Die Bemühungen der Menschheit, die Zeit zu erzählen, haben dazu beigetragen, die Entwicklung unserer Technologie und Wissenschaft im Laufe der Geschichte voranzutreiben. Die Notwendigkeit, die Spaltungen von Tag und Nacht zu messen, veranlasste die alten Ägypter, Griechen und Römer, Sonnenuhren, Wasseruhren und andere frühe chronometrische Werkzeuge herzustellen. Jahrhundert führte die Nachfrage nach einem zuverlässigen Zeitmessgerät mittelalterliche Handwerker dazu, die mechanische Uhr zu erfinden., Obwohl dieses neue Gerät die Anforderungen von klösterlichen und städtischen Gemeinschaften erfüllte, war es für die wissenschaftliche Anwendung zu ungenau und unzuverlässig, bis das Pendel zur Steuerung seines Betriebs eingesetzt wurde. Die Präzisionszeitmesser, die später entwickelt wurden, lösten das kritische Problem, die Position eines Schiffes auf See zu finden, und spielten eine Schlüsselrolle in der industriellen Revolution und dem Fortschritt der westlichen Zivilisation.
Heute setzen hochpräzise Zeitmessgeräte den Takt für die meisten unserer elektronischen Geräte., Fast alle Computer enthalten zum Beispiel eine Quarzuhr, um ihren Betrieb zu regulieren. Darüber hinaus kalibrieren nicht nur Zeitsignale von Satelliten des Global Positioning Systems die Funktionen von Präzisionsnavigationsgeräten, sondern auch für Mobiltelefone, Instant Stock-Trading-Systeme und landesweite Stromverteilungsnetze. So integral sind diese zeitbasierten Technologien in unserem täglichen Leben geworden, dass wir unsere Abhängigkeit von ihnen nur dann erkennen, wenn sie nicht funktionieren.,
Rechnungstermine
NACH archäologischen Beweisen begannen die Babylonier und Ägypter vor mindestens 5.000 Jahren, die Zeit zu messen, Kalender einzuführen, um kommunale Aktivitäten und öffentliche Veranstaltungen zu organisieren und zu koordinieren, den Versand von Waren zu planen und insbesondere die Pflanzungs-und Erntezyklen zu regulieren., Sie basierten ihre Kalender auf drei natürlichen Zyklen: dem Sonnentag, der durch die aufeinanderfolgenden Perioden von Licht und Dunkelheit gekennzeichnet ist, wenn sich die Erde um ihre Achse dreht; der Mondmonat, der den Mondphasen folgt, während er die Erde umkreist; und das Sonnenjahr, definiert durch die sich ändernden Jahreszeiten, die die Revolution unseres Planeten um die Sonne begleiten.
Vor der Erfindung des künstlichen Lichts hatte der Mond größere soziale Auswirkungen. Und insbesondere für diejenigen, die in der Nähe des Äquators lebten, war sein Wachsen und Abnehmen auffälliger als das Vergehen der Jahreszeiten., Daher wurden die in den unteren Breiten entwickelten Kalender mehr vom Mondzyklus als vom Sonnenjahr beeinflusst. In nördlicheren Gefilden, jedoch, wo saisonale Landwirtschaft wichtig war, Das Sonnenjahr wurde wichtiger. Als das Römische Reich nach Norden expandierte, organisierte es seinen Kalender größtenteils um das Sonnenjahr herum. Der heutige gregorianische Kalender leitet sich vom babylonischen, ägyptischen, jüdischen und römischen Kalender ab.
