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RWTH-Schreibzentrum

Endlich präzise über die Weltmeere

11. September 2017 | von

Erneut hat es ein Text von unserem „Oberseminaler“ Jonas van Bebber in die AZ/AN geschafft. Wir freuen uns!


Wer war eigentlich John Harrison? Die spannende Geschichte eines Uhrmachers, der die Seefahrt revolutionierte, indem er das Längengradproblem löste. Der frustrierende Wettkampf gegen einen mächtigen Feind und das Ringen um ein Preisgeld.

Er wird am 24. März 1693 geboren, ist Tischler, Erfinder und autodidaktischer Uhrmacher: John Harrison. Mitte des 18. Jahrhunderts löst er das Längengradproblem: Als Erster macht der Engländer das Objekt Uhr seetauglich. Das für die Navigation noch ungewöhnliche Hilfsmittel ermöglicht die zuverlässige Bestimmung der geografischen Länge, was zuvor selbst für erfahrene Seeleute ein Problem war. Sein ganzes Leben entwickelt Harrison die Uhr weiter und tritt in einem frustrierenden Wettkampf gegen einen mächtigen Feind und wissenschaftliche Eliten an, die seine Leistung nicht anerkennen wollen.

22. Oktober 1707: Vier britische Kriegsschiffe kehren nach einer Seeschlacht zurück nach England. Die Schlacht ist gewonnen, die Freude auf die Heimat groß. Aber die Orientierung ist verloren, die wahren Positionen der Schiffe sind anders als berechnet. Vor den Scilly-Inseln an der Südwestspitze Englands laufen die Schiffe auf Grund. Auf einen Schlag sterben fast 2000 Seeleute. Die Regierungen der Seefahrernationen sind wachgerüttelt. Es muss eine Lösung für das Navigationsproblem her, wenn nötig mit Hilfe von Wettbewerben und ausgeschriebenen Preisgeldern.

Geübte Seemänner sind zur Zeit von Christoph Kolumbus (1451-1506) fähig, den aktuellen Breitengrad ausreichend genau zu bestimmen. Sie nutzen den Sonnenstand oder bestimmen die Höhen von bekannten Sternen über dem Horizont. Aber die Positionsbestimmung ist komplex: Komplizierte Beobachtungsinstrumente und präzise Messungen sind dabei nötig. Längengrade lassen sich anschließend nur mit aufwendigen Berechnungen bestimmen.

In der Folgezeit werden Breiten abgesegelt; oft ungewiss, ob man weiter nach Osten oder Westen manövrieren soll. Schiffe verunglücken oder verlieren sich in den Weiten der Ozeane. Viele Menschen verhungern, verdursten und ertrinken. Der wirtschaftliche Schaden ist groß. Das britische Parlament schreibt 1714 einen legendären Preis aus: Im Longitude Act werden 20 000 Pfund für eine „praktikable und nützliche Methode“ versprochen, mit der eine genaue Längengradbestimmung möglich ist. Ein einfacher Arbeiter lebt zu der Zeit von zehn Pfund im Jahr.

Für den Uhrmacher und talentierten Feinmechaniker John Harrison ist klar, dass eine präzise seetaugliche Uhr die Lösung des Längengradproblems sein kann. Mit der mitgeführten Zeit des Heimathafens – etwa der Greenwich-Zeit – und mit der Ortszeit auf See, die die Seeleute nach herkömmlichen Verfahren bestimmen, ist die Position schnell auszumachen. Die Zeitdifferenz lässt sich in einen Drehwinkel der Erde umrechnen, die Länge bezogen auf Greenwich damit feststellen. Ist die auf dem Schiff bestimmte Ortszeit zum Beispiel drei Stunden hinter der Greenwich-Zeit, so befindet sich die Mannschaft 45 Grad westlich vom Nullmeridian. Denn pro Stunde dreht sich die Erde beständig um 15 Grad weiter.

Harrison tüftelt über Jahre an Präzisionszeitmessern. Er ist der Erfinder des Bimetall-Streifens und verwendet in seinen Uhren neuartige Mechanismen und Federn, die den Rhythmus vorgeben. Manche Konstruktionen müssen nicht mehr geölt werden und laufen während des Aufziehens konstant weiter. Sie trotzen Temperaturschwankungen und Erschütterungen auf See. 1759 präsentiert Harrison der Längengradkommission seine vierte und berühmteste Konstruktion – die H4. Mit knapp drei Pfund Gewicht und einem Durchmesser von 13,2 Zentimetern ist sie besonders kompakt.

Viele Gelehrte stehen Harrisons Idee kritisch gegenüber. Nur Himmel und Sterne können und sollen den Weg weisen, so die Meinung der Mehrheit. Als verhasster Feind steht Harrison der Brite Nevil Maskelyne gegenüber, der eine Monddistanz-Methode für die Navigation entwickelt: Auch mit vorausberechneten Abständen zwischen Mond, Sonne und Erde für bestimmte Uhrzeiten lassen sich Positionen bestimmen. Das Verfahren ist jedoch aufwendig und erfordert neben akkuraten Messungen viel Zeit für Berechnungen.

