Geschichte der Zeitmessgeräte

Die Geschichte der Zeitmessgeräte umfasst die Entwicklung von technischen Geräten zur Messung der Zeit von der Frühgeschichte bis zur Gegenwart. Sie lässt sich bis zu den Sumerern und Ägyptern zurückverfolgen, die um 3000 v. Chr. Sonnenuhren auf Basis einfacher Schattenstäbe kannten.siehe z. B. astromeyer.de; abgerufen am 26. Mai 2014. Der Schattenstab ist seit 2400 v. Chr. auch aus China bekannt. Die Griechen nannten ihn später „Gnomon“.

Um 2000 v. Chr. wurde von den Babyloniern das Sexagesimalsystem mit der Basiszahl 60 verwendet, woraus sich später das Zwölfersystem (Duodezimalsystem) für die Stundeneinteilung entwickelte., abgerufen am 14. Oktober 2009 Die alten Ägypter unterteilten den Tag in zwei Zwölf-Stunden-Zeiträume und verwendeten große Obelisken, auf denen die Bewegung der Sonne verfolgt werden konnte. Wasseruhren gehörten zu den ersten Zeitmessern, die nicht auf Beobachtungen der Himmelskörper basierten. Eine der ältesten wurde im Grab des ägyptischen Pharaos Amenhotep I., um 1500 v. Chr. gefunden. Etwa 325 v. Chr. kam die Wasseruhr zu den Griechen, die sie als Klepsydra („Wasserdiebin“) bezeichneten. Andere alte Zeitmessgeräte sind die Kerzenuhren, die in China, Japan, England und im Irak eingesetzt wurden. In Indien und im Tibet waren die sogenannten Timesticks (Räucherstäbchenuhr) weit verbreitet sowie die Sanduhren in einigen Teilen Europas.

Die ältesten Uhren verwendeten den Schatten der Sonne – versagten also bei trübem Wetter oder bei Nacht – und zeigten die Zeit nur sehr ungenau an. Genauere Sonnenuhren erforderten eine Berücksichtigung der Jahreszeiten, was beim Gnomon schwierig war und später zur Ausrichtung des Schattenzeigers nach der Himmelsachse führte. Die erste Uhr mit einem Hemmungsmechanismus, der die Rotationsenergie in Schwingungen umsetzte,David Landes: Revolution in Time: Clocks and the Making of the Modern World, rev./ enlarged edition, Harvard University Press, Cambridge 2000, ISBN 0-674-00282-2, S. 18 f. entwickelte ein Grieche im 3. vorchristlichen Jahrhundert.Michael Lewis: Theoretical Hydraulics, Automata, and Water Clocks. In Wikander, Örjan, Handbook of Ancient Water Technology, Technology and Change in History, Leiden 2000, Seite 356 f., ISBN 90-04-11123-9 Im 11. Jahrhundert erfanden arabische Ingenieure Uhren, deren Zahnräder und Gewichte mit Wasser angetrieben wurden.

mini|Eine Uhr im Musee d’Art et d’Histoire de Neuchatel Mechanische Uhren mit einer Spindelhemmung entstanden um 1300 in Europa und wurden das Standard-Zeitmessgerät, bis im 16. Jahrhundert federgetriebene und Taschenuhren folgten sowie um 1650 die Pendeluhr. Im 20. Jahrhundert wurden Quarzuhren erfunden, gefolgt von Atomuhren. Obwohl die ersten Quarz-Oszillatoren wegen ihrer Genauigkeit für Labors entwickelt wurden, konnte man sie bald einfach produzieren und in Armbanduhren einbauen. Atomuhren sind die weitaus genauesten der bisherigen Zeitmessgeräte. Um andere Uhren zu kalibrieren und eine Standardzeit der Erde zu definieren, wurde schließlich 1968 das System der „Coordinated Universal Time“ auf atomarer Basis eingeführt.

