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Weltgeschichte
Zeitmessung im Altertum …
Eher zufällig machten die Mesopotamier 4000 v. Chr. eine Beobachtung, die ihnen zeigte, wie sich der Sonnenstand im Tagesverlauf ändert: Der Schatten eines Obelisken wandert in dieser Zeitspanne gleichmässig um die Säule herum. Bei Sonnenaufgang weisst der Schatten nach Westen, mittags nach Norden, abends nach Osten. Morgens und abends ist er länger als zur Mittageszeit. Nach diesem Vorbild konstruierten Mesopotamier und Babylonier die ersten Sonnenuhren.
Der Nachteil der Sonnenuhr bestand aber darin, dass die Zeit während der Nacht nicht gemessen werden konnte. Etwa 500 Jahre nach Entwicklung der Sonnenuhr gelang die Erfindung eines neuen Zeitmessgerätes, das Tag und Nacht und weitgehend unabhängig von Wetter und Sonne funktionierte – die Wasseruhr.
Eine Wasseruhr bestand aus einem mit Wasser gefüllten Gefäss (meist aus Stein, Kupfer oder Keramik) mit einer kleinen Öffnung an der Basis, durch die das Wasser allmählich abfloss. Es gab Einlauf- und Auslaufuhren, wobei bei den Einlaufuhren die Zeit an dem durch Einlauf von Wasser steigenden Wasserstand abgelesen wurde, bei den Auslaufuhren an dem infolge des Auslaufs des Wassers sinkenden Wasserspiegel.
Für einen kontinuierlichen Betrieb der ersten Wasseruhren – sie konnten nur kurze Zeitabschnitte messen – war dazu ein Sklave nötig, der den Wasserstand überwachte. Und schliesslich musste jemand mitzählen, um zu wissen, welche Stunde denn nun wirklich war. Es waren eigentlich Kurzzeitmesser für reiche Leute mit menschlichem Zählwerk.
Es dauerte fast ein Jahrtausend bis die Wasseruhren soweit verbessert waren, dass sie mit mechanischen Teilen und Automatenfunktionen mit Zifferblatt und Zeiger gebaut werden konnten.
… im Mittelalter …
Ab Ende des 13. Jahrhundert liefen in Türmen der Kirchen und Rathäusern riesige Uhrwerke. Diese ersten Turmuhren gaben zunächst nur akustische Zeitangaben mit Glockenschlag und waren auch nicht sehr genau. Sie liefen gut und gerne eine halbe bis eine ganze Stunde falsch. Trotzdem bestimmten diese Schlagwerke von nun an den Tagesablauf und das Arbeitsleben der Menschen.
Die älteste mechanische Turmuhr ist die Uhr der Kathedrale von Exeter (England) aus dem Jahr 1284. Die älteste, noch heute funktionsfähige Turmuhr, ist in der Kathedrale von Salisbury (England). Sie wird mit dem Jahr 1386 datiert. Es handelt sich dabei um eine „Schlaguhr“, also eine Uhr ohne Zifferblatt. Die Zeit wird nur über Glockenschläge verkündet.
Ab 1290 verbreitete sich die Räderuhr in ganz Europa. Ab Mitte des 14. Jahrhunderts wurden die ersten Uhren mit Zifferblättern entwickelt. Obwohl diese Uhren zunächst nur einen Stundenanzeiger besassen wurden sie immer beliebter und entwickelten sich an städtischen Rathaustürmen zu einem wahren Prestigeobjekt. Sie zeigten nicht nur die Zeit an, sondern hatten auch Spielwerke mit beweglichen Figuren.
Uhrmacher verfeinerten die Mechanik des Uhrwerks kontinuierlich. Als die Spiralfeder den Gewichtsantrieb der Uhren ersetzte, entstanden immer kleinere Uhren. Die berühmten „Sackuhren“ Peter Henleins (1480-1542) passten in die Jackentasche und liefen 40 Stunden, ohne dass man sie aufziehen musste. 1609 setzte Galileo Galilei (1564-1642) ein Pendel als Gangregler ein. Dessen zeitkonstante Schwingungen machten die Uhr um einiges genauer. 1657 erhielt Christiaan Huygens (1629 – 1695) ein Patent auf die weiterentwickelte Pendeluhr und damit begann das eigentliche „Sekundenzeitalter“. Mit seiner Pendeluhr wurde die Ganggenauigkeit auf eine Abweichung von 10 Sekunden pro Tag gesenkt.
Eine Sensation war jedoch der Schiffschronometer, den John Harrison 1728 baute. Dank dieser federbetriebene Uhr konnte der Kapitän selbst auf einem schwankenden Schiff den Längengrad bis auf 0,5 Grad genau bestimmen.
… und in der Neuzeit
Die Pendeluhren, die Harrison-Uhr und die Taschenuhr blieben bis ins 20.Jahrhundert eine der wichtigsten Methoden der Zeitmessung. 1929 entdeckte Morrison die Schwingungseigenschaft des Kristalls als hochwertigen Ersatz für das Pendel und legte den Grundstein für den Bau der Quarzuhr. Seit 1967 ist die Sekunde nicht mehr, wie 1345 vereinbart, der 86’400 Teil des mittleren Sonnentages, sondern reine Physik: sie ist nach den 9’192’631’770 Schwingungen des Cäsiums-Atoms geeicht.
Atomuhren erreichen eine Unsicherheit von nur 10-15 Sekunden. Bis eine solche Uhr eine Sekunde falsch läuft, müssen also rund 1 Million Jahre vergehen.