Größen dieser Zeit:Joseph Henry
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Joseph Henry

Wie Joseph Henry den großen Magneten erfand

Es gibt populäre Maßeinheiten, die sind jedem Laien geläufig:
Mit den technischen Bezeichnungen Ampere, Volt und Watt hat fast jeder täglich zu tun. Andere Einheiten bleiben eher den Spezialisten vorbehalten.
Sie verwenden zur Berechnung ihrer Apparate z.B. die SI-Einheiten Coulomb, Tesla und Weber.
Die vielleicht am wenigsten bekannte, für den Fachmann jedoch kaum weniger wichtige Maßeinheit ist das Henry (abgekürzt H).
Sie wurde auf den Namen eines der bedeutendsten amerikanischen Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts getauft, auf Joseph Henry.
Sein Name dürfte in den US-amerikanischen Gazetten in diesen Tagen besondere Beachtung finden.

Rhede von New York,
links ein Leuchtturm, mit deren Funktion
sich Henry ebenfalls beschäftigte

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Joseph Henry wurde in Albany (Staat New York) geboren.
Seine Jugend stand unter keinem guten Stern. Der Vater, ein Tagelöhner schottischer Herkunft, war häufig krank und konnte die Familie kaum ernähren.
Oft mußte Joseph hungrig schlafen gehen. Als der Vater starb, kam der Junge zur Großmutter nach Galway (Saratoga).
In der Disktriktschule zeigte er zunächst wenig Neigung, Rechnen und Schreiben zu lernen. Zum Lesen kam er erst durch einen sonderbaren Zufall: Sein zahmes Kaninchen hatte sich im Keller des Gemeinschaftshauses verkrochen.
Henry stieg ihm nach und gelangte in einen Raum, wo er eine Bücherkiste fand. Eines der Bücher nahm er heimlich an sich und fing zu Hause an, den Text zu entziffern.
Es war die Geschichte einer ebenso armen Familie, wie seine eigene. Joseph fühlte sich angesprochen. Als er sich nach Wochen durch das Buch hindurchbuchstabiert hatte, konnte er fließend lesen.
Mit zehn Jahren mußte Joseph vormittags Botendienste für den Drugstore machen, erst nachmittags durfte er die Schule besuchen.
Mit 13 begann eine eine Lehre als Uhrmacher und Silberschmied. Hier lernte er mit feinnmechanischen Werkzeugen umzugehen, was ihm für seine späteren wissenschaftlichen Aufgaben sehr zugute kam.
Der großgewachsene, hübsche Junge begeisterte sich fürs Theater, gründete eine Jugendgruppe - “das Rostrum” - wo er mit seinen Freunden selbstverfaßte Komödien inszenierte.

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Eine neue Welt des Denkens

Für den Jungen Mann begann nun eine unruhige Zeit. Zehn Jahre lang war er auf der Suche nach einer beruflichen Zukunft.
Durch Vermittlung eines Freundes durfte er einem Chemieprofessor bei seinen Vorlesungen assistieren.
In der Hoffnung, später einmal Arzt werden zu können, belegte er Kurse in Anatomie. Um hinter die Geheimnisse der Differentialrechnung zu kommen, lernte er an der Abendakademie fleißig Mathematik.
Als das Geld ausging, übernahm er die Stelle eines Hilfslehrers an der Dorfschule, dann die eines Privatlehrers für die Kinder eines Generals.
In den Ferien arbeitete er als Aufseher und Landvermesser beim Straßenbau. Am städtischen Observatorium mußte er monatelang Meßergebnisse registrieren, um herauszufinden, ob ein Zusammenhang besteht zwischen dem auffälligen Benehmen von Haustieren und der Konstellation der Gestirne.
Fasziniert von der Dampfmaschine des Schotten James Watt beschäftigte er sich mit den Gesetzmäßigkeiten der Kompression und Expansion von Dämpfen und Gasen.
Durch Zufall bekam Henry ein Buch in die Hand, das seine Phantasie mächtig beflügelte. Der Verfasser, ein englischer Pfarrer, stellte scheinbar einfache physikalische Fragen:
Wirf ein Stein in die Luft; warum bleibt er nich in der gegebenen Richtung ?
Oder: Du blickst in einen klaren Brunnen und siehst Dein Gesicht, als ob es darin Gemalt wäre. Warum?
Diese Buch gab seinem Leben die entscheidende Wendung. “Es eröffnete mir eine neue Welt des Denkens, es legte meinen Geist auf das Naturstudium fest und brachte mich zu dem Entschluss, mein Leben der Erwerbung von Wissen zu weihen.”
Für die Bürger seiner Heimatstadt Albany hielt Joseph Henry Experimentalvorträge über Wärme und Dampf, Elektrizität und Magnetismus, Schall und Schwingungen.
Die Zuhörer staunten nicht schlecht, als Henry auf offener Bühne Wasser in einen Eisblock verwandelte. Was sie nicht wußten: Henry kannte den Effekt einer plötzlichen, adiabatischen Druckentlastung.
In der Lokalzeitung publizierte Henry eine Serie von populärwissenschaftlichen Aufsätzen. So wurde die Akademie von Albany auf ihn aufmerksam. Sie berief den Achtundzwanzigjährigen auf den Lehrstuhl für Mathematik und Naturwissenschaften