Frühe Zeitmessgeräte

Viele alte Zivilisationen beobachteten die Himmelskörper, besonders die Sonne und den Mond, um Uhrzeiten, Daten und die Jahreszeiten zu bestimmen. Methoden der sexagesimalen Zeitmessung, häufig in der westlichen Gesellschaft angewendet, entstanden zum ersten Mal vor fast 4000 Jahren in Mesopotamien und Ägypten, ein ähnliches System wurde später in Mittelamerika entwickelt.Jo Ellen Barnett: Time’s Pendulum: From Sundials to Atomic Clocks, the Fascinating History of Timekeeping and How Our Discoveries Changed the World. Harcourt Trade Publishers, San Diego, CA 1998, ISBN 0-15-600649-9, S. 102.Christopher Knight, Alan Butler: Civilization One: The World is Not as You Thought It Was.: Watkins Publishers, London 2004, ISBN 1-84293-095-8, S. 77.Anthony Aveni: Skywatchers: A Revised and Updated Version of Skywatchers of Ancient Mexico. University of Texas Press, Austin TX 2001, ISBN 0-292-70502-6, S. 136. Die ersten Kalender wurden möglicherweise von Jägern und Sammlern während der letzten Eiszeit angelegt. Sie hatten Stöcke und Knochen, die den Phasenlängen des Mondes oder der Jahreszeiten entsprachen, eingesetzt. Steinkreise, wie Stonehenge in England, wurden vor allem im prähistorischen Europa und in verschiedenen Teilen der Welt gebaut. Man vermutet, dass sie zur Vorhersage der saisonalen und jährlichen Veranstaltungen wie Tagundnachtgleiche oder Sonnenwende benutzt wurden. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 16. Oktober 2009 Da diese Megalithkulturen keine Aufzeichnungen zurückließen, ist nur wenig von ihren Kalendern oder Zeitmessungsmethoden bekannt.E. G. Richards: Mapping Time: The Calendar and its History. Oxford University Press, Oxford 1998, ISBN 0-19-850413-6, S. 55.

3500 v. Chr. bis 500 v. Chr.

mini|links|hochkant|Byzantinische Sonnenuhr mit Inschrift Sonnenuhren haben ihren Ursprung in den Schattenuhren, sie waren die ersten Geräte, die für die Messung der Teile eines Tages verwendet wurden.Fouad G. Major: The Quantum Beat: The Physical Principles of Atomic Clocks. Springer, New York NY 1998, ISBN 0-387-98301-5, S. 9. Die älteste Schattenuhr stammt aus Ägypten und wurde aus grünem Schiefer hergestellt. Ägyptische Obelisken wurden um 3500 v. Chr. errichtet, sie zählen ebenfalls zu den ersten Schattenuhren.

mini|hochkant|Obelisk Ägyptische Schattenuhren waren tagsüber in zehn Teile, mit zusätzlichen vier „Dämmerungsstunden“ – zwei morgens und zwei abends – versehen. Eine Art von Schattenuhr bestand aus einem langen Stiel mit fünf variablen Marken und einer erhöhten Latte, die einen Schatten auf diese Marken warf. Sie wurde am Morgen nach Osten positioniert und am Mittag nach Westen. Obelisken funktionierten auf die gleiche Weise, die Schatten auf die Marker ermöglichten den Ägyptern, die Zeit zu berechnen. Des Weiteren ermöglichte der Obelisk die Feststellung der Sommer- und der Wintersonnenwende. Die Ägypter entdeckten darüber hinaus den Meridian, da sie merkten, dass der Schatten eines Obelisken, wenn er am kürzesten ist, unabhängig von der Jahreszeit immer in die gleiche Richtung fällt. Etwa 1500 v. Chr. wurde eine Schattenuhr in der Form ähnlich wie ein gebogener T-Stab entwickelt. Der T-Stab war am Morgen nach Osten orientiert und drehte sich zu Mittag um, so dass sein Schatten in die entgegengesetzte Richtung geworfen wurde.Jo Ellen Barnett: Time’s Pendulum: From Sundials to Atomic Clocks, the Fascinating History of Timekeeping and How Our Discoveries Changed the World. Harcourt Trade Publishers, San Diego CA 1998, ISBN 0-15-600649-9, S. 18. Die Ägypter entwickelten eine Reihe von alternativen Zeitmessungsgeräten, darunter Wasseruhren und ein System zur Verfolgung der Sternbewegungen. Die älteste Beschreibung einer Wasseruhr stammt aus dem 16. Jahrhundert v. Chr. und wurde in dem Grab des ägyptischen Hofbeamten Amenemhet gefunden.Oleg Berlev: Bureaucrats. In: Sergio Donadoni: The Egyptians. Trans. Robert Bianchi et al., The University of Chicago Press, Chicago IL 1997, ISBN 0-226-15555-2, S. 118. Es gab mehrere Arten von Wasseruhren, das Spektrum reichte von simpel bis aufwendig. Eine Art von Wasseruhr war die sogenannte Einlaufuhr, sie bestand aus einer Schale, die kleine Löcher im Boden hatte. Die Schale schwamm auf dem Wasser und die Löcher ermöglichten es, dass die Schale sich mit einer nahezu konstanten Rate füllte. An der Innenseite der Schale waren Markierungen angebracht, die durch den steigenden Wasserpegel die verstrichene Zeit angaben. Bei den Auslaufuhren zeigte ein sinkender Wasserpegel das „Verrinnen“ der Zeit an. Die älteste Wasseruhr wurde im Grab des Pharao Amenophis I. gefunden, was darauf hindeutet, dass sie zuerst im alten Ägypten verwendet wurden.Tom Philbin: The 100 Greatest Inventions of All Time: A Ranking Past to Present. Citadel Press, New York NY 2005, ISBN 0-8065-2404-9, S. 128.Brian Cotterell, Johan Kamminga: Mechanics of Pre-Industrial Technology: An Introduction to the Mechanics of Ancient and Traditional Material Culture. Cambridge University Press, Cambridge 1990, ISBN 0-521-42871-8, S. 59–61. Darüber hinaus bewiesen die Chaldäer bereits im 1. Jahrtausend v. Chr., dass Wasseruhren multifunktional waren – sie entwickelten ein geschlossenes Maßsystem in Form eines wassergefüllten Würfels, der Zeit-, Gewichts- und Längenmessung in sich vereinigte. Eine andere ägyptische Methode zur Zeitbestimmung in der Nacht wurde mit Lot-Linien (Merkhet) durchgeführt. Diese Methode ist seit mindestens 600 v. Chr. im Einsatz. Zwei Merkhets, die auf Kochab, den damaligen Polarstern, ausgerichtet waren, wurden benutzt, um eine Nord-Süd-Linie (oder Meridian) zu bilden. So konnte durch die Beobachtung bestimmter Sterne die genaue Nachtstunde bei Überschreitung des Meridians gemessen werden.Gerald J. Whitrow: Time in History: Views of Time from Prehistory to the Present Day. Oxford University Press, Oxford 1989, ISBN 0-19-285211-6, S. 28.