Die Ägypter formulierten einen zivilen Kalender mit 12 Monaten von 30 Tagen, wobei fünf Tage hinzugefügt wurden, um das Sonnenjahr anzunähern., Jeder Zeitraum von 10 Tagen war durch das Auftreten spezieller Sterngruppen (Sternbilder) gekennzeichnet, die als Dekane bezeichnet wurden. Beim Aufstieg des Sterns Sirius kurz vor Sonnenaufgang, der sich um die allwichtige jährliche Überschwemmung des Nils ereignete, waren 12 Dekane über den Himmel zu sehen. Die kosmische Bedeutung, die die Ägypter in die 12 Dekane legten, veranlasste sie, ein System zu entwickeln, in dem jedes Intervall der Dunkelheit (und später jedes Intervall des Tageslichts) in ein Dutzend gleiche Teile geteilt wurde., Diese Perioden wurden als zeitliche Stunden bekannt, da ihre Dauer je nach der sich ändernden Länge von Tagen und Nächten im Laufe der Jahreszeiten variierte. Die Sommerstunden waren lang, die Winter kurz; nur bei den Frühlings-und Herbstäquinoktien waren die Stunden von Tageslicht und Dunkelheit gleich. Zeitliche Stunden, die von den Griechen und dann von den Römern (die sie in ganz Europa verbreiteten) übernommen wurden, blieben mehr als 2.500 Jahre in Gebrauch.
Erfinder schufen Sonnenuhren, die die Zeit anhand der Länge oder Richtung des Sonnenschattens angeben, um die zeitlichen Stunden während des Tages zu verfolgen., Das nächtliche Gegenstück der Sonnenuhr, die Wasseruhr, wurde entwickelt, um die zeitlichen Stunden in der Nacht zu messen. Eine der ersten Wasseruhren war ein Becken mit einem kleinen Loch in der Nähe des Bodens, durch das das Wasser tropfte. Der fallende Wasserstand bezeichnete die vorbeifahrende Stunde, als sie unter die auf der Innenfläche eingeschriebenen Stundenlinien tauchte. Obwohl diese Geräte rund um das Mittelmeer zufriedenstellend funktionierten, konnten sie nicht immer auf das bewölkte und oft eisige Wetter Nordeuropas angewiesen sein.,
Der Puls der Zeit
DIE FRÜHESTE AUFGEZEICHNETE gewichtsgetriebene mechanische Uhr wurde 1283 im Dunstable Priory in Bedfordshire, England, installiert. Dass die römisch-katholische Kirche bei der Erfindung und Entwicklung der Uhrentechnologie eine große Rolle gespielt haben sollte, ist nicht verwunderlich: Die strikte Einhaltung der Gebetszeiten durch Klosterordnungen führte zu der Notwendigkeit eines zuverlässigeren Instruments der Zeitmessung. Darüber hinaus kontrollierte die Kirche nicht nur die Bildung, sondern besaß auch das Nötigste, um die geschicktesten Handwerker einzusetzen., Darüber hinaus schuf das Wachstum der städtischen kaufmännischen Bevölkerung in Europa in der zweiten Hälfte des 13. Um 1300 bauten Handwerker Uhren für Kirchen und Kathedralen in Frankreich und Italien. Da die ersten Beispiele die Zeit durch Schlagen einer Glocke anzeigten (wodurch die umliegende Gemeinde auf ihre täglichen Pflichten aufmerksam gemacht wurde), wurde der Name für diese neue Maschine vom lateinischen Wort für Glocke, Clocca, übernommen.,
Der revolutionäre Aspekt dieses neuen Zeitwächters war weder das absteigende Gewicht, das seine Antriebskraft bereitstellte, noch die Zahnräder (die es seit mindestens 1.300 Jahren gab), die die Kraft übertrugen; es war der Teil, der als Hemmung bezeichnet wurde. Diese Vorrichtung steuerte die Drehung der Räder und übertrug die Leistung, die erforderlich war, um die Bewegung des Oszillators aufrechtzuerhalten, des Teils, der die Geschwindigkeit regulierte, mit der der Zeitnehmer arbeitete . Der Erfinder der Uhrhemmung ist unbekannt.,
Einheitliche Stunden
OBWOHL DIE MECHANISCHE UHR eingestellt werden konnte, um zeitliche Stunden aufrechtzuerhalten, war sie natürlich geeignet, gleiche zu halten. Mit einheitlichen Stunden stellte sich jedoch die Frage, wann man anfangen sollte, sie zu zählen, und so entwickelten sich im frühen 14. Die Schemata, die den Tag in 24 gleiche Teile teilten, variierten je nach Beginn der Zählung: Italienische Stunden begannen bei Sonnenuntergang, babylonische Stunden bei Sonnenaufgang, astronomische Stunden am Mittag und große Uhrzeiten (für einige große öffentliche Uhren in Deutschland verwendet) um Mitternacht., Schließlich wurden diese und konkurrierende Systeme durch kleine Uhr ersetzt, oder Französisch, Stunden, die den Tag aufteilen, wie wir es derzeit tun, in zwei 12-Stunden-Perioden ab Mitternacht.
