicht durch Wirkung und Gegenwirkung allein geworden wäre, was es ist, und das unaufhörlich zurückgäbe, was es empfangen hat, und unter neuer Gestalt wieder erhielte, was es zurückgegeben hatte. Dies ist der große Kunstgriff der Natur, durch welchen allein sie den beständigen Kreislauf, in[207] welchem sie fortdauert, und damit ihre eigne Ewigkeit sichert. Nichts, was ist und was wird, kann sein oder werden, ohne daß ein anderes zugleich sei oder werde, und selbst der Untergang des einen Naturprodukts ist nichts als Bezahlung einer Schuld, die es gegen die ganze übrige Natur auf sich genommen hat; daher ist nichts Ursprüngliches, nichts Absolutes, nichts Selbstbestehendes innerhalb der Natur. Der Anfang der Natur ist überall und nirgends, und der forschende Geist findet im Zurückschreiten ebensogut als im Fortschreiten dieselbe Unendlichkeit ihrer Erscheinungen. Um diesen beständigen Wechsel zu unterhalten, mußte die Natur alles auf Gegensätze berechnen, mußte Extreme aufstellen, innerhalb welcher allein die unendliche Mannigfaltigkeit ihrer Erscheinungen möglich war.

Eines dieser Extreme nun ist das bewegliche Element, die Luft, durch welches allein allem, was lebt und vegetiert, Kräfte und Stoffe, durch welche es fortdauert, zugeführt werden, und das doch selbst großenteils durch die beständige Ausbeute der animalischen und vegetabilischen Schöpfung in dem Zustand erhalten wird, in welchem es fähig ist, Leben und Vegetation zu befördern.

Die atmosphärische Luft verändert sich täglich auf die mannigfaltigste Weise, und nur die Beständigkeit dieser Veränderungen gibt ihr einen gewissen allgemeinen Charakter, der ihr nur überhaupt und im Ganzen genommen zukommen kann. Mit jedem Wechsel der Jahreszeit müßte ihr auch eine weit größere Veränderung bevorstehen, als sie wirklich erleidet, wenn nicht die Natur durch die gleichzeitigen Revolutionen auf der Oberfläche und im Innern der Erde auf der einen Seite ersetzte, was sie auf der andern entzieht, und so immerfort eine totale Katastrophe unsers Luftkreises verhinderte.

Unsere Luft ist das Resultat tausendfacher Entwicklungen, die auf und in der Erde vorgehen. Während die vegetabilische Schöpfung die reinste Luft aushaucht, atmet die animalische eine Luftart aus, die, zu Beförderung des Lebens untauglich, die Reinheit der Luft verhältnismäßig vermindert. Die im Ganzen genommen gleichförmige Verbreitung der Körper, die dem Luftkreis nach fein berechneten Proportionen immer neue Stoffe spenden,[208] läßt es nie so weit kommen, daß eine völlig reine Luft unsere Lebenskraft erschöpfe, oder ein mephitisches Gas alle Keime des Lebens ersticke. Stoffe, die die Natur nicht jedem Erdreich anvertrauen konnte und die zur beständigen Erneuerung der Luft notwendig sind, führt sie doch dem Luftkreis entfernter Gegenden durch Winde und Stürme zu. Was der Luftkreis den Pflanzen leiht, geben sie ihm veredelt zurück. Der rohe Stoff, den sie einsaugen, entwickelt sich aus ihnen als Lebensluft. Wenn sie verwelken, geben sie ihrer großen Ernährerin zurück, was sie einst aus ihr an sich zogen, und während die Erde zu veralten scheint, verjüngt sich der Luftkreis durch die Stoffe, die er der allgemeinen Zerstörung entreißt. Während die eine Seite der Erde alles ihres Schmuckes beraubt wird, steht die andre eben in voller Frühlingspracht da. Was die Atmosphäre der einen, durch den Aufwand, den sie für die vegetabilische Schöpfung machen muß, verliert, gewinnt der Luftkreis der andern durch das, was er aus verwelkenden und verwesenden Pflanzen an sich zieht. Regelmäßig beginnen daher mit Herbst und Frühling die großen Bewegungen, wodurch sich die Luftmasse, die unsern Erdball umgibt, mit sich selbst ins Gleichgewicht setzt. So allein ist es begreiflich, wie die atmosphärische Luft, der zahllosen Veränderungen in ihr ungeachtet, doch im Ganzen genommen immer dieselben Eigenschaften behält.

