Ein Uhrmacher löste das Längengrad-Problem
Das Problem beschäftigte die Gelehrten wie auch die Seefahrer und Könige während mehrerer Jahrhunderte. Doch nicht ein Astronom, sondern ein Uhrmacher aus Yorkshire fand die Methode zur Längengrad-Bestimmung: eine genaue Uhr. John Harrisons H4 steht am Anfang von dem, was später Greenwich Mean Time werden sollte.
Mittags vor eins scheint die Welt auf jenem berühmten Hügel im Südosten Londons für einige Minuten stillzustehen. Dann nämlich wird der Zeitball auf dem einen Turm des Royal Observatory in Greenwich in die Höhe gehoben, auf dass er Schlag eins niedergehe. Das kümmert die meisten in dieser Stadt wenig. In der City quellen die Menschenströme durch die Strassen, treiben den Eingängen der U-Bahn zu, als würden sie angesaugt von einem Riesenschlund wie die kleinen Fische im Meer. Einige Meilen flussabwärts aber lassen rund um die alte Sternwarte die Touristinnen und Touristen den Kopf in den Nacken fallen und warten gebannt auf den Fall. Die Welt steht selbstredend nicht still, das wissen hier alle, auch dass dieses Fallen der Kugel so Geschichte ist wie die Cutty Sark unten am Ufer der Themse, die sie auf ihrem Weg hierher besichtigt haben. Ein bisschen älter sogar: Der «Tee-Clipper» lief 1869 vom Stapel, und der Zeitball fällt bereits seit 1833.
Magische Linie von Menschenhand
Und doch wollen sie sich alle den magischen Moment nicht entgehen lassen. Zeit - Raum, hier wird (an)fassbar, was unser Leben strukturiert. Dies durchaus dem Wortsinne nach: Die magische Linie, welche die Erde von Nord nach Süd durchzieht, hier ist sie greif- und begehbar. Das linke Bein im Westen, das rechte im Osten, der Nullmeridian von Greenwich gibt dem Menschen von heute einen Fixpunkt in der Welt und das Gefühl einer körperlichen Verbindung zwischen Ost und West. Alle wollen sie sich auf der Linie stehend photographieren lassen, viele mögen übersehen, dass es hier eigentlich vier Meridiane gibt. Ganz zu schweigen von den vielen, die es irgendwann, irgendwo gab. Was hier mit viel Brimborium durch die Erde gezogen ist und des Nachts als Laserstrahl über Ostlondon zieht, ist ein willkürlicher Akt, bestimmt 1884 in Washington an der Internationalen Meridian-Konferenz.
Dem Akt ging eine Jahrhunderte lange Geschichte voraus, an der berühmte Wissenschafter wie Galileo Galilei, Isaac Newton, Edmond Halley und unerschrockene Seefahrer wie James Cook schrieben - sowie auch ein einfacher Uhrmacher, John Harrison. Es ist dies die Geschichte eines Ringens um eine Problemlösung, die man buchstäblich in den Sternen suchte: die Lösung des Längengrad-Problems.
Schon früh wussten die Seefahrer anhand des Polarsterns bzw. des Kreuzes des Südens die geographische Breite zu bestimmen, doch bezüglich der Länge und somit der Ost-West-Distanzen waren sie bis weit ins 18. Jahrhundert orientierungslos. Der Grund: Der Null-Breitengrad wird von den Naturgesetzen definiert, der Null-Längengrad indessen verschiebt sich wie der Sand der Zeit - er kann, da sich die Erde um die eigene Achse dreht, irgendwo von Pol zu Pol gezogen werden. Ptolemäus legte ihn durch die Inseln der Glückseligen (die Kanarischen Inseln), spätere Kartographen verschoben ihn auf die Azoren oder legten ihn durch die Hauptstadt ihrer Heimat. Man wusste, dass die Erde für eine Drehung von 360 Grad 24 Stunden braucht, sich also in einer Stunde um 15 Grad dreht. Doch was war aus diesem Wissen zu machen, wenn die Uhren auf See verrückt spielten? Zahlreiche Schiffe liefen auf oder zerschellten an unverhofft auftauchenden Klippen.