Während der 1580er Jahre erhielten Uhrmacher Aufträge für Zeitnehmer, die Minuten und Sekunden zeigten, aber ihre Mechanismen waren nicht genau genug, damit diese Brüche bis in die 1660er Jahre, als die Pendeluhr entwickelt wurde, in Zifferblätter aufgenommen werden konnten. Minuten und Sekunden ergeben sich aus den sexagesimalen Partitionen des Grades, die von babylonischen Astronomen eingeführt wurden., Das Wort Minute hat seinen Ursprung in der lateinischen prima minuta, der ersten kleinen Division; zweite kommt von secunda minuta, die zweite kleine Division. Die Aufteilung des Tages in 24 Stunden und von Stunden und Minuten in 60 Teile wurde in der westlichen Kultur so gut etabliert, dass alle Bemühungen, diese Anordnung zu ändern, fehlschlugen. Der bemerkenswerteste Versuch fand im revolutionären Frankreich in den 1790er Jahren statt, als die Regierung das Dezimalsystem annahm., Obwohl die Franzosen das Messgerät, den Liter und andere Basis-10-Maßnahmen erfolgreich eingeführt haben, dauerte das Angebot, den Tag in 10-Stunden aufzuteilen, die jeweils aus 100-Minuten und 100-Sekunden bestanden, nur 16-Monate.
Tragbare Uhren
SEIT JAHRHUNDERTEN nach der Erfindung der mechanischen Uhr reichte das periodische Läuten der Glocke in der Stadtkirche oder im Glockenturm aus, um den Tag für die meisten Menschen abzugrenzen. Jahrhundert wurden jedoch immer mehr Uhren für den Hausgebrauch hergestellt., Diejenigen, die sich den Luxus leisten konnten, eine Uhr zu besitzen, fanden es praktisch, eine zu haben, die von Ort zu Ort bewegt werden konnte. Innovatoren erreichten Portabilität, indem sie das Gewicht durch eine gewickelte Feder ersetzten. Die Spannung einer Feder ist jedoch nach dem Aufwickeln größer. Die Konkurrenz, die dieses Problem überwand, bekannt als Fusee (aus Fusus, dem lateinischen Begriff für Spindel), wurde von einem unbekannten mechanischen Genie wahrscheinlich zwischen 1400 und 1450 erfunden ., Diese kegelförmige Vorrichtung war durch eine Schnur mit dem Lauf der Feder verbunden: Wenn die Uhr gewickelt wurde und die Schnur vom Lauf auf den Rumpf gezogen wurde, kompensierte der abnehmende Durchmesser der Spirale des Rumpfes den zunehmenden Zug der Feder. Somit gleichte der Rumpf die Kraft der Feder auf den Rädern des Zeitnehmers aus.
Die Bedeutung des Rumpfes darf nicht unterschätzt werden: Er ermöglichte die Entwicklung der tragbaren Uhr sowie die spätere Entwicklung der Taschenuhr., Viele hochwertige, federgetriebene Zeitmesser, wie z. B. Marine Chronometer, enthielten dieses Gerät bis nach dem Zweiten Weltkrieg.
Pendel geraten in Schwung
IM 16.JAHRHUNDERT versuchten der dänische Astronom Tycho Brahe und seine Zeitgenossen, Uhren für wissenschaftliche Zwecke zu verwenden, doch selbst die besten waren immer noch zu unzuverlässig. Insbesondere Astronomen benötigten ein besseres Werkzeug, um den Transit von Sternen zu steuern und dadurch genauere Himmelskarten zu erstellen. Das Pendel erwies sich als der Schlüssel zur Steigerung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Zeitnehmer., Galileo Galilei, der italienische Physiker und Astronom, und andere vor ihm experimentierten mit Pendeln, aber ein junger niederländischer Astronom und Mathematiker namens Christiaan Huygens entwickelte 1656 die erste Pendeluhr am Weihnachtstag. Huygens erkannte die kommerzielle sowie die wissenschaftliche Bedeutung seiner Erfindung sofort, und innerhalb von sechs Monaten hatte ein lokaler Hersteller in Den Haag eine Lizenz zur Herstellung von Pendeluhren erhalten.