Nach diesen Ideen ist leicht zu beurteilen, was man neuerdings über die Bestandteile der atmosphärischen Luft behauptet hat. Es ist schwer zu begreifen, wie zwei so heterogene Luftarten, als die beiden sind, aus denen die atmosphärische bestehen soll, in so inniger Vereinigung sich befinden können, als wir sie in der atmosphärischen Luft antreffen. Die leichteste Art, sich aus der Verlegenheit zu ziehen, ist ohne Zweifel die, anzunehmen, daß sie nicht wirklich miteinander vermischt, sondern abgesondert voneinander den Luftkreis erfüllen. Nach Herrn Geh. Hofrat Girtanners Behauptung wenigstens62 befinden sich die beiden Gasarten, aus denen die atmosphärische Luft besteht, in keiner genauen und innigen Mischung. Sie sondern sich, wie[209] er glaubt, von selbst in zwei übereinander schwebende Schichten ab: das leichtere Salpeterstoffgas schwebt oben, das schwerere Sauerstoffgas senkt sich nieder.

Diese Annahme wäre sehr erwünscht, wenn man nur begreifen könnte, warum das leichtere Salpeterstoffgas schichtenweise zwischen dem schwereren Sauerstoffgas liegt, und warum es sich nicht vielmehr ganz über das letztere erhebt? In diesem Fall müßte die unterste Region der Luft mit reiner Lebensluft, die oberste mit rein azotischer Luft erfüllt sein, was unmöglich ist.

Auch begreift man, ohne eine innigere Verbindung beider anzunehmen, nicht, warum nicht oft an einem Orte bald bloß azotische, bald reine Lebensluft angehäuft würde. Wäre die azotische Lebensluft getrennt vorhanden, so müßte sie dem Leben äußerst schädlich sein; ist sie es nicht, so ist jene nicht mehr azotische, diese nicht mehr reine Luft.

Man scheint also genötigt, eine innige Mischung beider Luftarten, und insofern die atmosphärische Luft als ein wirkliches chemisches Produkt aus beiden anzusehen, von dem man nur so viel sagen kann: die Luft, die uns umgibt, beruht auf solchen Verhältnissen, daß sie, nach Aufhebung derselben, Lebensluft oder azotische sein kann, aber so lange diese Verhältnisse bestehen keine von beiden ist, weil beide nur in ihrer Reinheit das sind, was sie sind, und gemischt aufhören zu sein, was sie vorher waren.

Ohne Bedenken, scheint es mir, kann man hier eine chemische Durchdringung annehmen. Es fragt sich nur, durch welches Mittel die Natur diese innige Mischung bewirkt. Ich glaube dieses Mittel im Licht gefunden zu haben, das, seiner ganzen Wirkungsart nach, die Luft in beständiger Zersetzung erhalten muß, und so, wie in Pflanzen, doch wohl auch im Medium, durch welches es zu uns kommt, beständige Mischungsveränderungen bewirken kann. Experimente würden diese Vermutung ohne Zweifel bestätigen.

Im Allgemeinen unterscheiden sich die verschiedenen Luftarten vorzüglich durch quantitative Verhältnisse ihrer Bestandteile. Das vollkommenste Gleichgewicht hat die Natur vielleicht[210] bei den beiden Extremen der Lebens- und der azotischen Luft getroffen. Das relative Übergewicht der ponderablen Teile zeichnet die mephitischen, nichtentzündbaren aus, sowie umgekehrt das relative Übergewicht der Wärme mephitische Luftarten entzündbar macht. Die erstern könnte man auch oxydierte, sowie die letzern desoxydierte heißen, eine Benennung, wodurch zugleich ihre innere Beschaffenheit und ihre Brennbarkeit und Nichtbrennbarkeit angezeigt würde.

