Jules und die Elektrizität: Die Ruhmkorfflampe

Aus der Vielzahl beschriebener technischer Anwendungen hebt sich eine Einzellösung ab, der wir in mehreren Romanen Vernes begegnen: Die Ruhmkorfflampe (The Ruhmkorff Lamp – The Ruhmkorff Apparatus). Aus diesem Grunde also ein Extrakapitel, welches dieser Idee gewidmet ist.

In seinen Romanen hat Verne dem Namen Rühmkorff / Ruhmkorff ein bleibendes Denkmal gesetzt. Wer war Rühmkorff und wodurch übte er so eine Faszination auf Jules Verne aus?

Zur Person: Heinrich Daniel Rühmkorff wurde am 15.Januar 1803 in Hannover geboren. Nach seiner Ausbildung als Mechaniker in Deutschland arbeitete er in England mit Joseph Brahmah, dem Erfinder der hydraulischen Presse. Von dort ging er nach Paris „wohin er 1840 eine eigene Werkstätte gegründet hatte“. Ab dieser Zeit änderte sich auch die Schreibweise seines Namens. "Der im Deutschen übliche doppelte Punkt, um aus einem Vokal einen Umlaut zu machen, ist beim Rühmkorff nicht nötig, da das französische "u" ja wie ein deutsches "ü" ausgesprochen wird. Heinrich Daniel hat seinen Nachnamen durch Weglassen der Punkte einfach phonetisch seiner Umgebung angepaßt." /18/. Also schreibe ich jetzt weiter mit Ruhmkorff.

Für die Recherche von weiteren Personen im Umfeld von Jules Verne empfehle ich das Link

Personenregister dieser Domain.

Ruhmkorff wurde „bekannt durch seinen Induktionsapparat, den er zuerst auf der Internationalen Industrie-Ausstellung von 1855 in Paris zeigte. Seine Werkstätten bestehen noch unter der Firma Ateliers J. Carpentier.“ (veröffentlicht 1929 in Quelle /1/) „In Anerkennung seiner Verdienste erhielt er 1864 von der französischen Regierung den Voltapreis in Höhe von 50.000 Franc.“ /2/ Berühmt wurde er vor allem durch seine „Ruhmkorff – Spule“. Eine Induktionsspule, die Funken bis zu 30 Zentimeter Länge produzieren konnte. Diese Spule wurde genutzt zur Erzeugung von Hochspannung in elektrischen Experimenten, als einfache elektrischen Stromquelle und später bei ersten Radioübertragungen. Am 20. Dezember1877 starb er in Paris. Rechts sehen wir sein Grabmal auf dem Pariser Friedhof Monparnasse /19/.

Die Erfolge Ruhmkorffs und seine öffentlichkeitswirksamen Experimente führten dazu, dass er in der Mitte des 19. Jahrhunderts, speziell in Frankreich „in aller Munde war“. So konnte Jules Verne, der ständig nach technischen Anregungen suchte, ihn zwangsweise in seinen Recherchen nicht verfehlen. Durch Beschreibungen der Funktionsprinzipien Ruhmkorff’scher Entwicklungen angeregt, initiierten diese bei Verne die Idee, ein Spektrum praktischer Anwendungsmöglichkeiten zu beschreiben.

So begegnen wir zum ersten Male den Namen des Mechanikers in der

Reise zum Mittelpunkt der Erde (1864). Da die Notwendigkeit für Nutzung eines sicheren und transportablen Lichtes bestand, suchte sich Verne eine ungewöhnliche Lösung. So können wir der Listung der Ausrüstung entnehmen: „6. Zwei Ruhmkorffsche Funkeninduktoren, die mit elektrischem Strom eine tragbare Lichtquelle liefern, die zuverlässig ist und wenig Platz beansprucht, da sich der Reisende die Röhre mit einer außen angebrachten Laterne einfach über die Schulter hängt. /3/ Siehe dazu Bild links unten. Die nächsten Spuren finden wir bei einer anderen Anwendung.