Samuel Morse
(1791 - 1872),
amerikanischer Histrienmaler.
Er baute 1837 das erste
patentfähige Modell eines
Schreibtelegraphen,
den er zusammen mit
Joseph Henry entwickelt hatte.

Die Abbildungen zeigen
den Hebeschlüssel des
Telepgrafenapparats(o.)
und den Zeichencode
des Morse-Alphabets

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Seide zur Isolierung der Kupferdrähte

Als Joseph Henry erfuhr, daß der englische Physiker William Sturgeon (1783 - 1850) einen kleinen Elektromagneten konstruiert hatte, der neun englische Pfund heben konnte, ließ er alle anderen Arbeiten liegen und beschäftigte sich intensiv mit dem Elektromagnetismus.
Sturgeon hatte achtzehnfache Windungen eines Kupferdrahtes um eine gefirnißte, hufeisenförmig gebogene Weicheisenstange gewickelt.
Henry erkannte, daß sich das Magnetfeld fast beliebig verstärken läßt, wenn man die Zahl der Drahtwindungen vermehrt. Die Drähte dürfen sich jedoch nicht berühren, weil sonst ein Kurzschluß entstand (die Isolierung von Drähten durch Lackschichten war damals noch unbekannt).
Eines abends kam ihm plötzlich die zündende Idee. Mitten im Gespräch sprang er auf und erklärte: “Morgen werde ich ein Experiment durchführen, das mich berühmt machen wird.”
In der Nacht trennte er das seidene Hochzeitskleid seiner Frau auf und isolierte mit den Seidenfäden einige hundert Meter eines dünnen Kupferdrahtes.
Mit dem so isolierten Draht umwickelte er den Eisenkern seines Elektromagneten in vielen Lagen.
Die stumpfsinnige Arbeit machte sich bezahlt: Henrys erster Elektromagnet konnte mit den schwachen Strom einer kleinen Volta-Batterie bereits das Fünfzigfache seines Eigengewichtes heben.
Nun baute er immer stärke Magneten. Das größte Exemplar (1831) schaffte spielend 1500 kg.
Die Welt staunte und die Industrie freute sich. Nun konnte man riesige Hebekräne konstruieren, um Eisenschrott und Schienen zu verladen.
Ermutigt von diesem Erfolg spannte der junge Physikprofessor einen Kupferdraht von einer Meile Länge entlang der Wände seines Hörsaals.
An dem einen Ende schloß er wieder seine “Voltaische Batterie” an, am anderen Ende einen Elektromagneten. Bei jedem Stromstoß bewegte sich der Magnet und ließ eine Glocke erklingen.
Der erste elektrische Telegraph war erfunden. Henry lehnte es grundsätzlich ab, seine Erfindungen patentieren zu lassen, weil es mit der Würde der Wissenschaft unvereinbar ist, die Wohltaten, die sie spendet, zum ausschließlichen Nutzen eines einzelnen einzuschränken.
Sechs Jahre später (1837) mußte er erleben, das sein Landsmann und Freund Samuel Morse, den er jahrelang beraten und großzügig unterstützt hatte, die Erfindung des Telegraphen auf seinen eigenen Namen patentieren ließ.
Morse (1791 - 1872) übersetzte die elektrischen Impulse durch einen Punkt-und-Strich-Code in Worte und Nachrichten. Das Morsealphabet machte ihn weltberühmt.