500 v. Chr. bis 1 v. Chr.

Etwa 425 v. Chr. kam die Wasseruhr zu den Griechen, die sie als Klepsydra („Wasserdiebin“) bezeichneten. Nach ihrer Einführung erfand Platon einen auf Wasser basierenden Wecker.J. J. O’Connor, E. F. Robertson: Plato biography. School of Mathematics and Statistics, University of St. Andrews, abgerufen am 10. Oktober 2009 Platons Wasserwecker war abhängig von dem nächtlichen Überlauf eines mit Bleikugeln gefüllten Gefäßes, das an einer Säule schwebte und ständig mit Wasser von einer Zisterne versorgt wurde. Dadurch stieg das Gefäß an der Säule hoch, bis es morgens am Ende der Säule anschlug und umkippte, so dass die Bleikugeln auf eine Kupferplatte prasselten. Von diesem Klang der Bleikugeln wurden Platons Studenten an der Akademie geweckt.Jo Ellen Barnett: Time’s Pendulum: From Sundials to Atomic Clocks, the Fascinating History of Timekeeping and How Our Discoveries Changed the World. Harcourt Trade Publishers, San Diego CA 1998, ISBN 0-15-600649-9, S. 28. Eine andere Version des Wasserweckers basiert auf zwei Krügen, die neben einem Siphon angeschlossen wurden. Ein Krug wurde mit Wasser gefüllt, bis er überlief und das Wasser durch den Siphon in den anderen leeren Krug lief. Durch das steigende Wasser wurde die Luft mit Kraft aus dem leeren Gefäß gedrückt, was einen lauten Pfiff erzeugte. Die Griechen und Chaldäer pflegten regelmäßig als wesentlichen Bestandteil ihrer astronomischen Beobachtungen die Datensätze ihrer Zeitmessung. Der griechische Astronom Andronikos aus Kyrrhos erbaute 50 v. Chr. in Athen den „Turm der Winde“, mit einer Wasseruhr im Innern des Turmes und mehreren Sonnenuhren an den Außenwänden.Tower of the Winds – Athens abgerufen am 14. Oktober 2009 mini|hochkant|Funktionsschema einer Klepsydre In der griechischen Tradition wurden bereits zu Lebzeiten Sokrates’ Wasseruhren (Klepsydren) zur Begrenzung der Redezeit vor Gericht eingesetzt, diese Praxis haben die Römer später übernommen. In den historischen Aufzeichnungen und in der Literatur dieser Zeit gibt es mehrere Hinweise darüber. Zum Beispiel im Theaitetos sagt Platon, dass .John William Humphrey: Greek and Roman Technology. A Sourcebook, Routledge, 1998, ISBN 0-415-06136-9, S. 518–519. Eine weitere Erwähnung erfolgt in Lucius Apuleius’ „Goldenem Esel“: Lucius Apuleius: The Transformations of Lucius, Otherwise Known as The Golden Ass. Übersetzt von Robert Graves. Farrar, Straus & Giroux, New York 1951, S. 54 Die Uhr in Apuleius’ Rechnung war nur eine von mehreren Arten der verwendeten Wasseruhren.