Zur Erklärung des berühmten Versuchs der Was serzusammensetzung aus brennbarer und Lebensluft hat die neuere Chemie das Hydrogene, d.h. ein besonderes wassererzeugendes Prinzip, angenommen, das die Grundlage aller brennbaren Luftarten sein soll. Es fragt sich aber, ob es diesen Namen verdiene. Das Verbrennen der inflammablen mit der Lebensluft ist ganz derselbe Prozeß wie jedes andere Verbrennen. Der Grundstoff der erstern reißt den Sauerstoff der letzern an sich; die Wärme wird in großer Quantität frei; was übrig bleibt, vermag die schwerere Luft nicht mehr in Gasgestalt zu erhalten. Sie müßte daher entweder in sichtbaren Dampf oder in tropfbare Flüssigkeit übergehen. Daß das Letztere geschehe, zeigt die Erfahrung. Allein dieser Prozeß ist doch von jedem andern, bei welchem eine Verminderung der Kapazität vorgeht, nur dem Grade nach verschieden. So wird nach demselben Gesetze die Salpeterluft durch Berührung mit der atmosphärischen sichtbarer Dampf. Auch hier geht eine Verminderung der Kapazität vor nach dem allgemeinen Gesetze: was die Natur, im bisherigen Zustande, nicht erhalten kann, erhält sie durch Veränderung seines Zustandes, d.h. durch Vergrößerung oder Verminderung seiner Kapazität.

Was den Grundstoff der brennbaren Luft allein zum Hydrogene machen kann, ist die chemische Wirkung, die er auf den Sauerstoff äußert. Dadurch nur, daß in diesem Übergange der beiden Luftarten in den tropfbar flüssigen Zustand ihre beiden Grundstoffe wechselseitig durcheinander gebunden werden, entsteht Wasser, d.h. eine durchsichtige, geruch- und geschmacklose Flüssigkeit. Dadurch unterscheidet sich diese Zersetzung von andern, z.B. von der Zersetzung der azotischen und der[211] Lebensluft durch den elektrischen Flinken. Die tropfbare Flüssigkeit, die sich hier niederschlägt, hat den Charakter einer Säure, deren Basis der Grundstoff der azotischen Luft, Salpeterstoff, ist. Das Hydrogene wirkt also auf den Sauerstoff als chemisches Bindungsmittel. Daraus erklärt sich, warum das aus jenem Prozeß gewonnene Wasser die Eigenschaften einer Säure zeigt, sobald eine der beiden Luftarten nicht völlig rein ist, sondern neben ihrem Grundstoffe noch heterogene Teile enthält, oder wenn nach Priestleys Experimenten das gehörige quantitative Verhältnis zwischen dem verbrannten Wasserstoffgas und der dazu angewandten Lebensluft nicht beobachtet wird.

Hier scheint sich noch ein weites Feld für chemische Untersuchungen zu eröffnen. Die Erscheinung der azotischen Luft, welche man aus Wasserdämpfen erhält, wenn sie durch ein glühendes irdenes Rohr geleitet werden, ist bis jetzt nicht hinlänglich erklärt. So viel ist aus den evidentesten, schon von Priestley zum Teil angestellten, Versuchen gewiß, daß die äußere (atmosphärische) Luft zu dieser Entwicklung der azotischen mitwirkt. Aber was sie eigentlich dazu beiträgt, ist bisher nicht ausgemacht. Was man darüber auch festgesetzt hat, ist bloße Hypothese. Daß die azotische Luft ganz bloß von außen eingedrungen sei – daß sie etwa bloß von der durch die brennenden Kohlen, welche zum Experiment angewendet werden, zersetzten atmosphärischen Luft herkomme, ist möglich zwar; aber es fragt sich immer noch, wo denn bei diesem Experiment die Wasserdämpfe hingekommen seien. Was auch das Resultat weiterer Untersuchungen hierüber sein möge, so ist es so lange, als diese Untersuchungen nicht angestellt sind, erlaubt, auch Möglichkeiten zur Untersuchung vorzulegen, die jetzt freilich nichts weiter als Möglichkeiten sind, die aber Untersuchung verdienen, weil sie viele Erscheinungen, die jetzt noch isoliert dastehen, in Zusammenhang bringen und durch ihre Anwendung (auf die Meteorologie) selbst über ein weit größeres Feld Licht verbreiten könnten.

Die Chemie wird auf keinen Fall dabei stehen bleiben, die Basis der brennbaren Luft nur als Hydrogene, sowie die Basis der azotischen Luft nur als Azot zu kennen. Auch muß die[212] Meteorologie früher oder später doch die Frage beantworten: ob das Wasser in bezug auf unsern Luftkreis wirklich so ganz müßig ist, als man es bis jetzt noch anzunehmen für gut findet. So viel ist freilich gewiß, daß reine Wasserluft, wenn eine existierte, so wenig als das Wasser, aus dem sie entstanden ist, durch innere, qualitative Eigenschaften sich auszeichnen könnte. Aber es fragt sich: was aus dem Wasser werden kann, wenn das innere Verhältnis seiner beiden Grundstoffe aufgehoben wird. Davon haben wir bis jetzt nur Ein Beispiel – die brennbare Luft, die aus der völligen chemischen Scheidung beider Grundstoffe entsteht. Aber es lassen sich wohl noch andere chemische Wasserprozesse denken, welche wahrscheinlich die Natur nicht unbenutzt läßt, unerachtet sie uns vielleicht noch unbekannt sind – ein dringender Aufruf an die Chemiker, den Grundstoff des Wassers näher, womöglich, als bisher geschehen ist, zu untersuchen.