Huygens sah, dass ein Pendel, das einen Kreisbogen durchquerte, kleine Schwingungen schneller vollendete als große., Daher würde jede Änderung des Ausmaßes des Pendelschwungs dazu führen, dass die Uhr an Zeit gewinnt oder verliert. Huygens erkannte, dass es unmöglich war, eine konstante Amplitude (Fahrweg) vom Schwingen zum Schwingen aufrechtzuerhalten, und entwickelte eine Pendelaufhängung, die dazu führte, dass sich der Bob eher in einem zykloidförmigen als in einem kreisförmigen Bogen bewegte. Dies ermöglichte es, unabhängig von seiner Amplitude in derselben Zeit zu schwingen . Pendeluhren waren etwa 100-mal so genau wie ihre Vorgänger und reduzierten einen typischen Gewinn oder Verlust von 15 Minuten pro Tag auf etwa eine Minute pro Woche., Die Nachricht von der Erfindung verbreitete sich schnell, und 1660 entwickelten englische und französische Handwerker ihre eigenen Versionen dieses neuen Zeitwächters.
Das Aufkommen des Pendels erhöhte nicht nur die Nachfrage nach Uhren, sondern führte auch zu deren Entwicklung als Möbel. Bald tauchten nationale Stile auf: Englische Hersteller entwarfen das Gehäuse für das Uhrwerk rund um die Uhr; Im Gegensatz dazu legten die Franzosen mehr Wert auf die Form und Dekoration des Gehäuses., Huygens hatte jedoch wenig Interesse an diesen Moden und widmete einen Großteil seiner Zeit der Verbesserung des Geräts sowohl für astronomische Zwecke als auch für die Lösung des Problems, Längengrade auf See zu finden.
Innovatives Uhrwerk
1675 entwickelte HUYGENS seine nächste große Verbesserung, die spiralförmige Ausgleichsfeder. So wie die Schwerkraft die schwingende Schwingung eines Pendels in Uhren steuert, reguliert diese Feder die Drehschwingung eines Waagenrades in tragbaren Zeitmessern. Ein Ausgleichsrad ist eine fein ausbalancierte Scheibe, die sich vollständig in die eine und dann in die andere Richtung dreht und den Zyklus immer wieder wiederholt ., Die spirale balance frühling revolutioniert die genauigkeit der uhren, so dass sie zu halten zeit zu innerhalb einer minute ein tag. Dieser Fortschritt löste einen fast sofortigen Anstieg des Marktes für Uhren aus, die jetzt nicht mehr typischerweise an einer Kette um den Hals getragen wurden, sondern in einer Tasche getragen wurden, eine völlig neue Mode in der Kleidung.
Etwa zur gleichen Zeit hörte Huygens von einer wichtigen englischen Erfindung., Die Ankerhemmung, im Gegensatz zu der Verge-Hemmung, die er in seinen Pendeluhren verwendet hatte, erlaubte es dem Pendel, in einem so kleinen Bogen zu schwingen, dass die Aufrechterhaltung eines zykloidalen Weges unnötig wurde. Darüber hinaus machte diese Hemmung die Verwendung eines langen, sekundenschlagenden Pendels praktisch und führte so zur Entwicklung eines neuen Gehäusedesigns. Die Longcase-Uhr, die seit 1876 allgemein als Großvater-Uhr bekannt ist (nach einem Lied des Amerikaners Henry Clay), begann sich als einer der beliebtesten englischen Stile zu entwickeln., Longcase uhren mit anker hemmungen und lange pendel können halten zeit zu innerhalb von ein paar sekunden eine woche. Der berühmte englische Uhrmacher Thomas Tompion und sein Nachfolger George Graham modifizierten später die Ankerhemmung, um ohne Rückstoß zu arbeiten. Dieses verbesserte Design, Deadbeat Escapement genannt, wurde für die nächsten 150 Jahre zum am weitesten verbreiteten Typ in der Präzisionszeitmessung.
