„Wie spät ist es?“

Vom „Awake!“-Korrespondenten in der Bundesrepublik Deutschland

„GUTEN TAG, können Sie mir bitte sagen, wie spät es ist?“ „Genau acht Uhr dreißig.“ „Vielen Dank! Dann erreiche ich meinen Zug noch. Meine Uhr war stehengeblieben.“

Heute nimmt man solche genauen Zeitangaben für selbstverständlich. Während des größten Teils der Menschheitsgeschichte jedoch spielten Sekunden, Minuten und sogar Stunden keine Rolle. Schließlich aber wurden Anstrengungen unternommen, kurze Zeitabschnitte zu messen.

Der erste von Menschen gebaute Zeitmesser war sehr wahrscheinlich die Sonnenuhr. Ihr größter Nachteil kommt in dem Sprichwort zum Ausdruck: „Mach es wie die Sonnenuhr, zähl die heitern Stunden nur.“ Um eine größere Zuverlässigkeit zu erreichen, brauchte man einen Zeitmesser, der nicht vom schönen Wetter abhängig war. Die Wasseruhr erfüllte diese Voraussetzung. Aus einem Behälter floß Wasser durch eine kleine Öffnung in ein größeres Gefäß, meist einen Zylinder, an dem durch den steigenden Wasserstand die Zeit abgelesen werden konnte.

Die Sanduhr oder das Stundenglas arbeitete nach dem gleichen Prinzip. Sie wird manchmal heute noch als Eieruhr gebraucht. Weiter gab es auch eine Öluhr. An dem Verbrauch des Öls in einer Lampe konnte die Zeit gemessen werden.

Sand- und Öluhr hatten jedoch auch ihre Grenzen. Zum Beispiel gingen sie nicht genau, wenn man sie transportierte. Daher entstand das Bedürfnis nach einer tragbaren Uhr, die immer die richtige Zeit anzeigen würde. Das war erst durch die Erfindung der Räderuhr möglich, die nächste Stufe in der Entwicklung der Zeitmesser.

Die Räderuhr

Räderuhren werden schon um 1300 in der Göttlichen Komödie des Dichters Dante erwähnt. Diese Uhren wurden im 14. Jahrhundert häufig benutzt. Die ersten tragbaren Uhren gehen auf den Nürnberger Schlossermeister Peter Henlein zurück, der um 1500 die ersten Taschenuhren herstellte. Sie liefen vierzig Stunden und schlugen jede Stunde.

Viele Verbesserungen wurden seither vorgenommen. Die Genauigkeit wurde erhöht, das Gewicht verringert und die Massenproduktion eingeführt. So wurde die Uhr zu einem universellen Zeitmesser, den sich fast jeder leisten kann.

Welche Genauigkeit läßt sich mit einer Räderuhr erzielen? Erschütterungen, Temperaturänderungen, Lagerfehler und Isochronismus beeinträchtigen die Ganggenauigkeit. Wenn eine Räderuhr bei einem Grad Celsius Temperaturunterschied bis zu 0,6 Sekunden täglich abweicht, dann kann sie als eine sehr genau gehende Uhr gelten.

Noch genauere Zeitmesser

Mit der hochgradigen Technisierung und Automation sowie der wissenschaftlichen Forschung wuchs die Anforderung an unsere Zeitmesser. Der erste große Fortschritt auf diesem Gebiet kam mit der Entwicklung der Quarzuhr. Sie wurde der Welt im Jahre 1934 vorgestellt. Die Quarzuhr übertrifft die Genauigkeit der Präzisionspendeluhr um das Zehnfache.

Wie arbeitet eine Quarzuhr? Es gibt zwar verschiedene Systeme, aber das Prinzip ist immer das gleiche. An einem schwingenden Quarz wird eine Wechselspannung bestimmter Frequenz abgenommen, diese wird verstärkt und durch eine Frequenzteilung zum Antrieb einer Räderuhr oder einer elektronischen Uhr genutzt. Nehmen wir an, unser Quarz schwingt mit einer Frequenz von 1 Megahertz. Das bedeutet dann, daß er pro Sekunde eine-Million-mal schwingt. Diese Schwingungen kann man auf einem Oszillographen sichtbar machen.

Sicher hast du schon an einer Räderuhr beobachtet, wie die schnelle Bewegung der Unruh in die langsamen Bewegungen der Zeiger umgewandelt wird. Dies geschieht auf mechanischem Wege mittels Zahnrädern. Bei der Quarzuhr geschieht dies, wenigstens zum Teil, auf elektrischem Wege. Die Frequenz wird stufenweise herabgesetzt, bis sie so niedrig ist, daß man sie gebrauchen kann, um einen Synchronmotor oder ein Schrittschaltwerk anzutreiben oder auf elektronischem Wege die Zeit digital anzuzeigen. Dadurch läßt sich die Ungenauigkeit theoretisch auf unter 0,0001 Sekunden pro Tag herabdrücken. Umgerechnet würde also eine solche Uhr in zehn Jahren etwa eine Sekunde abweichen. Allerdings nur theoretisch, denn man merkte sehr bald, daß der Quarz eine unangenehme Eigenschaft besitzt, nämlich mit zunehmendem Alter schneller zu schwingen. Dadurch wird die erreichte Genauigkeit natürlich beeinträchtigt.

Für wissenschaftliche Untersuchungen braucht man jedoch sehr genaue Zeitmesser. Für diesen Zweck verwendet man die Atomuhr. Eine solche Uhr mißt die Frequenz des Lichts, das von Molekülen oder Atomen entweder abgegeben oder absorbiert wird. Es gibt Atomuhren, von denen man erwartet, daß sie in 1 000 Jahren nur eine Sekunde abweichen, ja sogar einige, die in 100 000 Jahren nur eine Sekunde abweichen.

Halte jedoch kurz einmal inne. Wenn du nicht in einem Labor oder in einem wissenschaftlichen Institut arbeitest, spielen dann in deinem Leben millionstel Sekunden eine Rolle? Wenn du dich an einem Badestrand oder in den Bergen erholst oder wenn du gerade eine Arbeit verrichtest, die dir Freude macht und dich völlig in Anspruch nimmt, dann spielt doch die Zeit keine Rolle mehr. Oder hättest du bei der Betrachtung eines schönen Sonnenuntergangs unter Palmen am Meeresstrand das Bedürfnis, die genaue Uhrzeit zu erfahren? Die Frage: „Wie spät ist es?“ kann daher je nach den Umständen sehr passend, manchmal aber auch ganz fehl am Platz sein.