Der "Große Magnet"
(1831) hatte bereits
eine Tragkraft von 1500kg

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Phantasie und unstillbare Neugier

Die Erfolge des Experimentators Henry blieben der Fachwelt nicht verborgen.
Besonders die Entdeckung der elektrischen Induktion (1831 unabhängig von Faraday gefunden) machte ihn berühmt.
Das renommierte College in New Jersey, die jetzige University of Princeton, berief ihn 1832 auf den Lehrstuhl für Physik.
Neben seiner Lehrtätigkeit setzte er die Erforschung des Elektromagnetismus fort. Eine große Zahl technischer Erkenntnisse und Verbesserungen stammen aus dieser Zeit, so die Erfindung des elektrischen Relais, die Konstruktion eines Elektromotors, die Erforschung der Funktionsweise eines Transformators, die Wirkungen der Induktivität über große Entfernungen, die physikalischen Effekte der Selbst- und Gegeninduktivität und die Untersuchung des Schwingungscharakters elektrischer Entladungen der Leydener Flasche.
Alle diese Befunde erwiesen sich u.a. für die spätere Entwicklung der Radiotelegraphie und des Rundfunks von großer Bedeutung.
Ein besonderes Erlebnis war für Henry eine einjährige Reise nach Europa, auf der er mit den Kollegen seines Fachgebietes Erfahrungen austauschen konnte.
Seine Experimentalvorträge wurden begeistert aufgenommen. Michael Faraday war von den Künsten seines amerikanischen Kollegen so angetan, daß er am Ende eines Vortrages aufsprang und vor versammeltem Publikum ein Hoch auf Henry ausbrachte: “Hurrah für das Yankee Experiment.”
Henrys Freude am Experimentieren, seine Phantasie und die unstillbare wissenschaftliche Neugier führten ihn immer wieder zu erstaunlichen Ergebnissen.
So baute er mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung, die es ihm erlaubte, auf elektrischem, Wege die Geschwindigkeit von Gewehrkugeln zu messen.
Ein andermal interessierte er sich für die eben erst entdeckten Sonnenflecken. Er projizierte die Sonnenscheibe auf einen Wandschirm und wies mit Hilfe eines von ihm selbst gebauten, empfindlichen Thermogalvanometers nach, daß die dunklen Flecken der Sonne kühler sind als die anderen Gebiete auf ihrer Oberfläche.
Das Schillern von Seifenblasen brachte ihn auf den Gedanken, mit Hilfe der “Newtonschen Ringe” die Schichtdicke dünner Flüssigkeitsfilme zu messen.
Joseph Henry brachte alle seine Befunde säuberlich zu Papier und veröffentlichte sie in Fachzeitschriften. So wurde der Name Henry in ganz Amerika bekannt und zum Inbegriff des modernen denkenden, erfindungsreichen und fortschrittlichen amerikanischen Wissenschaftlers.

Mit Leuchttürmen, Nebelhörnern mit größerer Reichweite und verbesserten
Navigationsinstrumenten machte Henry die Küstenschiffahrt sicherer

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Die Rache eines unehelichen Abkömmlings

