Historie der Elektrotechnik: Von Bögen und Wellen Hertha Marks Ayrton: Lichtbogen, Sandwelle & Frauenrechte

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Es lässt sich unumwunden schließen, dass die Elektroingenieurin und Mathematikerin Hertha Marks Ayrton von Bögen und Wellen fasziniert war. Sie beschäftigte sich mit Lichtbögen und Wellenformen und brachte damit utner anderem Bewegung in eingefahrene Strukturen renommierter Institutionen.

In diesem Artikel fassen wir das Leben und Werk einer Frau zusammen, die gegen Ende des 19. Jahrhunderts mit der Forschung zu Lichtbögen begann und somit an wichtigen Erkenntnissen für die Elektrotechnik beteiligt war. Wegen der damals sehr patriarchisch strukturierten Gesellschaft ist es umso bemerkenswerter, dass sie sich Gehör verschaffen konnte und sogar die erste Frau war, die für die Wissenschaftsvereinigung Royal Society nominiert wurde.

Die Rede ist von Hertha Marks Ayrton, einer britischen Elektroingenieurin und Mathematikerin. Geboren wurde sie als Phoebe Sarah Marks am 28. April 1854 auf der Insel Portsea in der Nähe von Portsmouth direkt an der Südküste Englands, etwa 30 Kilometer südöstlich von Southampton. Sie stammte aus einer polnischen Immigrantenfamilie mit jüdischem Hintergrund. Ihr Vater verstarb, als sie sieben Jahre alt war. Ab dem Alter von neun Jahren lebte sie bei ihrer Tante, der Schriftstellerin Marion Moss Hartog. Sie nahm den Namen Hertha in ihrer Jugendzeit als ihren neuen, festen Vornamen an. Zuvor war er nur ein Spitzname, den eine Freundin dem Gedicht „Hertha“ des Autors Algernon Charles Swinburne über die gleichnamige heidnische Erdgöttin entliehen hatte. Außerdem entsagte Marks in ihrer Jugendzeit dem jüdischen Glauben und wurde zur Agnostikerin.

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Studium und Start der Lichtbögen-Forschung

Im Jahr 1876 begann sie an der Universität von Cambridge ein Studium der Mathematik am Girton College, das erste Frauencollege Cambridges. Obgleich in Cambridge damals keinerlei wissenschaftliche Titel an Frauen vergeben wurden, nahm Marks an den Prüfungen im Fach Mathematik teil und bestand diese auch im Jahr 1881. Sie zog nach London und arbeitete dort zunächst als Mathematiklehrerin.

Offenbar fand sie schrittweise Gefallen an einer Verbindung zwischen Praxis und Mathematik, denn sie erfand im Jahr 1884 ein Gerät zum Unterteilen einer Linie in mehrere gleichlange Linien, das im Baugewerbe praktische Verwendung für die Erstellung von Entwürfen fand. Im selben Jahr besuchte Marks Vorlesungen im Fach Elektrizitätslehre an einer Technischen Hochschule im Londoner Stadtteil Finsbury, die vom Physiker William Ayrton gelehrt wurde, der schon damals Mitglied der Royal Society war. Die beiden verliebten sich und heirateten im Jahr 1885.

Wissenschaftlich machte Marks mit ihrer Arbeit mit Lichtbögen auf sich aufmerksam. Dies war eigentlich das Betätigungsfeld ihres Mannes William – aber als dieser im Jahr 1893 an einem Treffen zum Thema Elektrizität nach Chicago reiste, nutzte Hertha Marks Ayrton die Gelegenheit, um dessen Experimente zu Lichtbögen weiterzuführen. Dies war der Startschuss für eine neue Karriere.

Im Licht(bogen) der Öffentlichkeit

Bis zum Jahr 1896 konnten Hertha Marks Ayrton und ihr Mann William viele neue Erkenntnisse zu Lichtbögen sammeln, wobei Hertha mehr und mehr das Ruder übernahm. Sie veröffentlichte mehrfach Artikel in Fachmagazinen und fasste diese schließlich zu einem Fachbuch zusammen, welches von Wissenschaftlern sowie auch von Praktikern aus der Elektrotechnik als Standardwerk genutzt wurde.

Marks' Motivation lag darin, dass die bei elektrischen Lampen üblichen Lichtbögen nach dem Einschalten oft eine Weile zischten und flackerten, bevor ein stabiles Licht entstand. Hertha Marks Ayrton fand heraus, dass dies an der Oxidation der positiven Kohlekathode lag. Ihre Lösung war die Änderung der Kathode unter anderem mit einer Kupferschicht, was für ein deutlich stabileres Licht sorgte.

Im Jahr 1899 war sie die erste Frau überhaupt, die vor einer Versammlung der Mitglieder der Institution of Electrical Engineers (IEE), der offiziellen Vertretung für Elektroingenieure in Großbritannien, einen Vortrag halten durfte. Sie wurde für ihre Abhandlung ausgezeichnet und zum ersten weiblichen Mitglied der IEE ernannt. Im selben Jahr führte sie ihr Wissen zu Lichtbögen anhand von Experimenten vor, und zwar auf der Conversazioni, einer öffentlichen Veranstaltung, die von der Wissenschaftsvereinigung Royal Society ins Leben gerufen und gefördert wurde.

Deine Spuren im Sand

Die zweite wissenschaftliche Arbeit, für die Hertha Marks Ayrton bekannt wurde, hat zwar nichts mit Elektrizität und daher nichts mit Elektrotechnik zu tun, zeigt aber, dass die Forscherin mit Kreativität an Probleme heranging. Wie schon bei der Beschäftigung mit den Lichtbögen war ihr Mann William dabei ein Faktor. Er erholte sich im Jahr 1901 an der Südostküste Englands in Margate von einem Burn-out, wie man es inzwischen nennen würde.