Lösung des Längenproblems
ALS das ROYAL OBSERVATORY in Greenwich, England, 1675 gegründet wurde, bestand ein Teil seiner Charta darin, den gewünschten Längengrad von Orten zu finden., Der erste Astronom Royal, John Flamsteed, verwendete Uhren mit Ankerhemmungen, um die genauen Momente zu bestimmen, in denen Sterne den Himmelsmeridian überquerten, eine imaginäre Linie, die die Pole der Himmelssphäre verbindet und den Punkt nach Süden am Nachthimmel definiert. Dies ermöglichte es ihm, genauere Informationen über Sternpositionen zu sammeln, als dies bisher durch Winkelmessungen mit Sextanten oder Quadranten allein möglich gewesen wäre.,
Obwohl Navigatoren ihren Breitengrad (ihre Position nördlich oder südlich des Äquators) auf See durch Messung der Höhe der Sonne oder des Polestars finden konnten, bot der Himmel keine so einfache Lösung, um Längengrade zu finden. Stürme und Strömungen verwechselten oft Versuche, Distanz und Richtung über Ozeane hinweg zu verfolgen. Die daraus resultierenden Navigationsfehler kosten Seefahrernationen teuer, nicht nur bei längeren Reisen, sondern auch bei Verlust von Menschenleben, Schiffen und Fracht., Die Schwere dieser Zwangslage wurde 1707 der britischen Regierung nach Hause gebracht, als ein Admiral der Flotte und mehr als 1,600 Seeleute in den Wracks von vier Schiffen der Royal Navy vor der Küste der Scilly-Inseln ums Leben kamen. So bot Großbritannien 1714 durch einen Gesetzentwurf des Parlaments erhebliche Preise für praktische Lösungen für die Suche nach Schiffen auf See an., Der größte Preis, 20,000 (was heute etwa 12 Millionen entspricht), würde dem Erfinder eines Instruments verliehen, das die Länge eines Schiffes innerhalb eines halben Grades oder 30 Seemeilen bestimmen könnte, wenn es am Ende einer Reise zu einem Hafen in Westindien berechnet wird, dessen Länge mit bewährten landbasierten Methoden genau ermittelt werden kann.
Die große Belohnung zog eine Flut von harebrained Schemes an. Daher hielt der Verwaltungsrat, der zur Überprüfung vielversprechender Ideen ernannte Ausschuss, mehr als 20 Jahre lang keine Sitzungen ab., Zwei Ansätze waren jedoch seit langem als theoretisch fundiert bekannt. Die erste, die so genannte Lunar-Distance-Methode, beinhaltete genaue Beobachtungen der Mondposition in Bezug auf die Sterne, um die Zeit an einem Referenzpunkt zu bestimmen, von dem aus die Länge gemessen werden konnte; Die andere erforderte eine sehr genaue Uhr, um die gleiche Bestimmung vorzunehmen. Da sich die Erde alle 24 Stunden oder 15 Grad in einer Stunde dreht, stellt eine zweistündige Zeitdifferenz einen Längenunterschied von 30 Grad dar., Die scheinbar überwältigenden Hindernisse für die genaue Zeit auf See-darunter die oft heftigen Bewegungen von Schiffen, extreme Temperaturänderungen und Schwankungen der Schwerkraft in verschiedenen Breiten-veranlassten den englischen Physiker Isaac Newton und seine Anhänger zu der Annahme, dass die Monddistanz-Methode, obwohl problematisch, war die einzige praktikable Lösung.