Die Regierungen der grossen Seefahrernationen schrieben darum ab dem 16. Jahrhundert Preise für die Lösung des Längengrad-Problems aus. Nachdem 1707 eine Flotte der Royal Navy auf den Scilly-Inseln aufgelaufen war, was 1700 Marinesoldaten das Leben kostete, verabschiedete das britische Parlament 1714 die berühmte Longitude Act: 20 000 Pfund Belohnung wurde versprochen für eine Methode zur Bestimmung der geographischen Länge, die eine Abweichung von höchstens einem halben Grad zuliess. Fast vierzig Jahre zuvor, 1676, hatte John Flamsteed als erster Königlicher Astronom das neue, von Christopher Wren entworfene Royal Observatory in Greenwich bezogen und an seinem Sternenkatalog zu arbeiten begonnen. Der Himmel, so hoffte man, würde die Lösung des Problems offenbaren. Dass eine genau gehende Uhr den Dienst tun könnte, wurde zwar in Erwägung gezogen, war aber Zukunftsmusik. In seinem Bericht vor dem britischen Parlament gab Isaac Newton 1714 einen Überblick über die Methoden: Exakte Zeitbestimmung durch eine Uhr, was indes angesichts der Bewegungen der Schiffe, der starken Temperaturschwankungen auf See und der unterschiedlichen Einwirkung der Schwerkraft auf unterschiedlichen geographischen Breiten unmöglich sei; die Beobachtung der Jupitermonde, welche aber der Länge des Teleskops wegen auf hoher See nicht praktikabel sei; sowie die Berechnung der Monddistanzen, welche noch zu wenig entwickelt sei.
Während nun die Astronomen die Monddistanzen-Methode verfolgten und die Länge durch die Ermittlung der Entfernung zwischen Mond und Sterne bzw. Mond und Sonne zu bestimmen trachteten, suchten die Uhrmacher, die Genauigkeit der Uhren zu verbessern. Einer von ihnen war John Harrison, geboren 1693 in der Grafschaft Yorkshire und Tischler wie sein Vater. 1713 baute er seine erste Pendeluhr mit Holzräderwerk. Zusammen mit seinem Bruder James baute er daraufhin zwei grosse Standuhren und stattete sie mit zwei Neuerungen aus: Das Pendel bestand aus parallel laufenden Stäben von unterschiedlichen Metallen, Messing und Stahl, die - der unterschiedlichen Ausdehnungstendenzen wegen - die Länge des Pendels bei Temperaturschwankungen konstant hielten. Und die sogenannte Grasshopper-Hemmung sorgte für reibungsfreien Lauf. Des Nachts überprüften die Brüder die Genauigkeit ihrer Uhren anhand von regelmässigen Sternbewegungen: Während die Uhren zur damaligen Zeit durchschnittlich 1 Minute pro Tag falsch gingen, gaben die Harrisons für ihre Uhren eine Abweichung von höchstens 1 Sekunde pro Monat an.
Eine Uhr weist den Weg
John Harrison indessen wollte den Längengrad-Preis gewinnen und widmete sich fortan der Entwicklung von Uhren für Schiffe. 1735 stellte er seine H1 fertig, die erste von fünf Schiffsuhren, heute H1 bis H5 genannt, die alle im Royal Observatory in Greenwich zu sehen sind. Gegen Temperaturschwankungen hatte er das Bimetallpendel erfunden. Holzräder sorgten für einen Lauf ohne Öl (das sich auf See veränderte). Um den Schiffsbewegungen zu begegnen, baute er zwei Pendel mit gleichem Gewicht, welche durch eine Feder verbunden waren. Die Uhr, recht eigentlich eine Maschine, wurde auf einer Fahrt nach Lissabon auf die Probe gestellt und soll auf der Reise dahin und zurück nicht mehr als einige Sekunden Abweichung auf 24 Stunden gezeigt haben. Trotzdem machte sich Harrison daran, das Prinzip zu verbessern. 1737 lieferte er die H2, deren Schwingarme allerdings problematisch waren. 19 Jahre lang arbeitete er an der H3 mit Kugellager und zwei Rädern statt Schwingarmen. 1759 schliesslich vollendete er, inspiriert durch eine Taschenuhr, die ein Kollege unter Anwendung seiner Technik für ihn baute, sein Meisterwerk, H4, mit nur gerade 13 Zentimetern Durchmesser viel kleiner als ihre Vorgängerinnen und nur 1,45 Kilo schwer. Diese Uhr, die Harrison schliesslich den Preis eintragen sollte, war mit nur einem Rad ausgestattet und mit Diamanten im Innern, welche für einen reibungsfreien Lauf sorgten. - Sie wurde auf einer Fahrt nach Jamaica erprobt, und ihre Fehlanzeige betrug auf der zwei Monate dauernden Reise lediglich 5 Sekunden. Was indessen die Längengrad-Kommission nicht bewegen konnte, Harrison die 20 000 Pfund zu übergeben. Die Uhr sollte auf eine zweite Fahrt zu den Westindischen Inseln geschickt werden und Harrison 1500 Pfund erhalten, später 1000 dazu. Sein Kampf um das Preisgeld zog sich über viele Jahre hin, während die Gelehrten weiterhin an den Monddistanzen forschten. 1765 wurden die Regeln geändert: Harrison erhielt 10 000 Pfund, musste dafür das Geheimnis der Bauweise verraten und seine Uhren dem Königlichen Astronomen übergeben. Den Rest würde er erhalten, wenn Zeitmesser in dieser Art nachgebaut werden könnten. H4 kam zum Londoner Uhrmacher Larcum Kendall, und dieser kopierte sie.