Dabei wird es etwas kurios in

Von der Erde zum Mond (1865) zu. Dort wird, völlig überraschend für den modernen Leser, die Beleuchtung und die Heizung innerhalb des Flugprojektils mit Gas, welches in einem Behälter mitgeführt wird (!) abgesichert. Aber als die Schießbaumwolle unter hohen Sicherheitsforderungen vor dem Start in der Riesenkanone bereitgestellt wird, lesen wir folgendes: „Es war schon eine starke Aufgabe, diese Masse Schießbaumwolle gegen die Sonnenhitze zu schützen. Man arbeitete daher vorzugsweise bei Nacht beim Schein eines künstlich erzeugten Lichtes, welches mit Hilfe eines Ruhmkorffschen Apparats das Innere der Columbiade bis auf den Grund taghell erleuchtete. /4/

Praktikabler klingt die Beschreibung im Roman

20.000 Meilen unter den Meeren (1869 und 1870). Hier werden Ruhmkorff-Leuchten benötigt, um den Tauchern beim Unterwasserspaziergang Licht zu spenden. So antwortet Kapitän Nemo auf die Frage von Prof. Arronax nach dem wie der Beleuchtung des Ozeans: „Mit dem Rühmkorffschen Apparat, Monsieur Arronax. So wie man den ersten Apparat auf dem Rücken trägt, so befestigt man diesen an den Gürtel. Er besteht aus einem Bunsen-Element, das jedoch nicht auf der Basis von Kaliumbichromat, sondern auf Natriumbasis funktioniert. Eine Induktionsröhre sammelt die damit gewonnene Elektrizität und leitet sie zu einer besonders konstruierten Leuchte. In dieser befindet sich einer gläserne Spirale, die nur einen kleinen Teil Kohlensäure enthält. Wenn der Apparat eingeschaltet ist, beginnt dieses Gas zu schimmern und spendet ein anhaltend weißes Licht.“ /5/ Diese Beschreibung ist die umfänglichste des von Jules Verne erdachten Wirkprinzips. Siehe dazu die alten originalen Illustrationen rechts und links (Die Abbildungen mit den Taucheranzügen).

Was inspirierte aber die optische Gestaltung bzw. die bildhafte Umsetzung der Leuchten des Romans? Gerade bei den Illustrationen aus dem Roman „20000 Meilen unter den Meeren“ erkennt man bei der Darstellung den Ahnherren des tragbaren Teils der Lampen: Verne und sein Illustrator Riou ließen sich offensichtlich vom Geleucht des Bergmannes anregen. Die Idee kam bestimmt nicht von ungefähr: Die Frage der Sicherheit stand ja auch bei der „Reise zum Mittelpunkt der Erde“, hier noch mehr am Bergbau angelehnt. Aus diesem Grunde habe ich links ein Bild von Varianten der von Humpfrey Davy 1815 entwickelten Sicherheitslampe dargestellt (Quelle /9/). Denn verheerende Schlagwetterexplosionen waren und sind das Schrecknis der Bergleute. Dies wurde von Jules Verne auch in seinem Roman:

Schwarzindien eindrucksvoll beschrieben.

Aber kehren wir wieder zurück zur Beschreibung der Leuchten Jules Vernes. Anhand des Zitates /5/ möchte ich kurz die Wirkungsweise der Baugruppen erläutern, aus denen Verne seinen Ruhmkorffapparat fiktiv „gebaut“ hat. Später möchte ich dann die Gesamtschöpfung analysieren.

Der deutsche Chemiker Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899), den meisten vielleicht mehr bekannt durch die Begründung der Spektralanalyse oder seinem Bunsenbrenner, entwickelte eine recht wirksame Spannungsquelle, das Bunsensche Element (english: Bunsen Pile). „Zink taucht in verdünnte Schwefelsäure, Kohle in konzentrierte Salpersäure. Die beiden Flüssigkeiten sind durch eine poröse Tonzelle getrennt.“ /6/ Da mir keine Abbildung dazu vorlag, möchte ich bildhaft an dieser Stelle (siehe Bild rechts) das Bunsen'sche Tauch-Element zeigen. Man spricht von einem Tauchelement, da die Eintauchtiefe der Zinkplatte im Elektrolyt von außen eingestellt werden kann. Das Grundprinzip ist identisch.