Newton war jedoch falsch. Im Jahr 1737 traf sich der Vorstand schließlich zum ersten Mal, um die Arbeit eines unwahrscheinlichsten Kandidaten, eines Yorkshire Carpenter namens John Harrison, zu diskutieren., Harrisons sperriger Längenmesser war auf einer Reise nach Lissabon eingesetzt worden und hatte sich auf der Rückreise bewährt, indem er die tote Abrechnung des Navigators der Schiffslänge um 68 Meilen korrigierte. Sein Schöpfer war jedoch unzufrieden. Anstatt den Vorstand um einen westindischen Prozess zu bitten, bat er um finanzielle Unterstützung für den Bau einer verbesserten Maschine. Nach zwei Jahren Arbeit, immer noch unzufrieden mit seiner zweiten Anstrengung, begann Harrison eine dritte und arbeitete 19 Jahre lang daran., Aber als es zum Testen bereit war, erkannte er, dass sein vierter Marine Timekeeper, eine Uhr mit fünf Zoll Durchmesser, die er gleichzeitig entwickelt hatte, besser war. Auf einer Reise nach Jamaika im Jahr 1761 leistete Harrisons übergroße Uhr eine gute Leistung, um den Preis zu gewinnen, aber der Vorstand weigerte sich, ihm seine Fälligkeit ohne weitere Beweise zu geben. Ein zweiter Seeversuch im Jahr 1764 bestätigte seinen Erfolg. Harrison wurde widerwillig 10.000 gewährt. Erst als König Georg III. 1773 intervenierte, erhielt er das restliche Preisgeld. Harrisons Durchbruch inspirierte weitere Entwicklungen., Um 1790 wurde der Marine-Chronometer so verfeinert, dass sein grundlegendes Design nie geändert werden musste.
Massenproduzierte Uhren
UM die JAHRHUNDERTWENDE waren Uhren und Uhren relativ genau, aber sie blieben teuer. Zwei Investoren in Waterbury, Conn, erkennen den potenziellen Markt für einen kostengünstigen Zeitnehmer., ergreifen. 1807 gaben sie Eli Terry, einem Uhrmacher im nahe gelegenen Plymouth, einen Dreijahresvertrag zur Herstellung von 4.000 Longcase-Uhrwerken aus Holz., Eine erhebliche Anzahlung ermöglichte es Terry, das erste Jahr der Herstellung von Maschinen für die Massenproduktion zu widmen. Durch die Herstellung austauschbarer Teile schloss er die Arbeiten im Rahmen der Vertragsbedingungen ab.
Einige Jahre später entwarf Terry eine Holzwerk-Regaluhr mit den gleichen Volumenproduktionstechniken. Im Gegensatz zum Longcase-Design, bei dem der Käufer ein Gehäuse separat kaufen musste, war Terrys Regaluhr vollständig in sich geschlossen. Der Kunde musste es nur auf ein ebenes Regal stellen und aufwickeln., Für die relativ bescheidene Summe von 15 konnten sich viele Durchschnittsmenschen jetzt eine Uhr leisten. Diese Leistung führte zur Gründung der renommierten Connecticut-Uhrmacherindustrie.Jahrhundert nutzten Städte in den USA und Europa die Sonne, um die Ortszeit zu bestimmen. Zum Beispiel, weil der Mittag in Boston etwa drei Minuten vor der Messe in Worcester stattfindet. Bostons Uhren wurden etwa drei Minuten vor denen in Worcester eingestellt., Der Ausbau des Schienennetzes erforderte jedoch einen einheitlichen Zeitstandard für alle Bahnhöfe entlang der Strecke. Astronomische Observatorien begannen, die genaue Zeit per Telegraph an die Eisenbahnunternehmen zu verteilen. Der erste öffentliche Zeitdienst, der 1851 eingeführt wurde, basierte auf Taktschlägen, die vom Harvard College Observatory in Cambridge, Mass, verdrahtet wurden. Das Royal Observatory stellte seinen Zeitdienst im nächsten Jahr vor und schuf eine einheitliche Standardzeit für Großbritannien.
Die USA gründeten 1883 vier Zeitzonen., Bis zum nächsten Jahr hatten die Regierungen aller Nationen die Vorteile eines weltweiten Zeitstandards für Navigation und Handel anerkannt. Auf der 1884 International Meridian Conference in Washington, D. C., wurde der Globus in 24 Zeitzonen unterteilt. Die Unterzeichner wählten das Royal Observatory als Hauptmeridian (Null Grad Länge, die Linie, von der aus alle anderen Längengrade gemessen werden), zum Teil, weil zwei Drittel der weltweiten Schifffahrt bereits die Greenwich-Zeit für die Navigation nutzten.,
Uhren für die Massen
VIELE UHRMACHER dieser Zeit erkannten, dass der Markt für Uhren den für Uhren weit übersteigen würde, wenn die Produktionskosten gesenkt werden könnten. Das Problem der Massenfertigung von austauschbaren Teilen für Uhren war jedoch wesentlich komplizierter, weil die Präzision, die bei der Herstellung der notwendigen miniaturisierten Komponenten gefordert wurde, so viel größer war., Jahrhunderts in Europa Verbesserungen in der Uhrenherstellung eingeführt worden waren, erstickten die Befürchtungen der europäischen Uhrmacher, den Markt zu sättigen und die Arbeitsplätze ihrer Arbeitnehmer durch den Verzicht auf traditionelle Praktiken zu gefährden, die meisten Gedanken über die Einführung von Maschinen zur Herstellung austauschbarer Uhrenteile.