Am 3. Dezember 1846 wurde Joseph Henry zum ersten Direktor der neugegründeten “Smithsonian Institution” in Washington D.C. gewählt.
Der Gründung dieser wissenschaftlichen Einrichtung war in Amerika ein jahrelanger, erbitterter Streit vorausgegangen.
Die Vorgeschichte: Im Jahr 1829 war in England James Smithson gestorben, ein illegitimer Sohn des Herzogs von Northumberland.
Zeitlebens wurde der Wissenschaftler wegen seiner unehelichen Abstammung von der englischen Aristokratie geschnitten.
Um sich zu rächen, vermachte er sein gesamtes Vermögen, etwa eine halbe Millionen Pfund Sterling, einer Stiftung “zur Vermehrung und Verbreitung des Wissens unter den Menschen”.
Ein Forschungsinstitut mit wissenschaftlichen Sammlungen sollte seinen Namen tragen.
Die einzige Bedingung: Es durfte nicht in England errichtet werden, sondern in Amerika.
Mr. Smithson, der nie amerikanischen Boden betreten hatte, verehrte die Amerikaner “weil sie, im Gegensatz zu den Briten, frei von Standesdünkel seien.”
In seinem Testament erklärte er auch den Grund für seine Großzügigkeit: “Mein Name soll im Andenken der Menschen fortleben, wenn die Titel der Northumerlands längst erloschen und vergessen sind.”
Im Jahr 1838 wurde Mr. Smithsons Erbe, einhundertsechs Säcke mit je tausend britischen Goldsovereigens, nach Amerika geschickt.
Dort entspann sich eine scharfe Debatte, ob es nicht unter der Würde des amerikanischen Volkes sei, das Geschenk eines Engländers anzunehmen.
Nach jahrelanger Redeschalchten nahm der Kongreß das Erbe endlich an, und der Gründung der Smithsonian Institution stand nichts mehr im Wege.
Unter ihrem ersten Leiter Joseph Henry entstand hier der größte Museums- und Forschungskomplex der Welt, ein “Brutkasten der amerikanischen Wissenschaft”.


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Der amerikanische Wetterfrosch

Auch in der neuen Position konnte Henry von seiner Leidenschaft zu experimentieren nicht lasen, er beschäftigte sich mit immer neuen Projekten.
Sein Hauptinteresse galt nun dem Wettergeschehen. Er warb freiwillige Wetterbeobachter an und organisierte ein telegraphisches Netz zur Übermittlung der Wetterdaten.
Henry zeichnete die erste Wetterkarte in der Geschichte der Meteorologie und schuf die wissenschaftlichen Grundlagen für das System der täglichen Wetterprognosen.
Im Auftrag der amerikanischen Regierung konstruierte er Leuchttürme und Nebelhörner mit größerer Reichweite und erfand verbesserte Navigationsinstrumente, um die Küstenschiffahrt sicherer zu machen.
Während des amerikanischen Bürgerkrieges ernannte ich Präsident Lincoln zu seinem Chefberater. Trotz seiner herausragenden Stellung blieb Henry bescheiden.
Er begnügte sich mit 3500 Dollar Jahresgehalt für seine Stellung als Sekretär des Instituts. Gehaltszulagen, Ehrentitel und Entschädigungen für die zahlreichen Nebenaufgaben, die das Amt mit sich brachte, lehnte er grundsätzlich ab.
Als Henry im Alter von 81 Jahren in Washington starb, betrauerte ihn die ganze amerikanische Nation. In Nachrufen würdigte man ihn als großen Erfinder, Lehrer und Organisator.
Einer seiner Biographen schrieb: “There is no greater name in American science.” Sein schriftlicher Nachlaß ist nicht nur für Physiker von unschätzbarem Wert, sondern auch für die Historiker.
Kein anderer Wissenschaftler hat der Nachwelt so viele Informationen über das Leben seiner Zeit überlassen, wie er.
Die privaten Aufzeichnungen, in denen Henry seine persönlichen Erlebnisse, Erinnerungen an Zeitgenossen, amüsante Anekdoten und Berichte über politische Geschehnisse festgehalten hat, umfassen zwölf dicke Bände, von denen bisher erst die Hälfte unter dem Titel “The Paper of Joseph Henry” erschienen sind.

Familie Henry im Park
(Foto etwa 1870)

Henry (H) ist die abgeleitete SI-Einheit der Induktivität.
1 Henry (H) ist die Induktivität einer geschlossenen Windung, die von einem Strom der Stärke 1 Ampere (A) durchflossen, im Vakuum den magnetischen Fluß 1 Weber (Wb) erzeugt.

1 Henry (H)= 1VsA-^1
= 1WbA-^1
= 1m^2 kg s-^2 A-^2


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