Dieser Baustein ist die eigentliche Erfindung Ruhmkorffs: Seine nach ihm benannte Ruhmkorffsche Induktionsspule, im Englischen Ruhmkorff apparatus oder Ruhmkorff induction coil genannt. Vielleicht noch ein Hinweis für Recherchen: Verfremdete Schreibweisen sind auch noch unter „Rühmkorff“ oder „Rumkorff“ zu finden. Allgemein sind Induktionsapparate (auch Funkeninduktoren genannt) „Umwandler von niedrig gespannter Elektrizität von großer Stromstärke in hochgespannte Induktionselektrizität von geringer Stromstärke.“ ... „Der von Ruhmkorff erfundene Funkeninduktor ist derart konstruiert, dass man den induzierten Strom als Funken zwischen zwei Polklemmen überspringen lassen kann.“ (Bild und Zitat /7/). Die Funkenstrecke konnte dabei bis zu 30 cm gross sein. Das eigentliche Know-How liegt aber auch in dem von Ruhmkorff angewandten Unterbrecher, der eine gewisse Kontinuität in den Prozess bringt, auf den ich aber hier nicht weiter eingehen möchte.

Soweit die Erfindung Ruhmkorffs. Als solche nicht für Beleuchtungszwecke nutzbar. Aber mit einer nützlichen Ergänzung eines anderen Erfinders, sieht die Sache schon ganz anders aus. „Wird in die Funkenstrecke eine verschlossene, annähernd luftleer gemachte Glasröhre gebracht, welche an beiden Enden ein Stück Platindraht eingeschmolzen erhält, welcher mit den Polklemmen des Funkeninduktors in leitende Verbindung gebracht ist, so wird sich der durch die Röhre gehende Funke in ein wellenartiges, büschelähnliches Licht verwandeln“ /8/. Diese Laboranordnung sehen wir im nächsten Bild unten links aus der Sammlung von Lorne Clark /10/ und sie entspricht dem nächsten Bauelement:

Dies ist eine einfache und plausible Erklärung eines ergänzenden Prinzips, auf die offensichtlich auch Verne bei seiner Beschreibung reflektierte. Es ist das Prinzip der Gasentladungslampe (english: Gas Discharge Lamp). Vorreiter dieser Entwicklung war der englische Physiker und Naturforschers Michael Faraday (1791 bis 1867), der auf der Suche nach einem geeigneten Leuchtmittel das Verhalten von elektrischen Ladungen in Gasen untersuchte. Siehe dazu auch ergänzend meine Seite

ES WERDE LICHT – Allgemeines zur Beleuchtung.

Zwei Problemkreise mussten von Faraday überwunden werden: Zuerst die Bereitstellung der zur Gasentladung erforderlichen Spannung und zweitens, die konstruktive Lösung des „Gasbehälters“. Durch Nutzung der Ruhmkorffinduktionspule konnte er ab 1850 seine Experimente forcieren. Der eigentliche Durchbruch gelang den Technikern aber erst durch Nutzung der sogenannten Geissler-Röhre (english: Geissler Tube). Der deutsche Glasbläser J. Heinrich Geissler (1815 bis 1879) schuf einen Glaskolben, an dessen Enden Platindrähte eingeschmolzen waren. Die luftevakuierten Röhren wurden mit einem unter schwachen Druck stehenden Gas gefüllt und nach Anlegen einer Hochspannung wurden die Röhren in gasspezifischen Farben zum Leuchten gebracht. Dazu als Beispiel das Bild links (Quelle: /8/). Das klingt doch eigentlich wie der mögliche Bauplan einer Ruhmkorffleuchte, oder? Zumal wir der gläsernen Spirale der Verne'schen Beschreibung entsprechen.

Bereits nach 1855 (also nach der Publikation und der Auszeichnung Ruhmkorffs für seine Spule) bis zum Erscheinen der oben genannten Verne-Bücher hat es mehrere Experimente und praktische Versuche in dieser Richtung gegeben. Ich fand zwar viele Andeutungen, praktische Ergebnisse dazu sind allerdings nicht sehr verbreitet. Eine Anwendung fand ich durch die Veröffentlichung der Ergebnisse einer öffentliche Demonstration der Kombination mit Geissler-Röhren zum diamantenen Jubiläum der Königin Viktoria im Jahre 1887. Als Spannungsquelle diente dazu der durch James Wimshurst (1832 bis 1903) entwickelte und optimal arbeitende elektrostatische Generator (auch Wimshurst-Maschine genannt). Es stand also die Frage, ob es in der Technikgeschichte eine nachweislich funktionierende Ruhmkorffleuchte nach dem von Verne beschriebenen Prinzip gab. So vermutete ich, das Verne in seiner Fantasie den fiktiven Erfolg der „Ruhmkorfflampe“ vorab beschrieb.