Die Theorie der Luftarten überhaupt hat ihre eigentümlichen Schwierigkeiten, so lange man über die Bildung der Luftarten noch so ungewiß ist, als man es trotz der vielen Untersuchungen darüber bis diese Stunde noch ist. Daß die Wärme mit den Grundstoffen der Luftarten eine chemische Verbindung eingehen müsse, um Luft hervorzubringen, wird zwar fast allgemein angenommen, ist aber nichts weniger als ausgemacht. Den Hauptgrund nimmt man von den Wasserdämpfen her, die, durch Kälte und Druck zerstörbar, beweisen, daß die Wärme bloß mechanisch sie ausgedehnt hatte. Weil nun Luft weder durch Kälte noch durch Druck zerstört werden kann, so soll die Wärme einen chemischen, durch keine bloß mechanischen Mittel von ihr zu trennenden, Grundstoff der Luft ausmachen. Daß die Wärme chemisches Mittel ist, ist außer Zweifel. Chemisch wirken also kann sie, ohne deswegen selbst chemischer Bestandteil einer Luftart zu werden. Wenn nun die Wärme, da wo sie bloß Dämpfe erzeugt, wirklich bloß mechanisch als extensive Kraft wirkt, da aber, wo sie Luft erzeugt, die Grundteilchen der Luft völlig auflöst, so wirkt sie im letzern Fall chemisch, ohne deswegen selbst chemischer Grundstoff zu werden. Im erstern Fall wirkt sie mechanisch, im letzern dynamisch. Daher[213] wirkt sie im erstern Falle bloß auf das Volumen des flüssigen Körpers. Dünste sind eben deswegen auch viel leichter und bei weitem nicht so dicht, als die atmosphärische Luft. Ohne diese große Ausdehnung könnten sie sich gar nicht in unsichtbarer Gestalt erhalten, während die Luft, ihrer weit größeren Dichtigkeit unerachtet, diese Gestalt permanent beibehält. Im erstern Fall also wirkt die Wärme offenbar bloß durch Entfernung der Luftteilchen voneinander, im letzern aber wirkt sie durch Auflösung, dadurch, daß sie die Luftteilchen durchdringt. Eine ähnliche Durchdringung der festen Körper durch die Wärme müssen wir doch annehmen, um zu erklären, wie ein Körper erwärmt sein könne. Denn denken wir uns die Wärme bloß in den Poren des Körpers verteilt, so mag sie wohl den Körper ausdehnen, aber nicht ihn erwärmen63. In diesem Fall müssen wir also wirklich eine Durchdringung der Körper durch die Wärme annehmen, die nicht einmal von einer Auflösung begleitet ist.

Noch ein Beispiel dieser Wirkungsart der Wärme gibt das Wasser. Daß das Wasser, bloß um flüssig zu werden, einer großen Quantität Wärme bedarf (die seine Temperatur um nichts erhöht), ist bekannt. Allein das Wasser hat im Zustand der Flüssigkeit ein kleineres Volumen, als im Zustand der Festigkeit. Ein Beweis, daß die Wärme im Wasser die Teilchen desselben nicht ausdehnt, sondern durchdringt. Dagegen, sobald die Wärme aus dem Wasser austritt, die flüssigen Teile allmählich zu festeren anschießen, wobei jedoch die Wärme wenigstens noch als mechanisch-ausdehnende Kraft wirkt, nachdem sie aufgehört hat, dynamisch, oder, wenn man will, chemisch zu wirken. Man weiß, daß Salz im Wasser aufgelöst nicht früher sich kristallisiert, als bis das Wasser in Dunstgestalt (und damit die Wärme) weggeht. Ebenso zeigt die regelmäßige Gestalt der Schneeflocken und der Strahlen, in denen das Eis anschießt, eine im Wasser wirksame expansive Kraft an, und die Ausdehnung des Wassers im Gefrieren ist offenbar nichts anders als die letzte Wirkung – gleichsam der letzte Stoß der scheidenden Wärme.[214]