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Sonntag, 26.06.2016
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Luft lastet schwerer

Argongehalt und damit Dichte höher als angenommen

Die Luft, die uns umgibt, ist dichter und damit schwerer als bisher angenommen. Wissenschaftler haben erneut die chemische Zusammensetzung der irdischen Atmosphäre untersucht und dabei insbesondere den Anteil des Edelgases Argon neu analysiert. Das Ergebnis macht es möglich, die Masse eines Objekts genauer als jemals zuvor zu bestimmen.
Atmosphäre

Atmosphäre

Nach den Hauptkomponenten der Luft befragt, würde den meisten Menschen Sauerstoff (21 Prozent), Kohlendioxid (rund 0,4 Prozent), Stickstoff (rund 70 Prozent) und vielleicht noch Wasserdampf mit einem Anteil von typischerweise rund einem Prozent einfallen. Doch das Edelgas Argon nimmt auch immerhin 0.9 Prozent der Atmosphäre ein. Es ist chemisch betrachtet extrem reaktionsträge und spielt daher für die Umwelt oder die menschliche Gesundheit kaum eine Rolle.

Alte Messungen noch aus dem Jahr 1903 gaben den Argonhalt der Luft mit 0,934 Prozent an, die bis heute gängigen modernen Werte lagen mit 0,917 Prozent noch darunter. Jetzt hat ein Forscherteam vom Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) und dem internationalen Büro für Standards und Wissenschaft in Frankreich erstmals seit 1969 den Argongehalt der Luft neu bestimmt. Und kam zu einem überraschenden Ergebnis: Mit 0,0332 Prozent kamen sie dem hundert Jahre alten Messergebnis erstaunlich nahe. Mit großer Wahrscheinlichkeit liegen damit die bisherigen modernen Werte falsch und die alten Messungen sind bestätigt.

Die Forscher führten ihre Analyse mithilfe der Massenspektrometrie durch. Dabei wurde zunächst das Gerät mit einer Reihe von Gasmischungen kalibriert und neben den natürlichen Luftproben immer auch künstlich angemischte Proben zur Kontrolle gemessen.


Der Argongehalt ist vor allem für den kleinen Kreis von Wissenschaftlern wichtig, die sich mit Hochpräszisionsmessungen der Masse beschäftigen. Da die Luft einen gewissen Auftrieb erzeugt, ist es für diese Messungen entscheidend wichtig, die genaue Dichte und Zusammensetzung der Luft zu kennen. Diese Werte, darunter auch der Argongehalt, gehen in eine Korrekturformel ein, die den Effekt der Luft ausgleichen soll.

Der jetzt festgestellte scheinbar geringe Unterschied zwischen dem bisherigen und dem neuen alten Argonwert macht rund 0,01 Prozent oder aber 15 Mikrogramm der Masse eines ein Kilogramm schweren Blocks aus Stahl aus. Denn obwohl die Dichte von Luft etwa 800 Mal geringer ist als die von Wasser machen sich die – jetzt veränderten - Auftriebskräfte bei Präzisionsmessungen deutlich bemerkbar, wie Kontrollmessungen der Wissenschaftler zeigten.
(Institute of Physics, 23.11.2004 - NPO)