Aber wir können ein neues Kapitel in der Geschichte der Ruhmkorff-Leuchte aufschlagen. Der holländische Verne-Freund Karol van Bastelaar ging mit offenen Augen durch das Teylers Museum in Haarlem / Holland. Dort entdeckte er unter der Exponatnummer 911 (802) eine „Miner’s Lamp“, eine Leuchte, die genau der Beschreibung von Jules Verne entspricht. Alle oben genannten Bausteine der Leuchte lassen sich wiederfinden. Mit Karols Hinweis nahm ich Kontakt zum Museum auf. Einer Kopie des Katalogs kann man folgende Erläuterung entnehmen:

„>Miner's Lamp< Gefäß 295 x 145 x 285 mm, Länge der Leuchte 253 mm und Durchmesser 45 mm. Eine elektrische Sicherheitslampe für den Bergarbeiter in einem Lederfutteral für den Transport mit einer chemischen Batterie und einer Induktionsspule. Die Geißler’sche Röhre ist in einem geschlossenen Glaszylinder, gespeist durch eine Batterie und einer Spule. Es ist eine interessante Anwendung einer Geißler’schen Röhre, durch die eine offene Flamme verhindert wird. Gekauft durch W.M. Logeman aus Haarlem mit einem Rechnungsdatum vom Februar 1864. Diese Leuchte wurde mit einer Mitteilung der Herren A. Dumas und Dr. Benoit 1862 bereits vorgestellt. Sie erhielten 1864 dafür eine Auszeichnung von 1000 Francs.“ /11/ (Bild: © Teylers Museum Haarlem).

Großzügiger Weise schickte mir Herr Marijn van Hoorn, Konservator des Museums, nicht nur die Kopie von /11/, sondern auch noch den betreffenden Auszug aus der Bezugsquelle der Veröffentlichung von 1862. In Frankreich erschien im COMPTES RENDUS der Académie des Sciences (einer Art Rechenschaftsbericht der Akademie der Wissenschaften) 1862 der nachfolgende Beitrag (siehe nachfolgend Faksimile von /12/ ) den ich hier komplett wiedergeben möchte:

ANGEWANDTE PHYSIK – Mitteilung über einen Apparat, der geeignet ist, Bergleuten bei ihrer Arbeit unter Tage mit Hilfe von Induktionslicht zu leuchten.
(Auszug aus einer Mitteilung der Herren A. Dumas und Benoit)
(Kommissare Pouillet, Regnault und Balard)

„…Wir erheben keinen Anspruch auf die Ehre, als erste die Idee gehabt zu haben, eine neue Art der Beleuchtung im Bergbau anzuwenden; jedoch haben wir nach den vielen Informationen um uns herum erkannt, dass bis heute nichts derart Praktisches auf diesem Gebiet produziert worden ist. Was die Art des Leuchtmittels betrifft, welches wir gewählt haben, ist es nicht das erste Mal, dass dieses verwendet wurde. Herr du Moncel hat davon bereits praktischen Gebrauch gemacht, als er die glückliche Idee hatte, Leuchtröhren von bestimmter Form in den Mundraum einzuführen, um dessen einzelne Bereiche zu untersuchen. Wir haben selbst den Experimenten von Herrn Despretz an der Sorbonne und Herrn Gavarret an der Medizinschule beigewohnt, und die Erinnerung an die Wirkung dieses Lichts hat uns auf den Gedanken gebracht, es für die Nutzung im Bergbau zu verwenden.

„Unser Apparat setzt sich aus drei Hauptbestandteilen zusammen – erstens einem Batterieelement, zweitens einer Ruhmkorff-Spule und drittens einer Geysler-Leuchtröhre – das Ganze ist so aufgebaut, dass es ausreichend Licht erzeugt, um dem Bergmann zu leuchten und ihm zu gestatten zu arbeiten, selbst in einer Umgebung, wo andere Lampen ausgehen.