Nachdem amerikanische Uhrmacher nicht in der Lage zu sein schienen, mit ihren Kollegen in Europa, die den Markt in den späten 1840er Jahren kontrollierten, zu konkurrieren, traf sich ein Uhrmacher in Maine namens Aaron L. Dennison mit Edward Howard, dem Betreiber einer Uhrenfabrik in Roxbury, Mass.,, um Massenproduktionsmethoden für Uhren zu diskutieren. Howard und sein Partner gaben Dennison Raum zum Experimentieren und Entwickeln von Maschinen für das Projekt. Bis zum Herbst 1852 waren 20 Uhren unter Dennisons Aufsicht fertiggestellt worden. Seine Arbeiter fertigten im folgenden Frühjahr 100 Uhren an, ein Jahr später wurden 1.000 weitere produziert. Zu dieser Zeit erwiesen sich die Produktionsstätten in Roxbury als zu klein, so dass die neu benannte Boston Watch Company nach Waltham, Mass, zog., wo bis Ende 1854 36 Uhren pro Woche zusammengebaut wurden.,
Die amerikanische Waltham Watch Company, wie sie schließlich bekannt wurde, profitierte stark von einer großen Nachfrage nach Uhren während des Bürgerkriegs, als die Streitkräfte der Union sie zur Synchronisierung von Operationen einsetzten. Verbesserungen der Fertigungstechniken haben die Produktion weiter angekurbelt und die Preise gesenkt. In der Zwischenzeit bildeten sich andere US-Unternehmen in der Hoffnung, einen Teil des aufkeimenden Handels zu erobern. Die Schweizer, die zuvor die Branche dominiert hatten, waren besorgt, als ihre Exporte in den 1870er Jahren einbrachen., Der Ermittler, den sie nach Massachusetts schickten, stellte fest, dass nicht nur die Produktivität in der Waltham-Fabrik höher war, sondern auch die Produktionskosten geringer waren. Selbst von einigen der minderwertigen amerikanischen Uhren war zu erwarten, dass sie eine recht gute Zeit haben. Die Uhr war endlich ein für die Massen zugängliches Gut.
Weil Frauen im 19. Jahrhundert Armbanduhren getragen hatten, galten Armbanduhren lange als feminine Accessoires. Während des Ersten Weltkriegs wurde die Taschenuhr jedoch so modifiziert, dass sie am Handgelenk festgeschnallt werden konnte, wo sie leichter auf dem Schlachtfeld zu sehen war., Mit Hilfe einer umfangreichen Marketingkampagne hat sich die maskuline Mode für Armbanduhren nach dem Krieg durchgesetzt. Mechanische Armbanduhren mit Automatikaufzug traten in den 1920er Jahren auf.
Hochpräzise Uhren
ENDE des 19. Jahrhunderts entwickelte Siegmund Riefler aus München ein radikal neues Reglerdesign-einen hochpräzisen Zeitmesser, der als Maßstab für die Steuerung anderer diente., Untergebracht in einem Teilvakuum, um die Auswirkungen des Luftdrucks zu minimieren, und ausgestattet mit einem Pendel, das weitgehend von Temperaturschwankungen unberührt blieb, erreichten Rieflers Regler eine Genauigkeit von einer Zehntelsekunde pro Tag und wurden so von fast jedem astronomischen Observatorium übernommen.
