Adolf Schmidt: Mathematische Entwickelungen etc.
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Durch Vergleichung der beiden vorstehenden Reihen mit den für V und Z durch Gleichung (18) und (21)
-des ersten Abschnitts gegebenen Entwickelungen finde ich mit Weglassung der zu jedem Buchstaben
gehörigen gleichen Indices n und m
g = qc+py h = qs+pa
j = —(n+1) * c + n tc y k — —(w+1) xs + nrt <s
Aus diesen Gleichungen folgt
für n 7t q + (n+l)p% <=
^ jc = A ((ra+1) xg + qj) s = A ((»+1) xh+qlc)
| y — A (n n g—pj) er = A (n nh—p Je)
Wie ich schon früher hervorhob, ist es etwas bequemer für die numerische Rechnung, die Faktoren
p und q mit den Koeffizienten y, ß und c, s zu vereinigen; ich will deshalb die Formeln unter der Voraus
setzung, dass dies geschehen sei, gleichfalls aufstellen. Um die bereits überreiche Menge von Bezeichnungen
nicht noch weiter zu vermehren, schreibe ich statt p y, p tf, qc, qs einfach y, er, c, s. Es ist dann
(21)
für n- + (n-j-1)— =-4-
p K ' q ö
c = d((n+l)~g+j}
r =
= ä((»+i)|-a+ä)
= <5 (njh-Jc'j
Hierdurch ist die Lösung der Aufgabe im Falle der Existenz eines Potentials der ganzen Kraft erledigt.
Im entgegengesetzten Falle kann nur ein Theil der Kraft auf ein Potential zurückgeführt werden, wobei
indessen, wie sich früher zeigte, eine gewisse Willkür möglich ist. Zunächst ist klar, dass diejenigen
Bestandtheile von Z7 und W, welche nicht in der Form von Kugelfunktionen erhalten wurden, — also
/(v, }.) und sin v g (v) X — ausser Acht gelassen werden müssen, weil sie am Pol, bezw. am Anfangsmeridian
die Werthe von X und Y unstetig machen. Wenn nun im übrigen U 0 = W 0 +tf>(v) ist, wobei wieder
tp (v) den von X unabhängigen Theil von U bezeichnet, so wird man natürlich V = bl7 0 setzen. Ist dies
jedoch nicht der Fall, so muss für V ein mittlerer Werth angenommen werden, bei dessen Festsetzung der
Erwägung nach Zweckmässigkeitsgründen ein gewisser Spielraum bleibt. Nach den Prinzipien der Aus
gleichungsrechnung wäre zu verlangen, dass die über die ganze Erdoberfläche erstreckte Quadratsumme
der Abweichungen zwischen den beobachteten (oder, was dasselbe ist, aus U und W folgenden) und den
aus V berechneten Werthen von X und Y ein Minimum sei. Die Aufgabe, V dieser Bedingung gemäss
zu bestimmen, kann, wenn auch in ziemlich umständlicher Weise, mit Benutzung der Reihenentwickelungen
für X und Y gelöst werden; auf der bisher gewonnenen Grundlage, welche sich auf Xsinv und Ysinv
stützt, scheint die Lösung grösseren Schwierigkeiten zu unterliegen. Dagegen lässt sich eine andere
Bedingung leicht erfüllen, nämlich die, dass V selbst von U 0 und von W a -\-tl> (v) möglichst wenig abweichen
soll, wobei die Gesammtabweichung natürlich wieder durch die Quadratsumme der Einzeldifferenzen gemessen
wird. Man erkennt sogleich, dass diese Bedingung auf das arithmetische Mittel von U 0 und W a +ip (v)
führt und also eine sehr einfache Lösung giebt. Es lässt sich wohl annehmen, dass wenigstens bei den
Mittelwerthen der erdmagnetischen Kraft beide Ausgleichungsmethoden zu nahe übereinstimmenden Resultaten
führen werden. Wenn somit auch die erste einerseits die beste Ausgleichung der Beobachtungsfehler und
andrerseits die Zurückführung eines möglichst grossen Theils der erdmagnetischen Erscheinungen auf ein
Potential bewirkt, so wird doch die zweite kaum wesentlich dahinter Zurückbleiben, und da sie früheren
Bemerkungen (S. 17) zufolge ebenso berechtigt wie jene ist, so dürfte sie wegen ihrer viel grösseren Ein
fachheit den Vorzug verdienen.