„Das erzeugte Licht ist kalt oder erwärmt vielmehr nicht die Röhre, in der es entsteht, und es ist für Gas unzugänglich. Der gesamte Apparat ist perfekt isoliert; er ist genauso robust wie die Lampen, deren er sich bedient; kein schädliches oder störendes Ausströmen ist festzustellen. Man kann ihn beliebig und unverzüglich aus- oder einschalten.

„Der Apparat kann mindestens zwölf Stunden hintereinander funktionieren, ohne dass das Licht schwächer wird oder man etwas ändern muss; der Arbeiter muss nur ab und zu einmal die Kohle mit einem Stab bewegen.

„Die größte Schwierigkeit bestand darin, eine Batterie derartiger Intensität und eine entsprechend gebaute Spule so zu kombinieren, dass die Größe und das Gewicht des Apparats so gering wie möglich und das erzeugte Licht von größter Regelmäßigkeit und mindestens zwölf Stunden Dauer waren. So ist unser Apparat, dessen Dimensionen wir sicher noch verringern können, bereits von ausreichend geringer Größe, damit der Bergmann ihn ohne Umstände wie eine kleine Jagdtasche mitnehmen kann und entweder beide Hände frei hat oder in der einen die Leuchtröhre hält, die er nach Belieben abnehmen kann, um sich genauer umzusehen.

„Die Fälle, in denen diese Beleuchtungsweise angewandt werden kann, sind zahlreich und bedeutend. Wir haben schon auf Kohlegruben hingewiesen und fügen hinzu: Steinsalzbergwerke, in denen mitunter Schlagwetter auftreten; Ölschiefergruben; Gaswerke, wenn man Rohre reparieren will; Abwasserkanäle, wenn es darum geht, sie zu reinigen oder zu inspizieren; Chemie-, Alkohol- oder Ölschieferfabriken; Arsenale und Pulverkammern; Schiffe, wenn das Licht dem Wind nicht standhält oder in Bereiche vorgedrungen werden muss, die explosive Substanzen enthalten; im Krieg bei bestimmten Erkundungsmissionen in der Nacht und, mit einem speziellen Zusatzmechanismus an der Spule, zum gleichzeitigen und unmittelbaren Zünden mehrerer Minen. Der Vorteil, den Apparat beliebig an- und ausschalten zu können, ist dem Soldaten in bestimmten Fällen von großem Nutzen.

„Schließlich kann dank einer Verbindung des Atemgeräts von Herrn Rouqueirol mit dem unseren jeder Arbeiter nunmehr in völliger Sicherheit sich dort aufhalten und leuchten, wo er das vorher nicht konnte.

„Zum Schluss müssen wir hinzufügen, dass die Ergebnisse, die wir mit Unterstützung von Herrn Ruhmkorff bei der Anwendung der Leuchtröhren von Herrn Becquerel erzielt haben, uns hoffen lassen, die Leuchtwirkung unseres Apparates noch zufriedenstellender gestalten zu können, im Hinblick auf die Dauer wie auf die Intensität.“ /12/

Damit hat die Spekulation ein Ende gefunden. Die von Verne beschriebene Leuchte ist nicht länger fiktiv! Geschrieben wurde dieser Text 1862 und schon 1864 im Verne Roman

Reise zum Mittelpunkt der Erde wurde er zur Anwendung gebracht, übrigens dem gleichen Jahr in dem die beiden Väter der Bergbauleuchte eine Anerkennungsprämie erhielten.

(Bild links Modifikation von /13/) Der obige Text von Dumas und Benoit beschreibt aber auch eine der größten technischen Herausforderungen ihrer Lösung: „Das erzeugte Licht ist kalt oder erwärmt vielmehr nicht die Röhre, in der es entsteht, und es ist für Gas unzugänglich. Der gesamte Apparat ist perfekt isoliert; er ist genauso robust wie die Lampen, deren er sich bedient; kein schädliches oder störendes Ausströmen ist festzustellen.“. Denn der Teufel steckt wie so oft im Detail. Es gibt gleich zwei Gefahrenquellen bei der technischen Lösung: Erstens, das Bunsenelement (oder auch jede andere Art von Batterie) produziert Gleichstrom (DC). Da die Ruhmkorff-Induktionspule (die eigentlich wie ein Transformator arbeitet) nur mit Wechselstrom erregt werden kann (AC), muss ein Unterbrecher (Interrupter) diesen produzieren. Dies ist die erste Quelle einer möglichen Funkenentstehung. Eine weitere Gefahrenquelle ist die Hochspannungszuführung der Geisslerschen Röhre. Dies mussten die Techniker meistern.