Nur fünf Sekunden verloren

Die erste große Testfahrt führt die H4 1762 über den Atlantik nach Port Royal. Kommissionsvertreter John Robinson stellt die lokale Ortszeit mit seinen Messinstrumenten fest und erkennt, dass die Uhr während der 81-tägigen Atlantiküberquerung nur fünf Sekunden verloren hat. Bei einer zweiten Erprobungsfahrt lässt sich die geografische Länge auf zehn Meilen genau bestimmen; die Präzision ist damit dreimal so hoch, wie vom Longitude Act gefordert. Was für ein Erfolg!

Harrison müsste den Preis direkt erhalten. Aber alles kommt anders. Statt 20 000 Pfund bekommt er 1500 Pfund. Die Kommission würdigt die Leistung kaum und verkennt den Nutzen der neuen Idee. Es folgt ein bitterer Schlag: 1765 ist es Maskelyne, der zum neuen königlichen Astronom gekürt und nun – als Mitglied der Kommission – damit beauftragt ist, Harrisons Uhren zu testen.

Den königlichen Astronom interessiert seine eigene Navigationsmethode aber viel mehr: Ab 1765 veröffentlicht er insgesamt 49 Ausgaben seines schon zu Lebzeiten berühmten astronomischen Jahrbuchs „Nautical Almanac“, in dem die Seeleute berechnete Monddistanzen finden.

In „Längengradgesetzen“ ändert die Kommission die Regeln des Wettbewerbs mehrfach zu Ungunsten Harrisons ab und nutzt seine Gutmütigkeit aus. 1730 beugt er sich der Aufforderung, den Zusammenbau seines ersten Zeitmessers kleinschrittig vorzutragen. Später soll er alle gefertigten Chronometer abgeben und weitere bauen – ohne seine Baupläne, die die Kommission bereits an sich gerissen hat.

Ab und zu erhält Harrison geringe finanzielle Zuwendungen, auf die er mittlerweile angewiesen ist. Er verzweifelt zunehmend. Maskelyne steht plötzlich unangekündigt vor Harrisons Tür mit einem Erlass der Kommission. Zornig muss der Überraschte mit ansehen, wie seine Uhren in Beschlag genommen und rabiat aus dem eigenen Haus abtransportiert werden.

Harrisons Sohn William bittet 1772 den englischen König George III., die neueste Uhr seines gesundheitlich angeschlagenen Vaters – bereits die H5 – zu erproben. Der König stimmt zu und lässt den Zeitmesser an der Sternwarte zehn Wochen lang testen. Das Resultat lässt heute noch staunen: Nur eine Drittelsekunde verliert die H5 pro Tag. König George gibt einen langersehnten Lichtblick: „Harrison, ich werde dafür sorgen, dass Ihr zu Eurem Recht kommt!“ Der König verteidigt die Uhr nun vor den Verfechtern der Monddistanz-Methode. Harrison appelliert an die Minister des Parlaments und trägt seinen Wunsch nach Anerkennung vor. Die Wettbewerbskommission bleibt stur, vom Parlament aber erhält er knapp das restliche Preisgeld. Es ist ein schwacher Trost. Maskelyne reibt sich indessen die Hände – die Bedingungen für den Längengradpreis werden erneut verschärft. Und der offizielle Preis wird nie vergeben.

Mehr und mehr Seefahrer aber lassen sich vom großen Nutzen der Chronometer überzeugen. James Cook führt auf seiner zweiten Reise 1772 eine Kopie von Harrisons H4 mit und berichtet begeistert: „Die Uhr war unser treuer Führer durch alle Widrigkeiten des Klimas.“ Harrisons Idee gibt den Takt weiter vor und erobert die Welt mit der Seefahrt. Der Autodidakt begründet mit seinen Präzisionszeitmessern das Feinmechanikhandwerk in England, das bei der industriellen Revolution eine Schlüsselrolle spielt. Es ist ein Grundstein für die heutige wirtschaftliche Macht Europas in der Welt.

INFOS
  • Geboren wurde John Harrison am 24. März 1693 und dann getauft am 31. März in Foulby im britischen Yorkshire. Der gelernte Tischler war ein Autodidakt und talentierter Feinmechaniker. Schon zu Lebzeiten galt er unter Uhrmachern als Genie. Seine Erfindungen sind auch heute wichtige Bestandteile moderner Chronometer – zum Beispiel die Bimetall-Streifen oder der „Grasshopper“-Taktgeber-Mechanismus. Harrison heiratete zwei Mal und war Vater dreier Kinder. Am 24. März 1776 starb er in London.
  • Mit dem Äquator bietet die Natur eine besondere Referenz für die geografische Breite an: Auf dieser Linie sind die Abstände zur Drehachse der Erde maximal. Für die Längengrade gibt es keine solche ausgezeichnete Linie. Erst 1884 einigen sich 26 Nationen auf der Meridiankonferenz in Washington, D.C., darauf, dass die Referenzlinie für die Längengrade – der Nullmeridian – durch das englische Greenwich verlaufen soll. Es ist vor allem ein Vermächtnis Nevil Maskelynes, der für seine Monddistanz-Berechnungen immer Greenwich als Referenz wählt, den Ort der königlichen Sternwarte.

 

 



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