Wegen der am Strand durch Wasserwellen auf dem Wattboden erzeugten geriffelten und gefurchten Strukturen fragte Marks sich, wie diese Spuren im Sand wissenschaftlich zu erklären sind. Hierzu führte sie dann Experimente durch und widmete sich damit der Hydrodynamik. Sie erstellte dazu eine wissenschaftliche Abhandlung mit dem Titel „The Origin and Growth of Ripple-mark“. Viele Jahre später, nämlich während des Ersten Weltkrieges (1914 bis 1918), erfand Marks auf Basis ihrer Forschung im Bereich der Hydrodynamik einen großen Fächer, den sogenannten „Ayrton Fan“.

Dieser sollte dabei helfen, bei Giftgas-Angriffen das Gas, das sich ähnlich wie Wasser in den Schützengräben an den Frontlinien verteilte, schneller aus den Gräben zu vertreiben. Dies gelang zwar mit den Fächern – in der Praxis zeigte sich aber, dass deren Einsatz mitten im Gefecht nicht sinnvoll war. Trotzdem wurden insgesamt etwa 100.000 Stück des Ayrton-Fächers produziert. Nach dem Krieg wurden Abwandlungen des Fächers zum Beispiel im Bergbau eingesetzt.

Anerkennung und gesellschaftliche Bremsklötze

Wir blicken nun noch einmal auf den Anfang des 20. Jahrhunderts zurück, als die Basis für eine dritte Seite von Hertha Marks Ayrton gelegt wurde, für die sie bekannt wurde: Frauenrechte. Die Royal Society sowie weite Teile der damaligen britischen Gesellschaft und auch der Gesetzgebung waren damals noch stark patriarchalisch geprägt. Die IEE, die Hertha Marks Ayrton im Jahr 1899 aufgenommen hatte, zeigte sich dabei vergleichsweise modern aufgestellt.

Die Royal Society hingegen ließ Hertha Marks Ayrton trotz der Anerkennung ihrer Arbeiten nicht voll zur Geltung kommen. Zwar durfte Marks, wie zuvor geschildert, auf der hauseigenen öffentlichen Conversazioni auftreten, was aber sicherlich auch am Einfluss ihres Mannes lag, der bereits Mitglied der Royal Society war und Frauenrechten positiv gegenüberstand. Im Jahr 1902 erkannte die Royal Society zwar die wissenschaftliche Veröffentlichung von Hertha Marks Ayrton offiziell an, was traditionell mit einer Vorlesung zu der entsprechenden Publikation vor Mitgliedern der Royal Society geehrt wird. An dieser Vorlesung durfte sie aber wegen ihres Geschlechts nicht persönlich teilnehmen, sondern wurde von dem Physiker John Perry vertreten.

Den ersten Vortrag vor Mitgliedern der Royal Society durfte Marks erst im Jahr 1904 zu dem Thema der Sandspuren abhalten und war damit die erste Frau überhaupt, die die männliche Dominanz in dieser Hinsicht durchbrechen konnte. Innerhalb der Royal Society gab es aber schon Überlegungen, auch Frauen mehr einzugliedern. Bereits 1902 wurde innerhalb der Royal Society die Aufnahme von Hertha Marks Ayrton in die Gesellschaft angeregt. Allerdings rieten Anwälte dazu, die Nominierung der Wissenschaftlerin als Mitglied abzulehnen, da die damals geltende Satzung der Royal Society offenbar die Aufnahme (verheirateter) Frauen juristisch angreifbar gemacht hätte.

Aktiver Einsatz für Frauenrechte

Der Tod ihres Mannes William im Jahr 1908 sowie ihr wachsender Unmut über die Ungleichbehandlung von Mann und Frau sorgte dafür, dass sich Hertha Marks Ayrton schließlich im Jahr 1908 der sogenannten Suffragetten-Bewegung anschloss und sich noch stärker für Frauenrechte einsetzte. Die in Großbritannien und den USA aktive Bewegung forderte das Frauenwahlrecht und machte unter anderem mit Störaktionen und passivem Widerstand auf sich aufmerksam.

Hertha Marks Ayrton war dabei Mitglied der zum Teil auch als militant eingestuften WSPU (Women’s Social and Political Union) und gehörte zu den größten Unterstützern. Sie spendete teilweise bis zu 1.000 britische Pfund pro Jahr, was heute etwa 120.000 Pfund, etwa 140.000 Euro entsprechen dürfte. Im Jahr 1912 erhielt sie wiederum von der WSPU 7.000 Pfund, um das Geld vor einer Beschlagnahmung durch den Staat zu bewahren. Die Einführung des Frauenwahlrechts schritt weltweit voran – es wurde in England, genau wie auch in Deutschland und vielen anderen Ländern, nach Ende des Ersten Weltkrieges im Jahr 1918 eingeführt.

Hertha Marks Ayrton konnte im Dezember 1918, im Alter von 64 Jahren, somit erstmals ihr Wahlrecht wahrnehmen. Mit 69 Jahren verstarb sie schließlich am 26. August 1923 an der Südküste Englands im Dorf Lancing nahe Brighton. Insgesamt reicht Hertha Marks Ayrton im Laufe ihres Lebens 26 Patente ein; im Jahr 1906 wurde ihr von der Royal Society die Hughes-Medaille für Physik verliehen. Es dauerte über 100 Jahre, bis im Jahr 2008 mit der südafrikanischen Physikerin Michele Dougherty die zweite Frau in der Geschichte die Hughes-Medaille erhielt – und das, obwohl die Auszeichnung mit Ausnahme des Jahres 1925 bis dahin jährlich vergeben worden war. (sb)

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