Aber Karol van Bastelaar machte noch eine Entdeckung. In einer anderen Quelle fand er einen weiteren Beweis: In der weiter oben rechten Abbildung sehen wir eine Ruhmkorff-Leuchte aus einem Buch von Leonard de Vries /14/. Es werden keine weiteren Detailangaben gemacht. Als Entstehungszeit wird ca. 1860 angegeben.

Zugeschnitten auf diese reale Leuchte habe die den prinzipiellen Aufbau rechts in einer Art Explosivdarstellung zu Papier gebracht. DIese Darstellung ist auch, mit Ergänzung der Funktion und Aussagen zum Physiker, als großformatiges PDF verfügbar. Ich habe meine Ausarbeitungen links am Rand dieser Seite als PDF-Download im Angebot.

Jetzt ergibt sich eine neue Fragestellung: Wieso ist die Leuchte, die offensichtlich voll funktionstüchtig war, nicht breitenwirksam zum Einsatz gekommen? Wieso bricht die Entwicklung nach diesen Beschreibungen und dem Beispielexemplaren ab?

Eine erste Antwort darauf gab Leonard de Vries in seinem Buch: Die Leuchte war nicht erfolgreich, weil sie zu teuer und zu anfällig war. Diese Meinung wird von anderen Spezialisten geteilt und sogar noch ergänzt. So kann man im Buch: „Des Bergmanns Geleucht“ /15/ lesen: „Seit dem Jahre 1860 wird unter Tage elektrisches Geleucht benutzt. Die Franzosen DUMAS und BENOIT erzeugten mit Hilfe einer Geißlerschen Röhre in Verbindung mit einem Funkeninduktor Licht. Hoher Preis und großes Gewicht dieses Licht spendenden Apparates beschränkten jedoch seine Verbreitung .

Jules Verne griff eine neue, aber vorhandene Entwicklung der damaligen Zeit auf. Er verbreitete die Lösung noch in seinen Romanen, als die Praxis sich schon anderen Ideen zugewandt hatte. So bleibt die „Ruhmkorff-Leuchte“ durch ihren Einzug in die Romane Vernes bei allen Lesern in bleibender Erinnerung.

Und noch eine Ergänzung: Die beschriebene Lösung mit der Batterie hat natürlich nur eine begrenzte Lichtausbeute und Leuchtdauer. Dieses Problem haben die Filmemacher der 1959er

Verfilmung der Reise zum Mittelpunkt der Erde erkannt. Aus diesem Grunde modifizierten sie die von Jules Verne beschriebene Konfiguration. Wir sehen im Film eine Ausrüstung, die ebenfalls zweigeteilt ist, aber die im stromerzeugenden Teil einen Kurbelinduktor (ähnlich dem Prinzip alter Telefone für den Stromstoß zum Klingeln) enthält. Es wird suggeriert, dass man mit mehreren Umdrehungen der Kurbel eine Batterie speist, die dann eine separat als Handleuchte ausgebildete Lampe versorgt. (Bildquelle: /16/)

Und weil wir gerade beim Film sind: Im Jahre 2012 produzierte Thorsten Kleinschmidt den Film Stille Welt /17/ in der er im Jahre 1873 einen Naturforscher in ein geheimnisvolles Loch eindringen lässt. Dieses hatte er im Waldboden gefunden. Als er mit Hilfe einer Rumkorffleuchte in das Labyrinth der Tiefe eindringt, spitzt sich die Lage dramatisch zu ...

Die Macher des Filmes hatten sich, angeregt durch Jules Verne, für einen optischen Nachbau der Rumkorffleuchte entschieden. Dazu stellte ich den Enthusiasten alle mir verfügbaren Quellen bereit. Entstanden ist ein funktionstüchtiger Nachbau, in dem nur die Spannungserzeugung abweichend vom Original durch eine leistungsstarke Batterie ersetzt wurde. Das Ergebnis überwältigte mich in seiner Aussagekraft. Genauso muss es damals bei der Anwendung ausgesehen haben ...