Weitere Fortschritte kamen einige Jahrzehnte später, als der englische Eisenbahningenieur William H. Shortt eine sogenannte freie Pendeluhr entwarf, die angeblich die Zeit auf etwa eine Sekunde pro Jahr hielt., Shortts System enthielt zwei Pendeluhren, einen Master (in einem evakuierten Tank untergebracht) und den anderen Slave (der die Zeitzifferblätter enthielt). Alle 30 Sekunden gab die Slave-Uhr einen elektromagnetischen Impuls an das Master-Clock-Pendel, das somit nahezu frei von mechanischen Störungen war und wiederum von diesem reguliert wurde.
Obwohl kurze Uhren Rieflers als Observatoriumsregulatoren in den 1920er Jahren zu verdrängen begannen, war ihre Überlegenheit von kurzer Dauer. 1928 Warren A., Marrison, ein Ingenieur bei Bell Laboratories in New York, entdeckte eine äußerst gleichmäßige und zuverlässige Frequenzquelle, die für die Zeitmessung ebenso revolutionär war wie das Pendel 272 Jahre zuvor. Ursprünglich für den Einsatz im Rundfunk entwickelt, vibriert der Quarzkristall mit einer sehr regelmäßigen Rate, wenn er von einem elektrischen Strom angeregt wird . Die ersten Quarzuhren, die 1939 am Royal Observatory installiert wurden, variierten nur um Zweitausendstelsekunden pro Tag. Bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs hatte sich diese Genauigkeit alle 30 Jahre auf eine Sekunde verbessert.,
Die Quarzkristalltechnologie blieb jedoch auch nicht lange der führende Frequenzstandard. Bis 1948 hatten Harold Lyons und seine Mitarbeiter am National Bureau of Standards in Washington, DC, die erste Atomuhr auf einer weitaus präziseren und stabileren Quelle der Zeitmessung basiert; die natürliche Resonanzfrequenz eines Atoms, die periodische Schwingung zwischen zwei seiner Energiezustände . Nachfolgende Experimente in den USA und England in den 1950er Jahren führten zur Entwicklung der Cäsium-Strahl-Atomuhr., Heute liefern die gemittelten Zeiten von Cäsiumuhren in verschiedenen Teilen der Welt die Standardfrequenz für die koordinierte Weltzeit, die eine Genauigkeit von besser als einer Nanosekunde pro Tag aufweist.Jahrhunderts wurde der siderische Tag, die Periode der Erdrotation auf seiner Achse in Bezug auf die Sterne, verwendet, um die Standardzeit zu bestimmen. Jahrhundert vermutet worden war, dass die axiale Rotation unseres Planeten nicht ganz konstant war., Der Anstieg von Cäsiumuhren, die Diskrepanzen im Erdspin messen können, bedeutete jedoch, dass eine Änderung notwendig war. Eine neue Definition der zweiten, basierend auf der Resonanzfrequenz des Cäsiumatoms, wurde 1967 als neue Standardeinheit der Zeit angenommen.
Die genaue Messung der Zeit ist für die Wissenschaft von so grundlegender Bedeutung, dass die Suche nach noch größerer Genauigkeit weitergeht., Aktuelle und kommende Generationen von Atomuhren, wie der Wasserstoff-Maser (ein Frequenzoszillator), der Cäsium-Brunnen und insbesondere die optische Uhr (beide Frequenzdiskriminatoren), werden voraussichtlich eine Genauigkeit (genauer gesagt eine Stabilität) von 100 Femtosekunden (100 Quadrillionstel Sekunde) über einen Tag liefern .
Obwohl sich unsere Fähigkeit, Zeit zu messen, in Zukunft sicherlich verbessern wird, wird nichts daran ändern, dass es das einzige ist, von dem wir nie genug haben werden.
DER AUTOR
William J. H., Andrewes ist Museumsberater und Hersteller von Präzisions-Sonnenuhren, der sich seit mehr als 30 Jahren auf die Geschichte der Zeitmessung spezialisiert hat. Er hat an mehreren wissenschaftlichen Institutionen gearbeitet, darunter an der Harvard University. Andrewes schrieb nicht nur Artikel für populäre und akademische Zeitschriften, sondern bearbeitete auch die Suche nach Longitude und schrieb zusammen mit Dava Sobel die illustrierte Longitude. Zu seinen früheren Ausstellungen gehört die Kunst des Zeitnehmers in der Frick Collection in New York City.