So wurde nicht Harrisons Uhr, sondern Kendalls Kopie K1 mit Captain Cook 1772 auf dessen zweite Reise geschickt. Im Logbuch der «HMS Resolution» nennt Cook die Uhr einen «nie versagenden Führer». Damit war denn auch die Lösung des Längengrad-Problems gefunden: Eine Uhr gab die Uhrzeit des Ausgangshafens an, die lokale Zeit wurde mit astronomischen Methoden ermittelt.
John Harrison erhielt nach einem Appell an Charles III als 80-Jähriger 1773 weitere 8750 Pfund seines Preisgeldes. Nun galt es aber, Schiffsuhren herzustellen, die preisgünstiger waren, hatte doch Kendalls Kopie von H4 500 Pfund gekostet, fast ein Drittel eines ganzen Schiffes. Dies besorgten in der Folge Uhrmacher wie John Arnold und Thomas Earnshaw, welche bescheidene Formen von Massenproduktion entwickelten und in den 1780er Jahren Schiffsuhren lieferten, die zwischen 65 und 80 Pfund kosteten. Sie wurden in grossen Mengen gebraucht. Und schon früh stattete die British East India Company ihre Schiffe mit Chronometern aus.
Hauptzeit statt Sonnenzeit
Wo aber sollte die Stunde null sein? Auf dem Hügel in Greenwich liegen vier Meridiane, je nachdem, wo die Königlichen Astronomen ihr Teleskop aufgestellt hatten. Was heute als Nullmeridian gilt, war der Standort des Transitkreises von George Airy, der seit 1851 Greenwich-Zeit definierte. International festgeschrieben indessen wurde sie 1884 an der Meridian-Konferenz in Washington. Die meisten der teilnehmenden Länder übernahmen den von Greenwich Mean Time (GMT) gesetzten Standard bald darauf, so auch die Schweiz 1894, Frankreich indessen blieb bis 1911 bei seiner Zeit.
Standard-Zeit war eben lange Zeit kein Thema. Nichteinheitliche Zeit bedeutete für Normalbürger und -bauer keine Unannehmlichkeit, man richtet sich seinen Tag nach der Sonne. Indes weichen Sonnenuhren, da die Erdachse geneigt ist, bis zu 16 Minuten auf beide Seiten von der Uhrzeit ab. Gegen Ende des 18. Jahrhunderts wurden Uhren üblich, ihre Leistungen verbesserten sich, und Gemeinden fingen an, die Zeit zu setzen, so etwa Genf ab 1780, England ab 1792, Berlin ab 1810, die indessen nur lokal galt. Das änderte sich mit dem Aufkommen der Bahn 1825. Weitgreifende Entwicklungen der Kommunikation zwischen 1820 und 1850 wie die Überquerung des Atlantiks mit Dampfantrieb, die Erfindung des Telegrafen und Postsendungen mit der Bahn veränderten die Einstellung der Menschen zur Zeit und machten die Standardisierung notwendig. Greenwich fing an, Zeit auszusenden. In den 1850er Jahren wurde die Zeit einmal die Woche durch einen Assistenten zu den Uhrmachern der Stadt gebracht, dann ausgeschickt per Telegrafen, später per Funk, erst für das Land, dann auch für andere Länder.
Das erste Signal aus Greenwich aber war der Time Ball, der Zeitball, nach dem die Seemänner auf der Fahrt themseabwärts ihre Uhren stellten. Er fällt heute noch, selbst wenn sich fernab vom Hügel über der Themse kaum jemand darum kümmert. Selbst wenn im Meridianhaus daneben eine Atomuhr die Zeit bis auf eine Millionstelsekunde anzeigt, so rasend schnell, dass die Zeit dem Auge davonläuft. Im 20. Jahrhundert wurden Uhren entwickelt, die viel genauer gehen als die Erde, deren Rotation nicht ganz konstant bleibt. Den Seefahrern von heute werden die Koordinaten über Satelliten vermittelt, und die Welt richtet ihre Uhren nach Co-ordinate Universal Time (UTC). Die Menschen aber auf dem Hügel stellen sich auf die Mitte der Welt, das eine Bein im Osten, das andere im Westen. Sie werfen ein Pfund in den Automaten und lassen sich eine Urkunde ausstellen: «17.3. 2003, 12:50:26:78 . . . hereby declare that, on the date and time above (den Namen muss man selbst einsetzen) stood astride the World's Meridian.» Dann legen sie den Kopf in den Nacken und schauen nach oben, auf dass die Zeit fassbar werde.
Lilo Weber
