Fahrten des Kolumbus

2.5.5.2. Die Chronometer-Methode
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Diese Methode ist sehr einfach. Mit einer Uhr, die über ein Jahr lang unter Seebedingungen
die GMT anzeigt, wird die Zeit eines in GMT-Zeit für den Ort Greenwich tabellierten
Himmelsereignisses gemessen, beispielsweise die Zeit des Meridiandurchganges
eines Fixsternes. Erfolgt dieser Durchgang in Greenwich um 21 Uhr GMT, auf dem
Schiff dagegen um 23 Uhr GMT, so befindet man sich 2 Stunden westlich von Greenwich,
also auf (rund) 30 Grad West.
Die Schwierigkeit bestand darin, eine derart verläßliche Uhr zu konstruieren, wobei vor
allem vier Probleme zu lösen waren; als schwingendes System kam natürlich nur eine
Unruh in Frage.
1. Das in das Uhrwerk eingekoppelte Drehmoment muß während des Ablaufens der
Uhr konstant bleiben. Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß man das Federhaus
über eine Kette mit dem Uhrwerk verbindet, wobei die Kette auf einen Konus aufgerollt
ist. Beim Ablaufen der Uhr wird die Kette von der Spitze her abgerollt, wobei
der Hebel und damit das Drehmoment zunimmt. Da gleichzeitig die Federkraft der
sich entspannenden Feder abnimmt, läßt sich bei geeigneter Form des Kegels ein
konstantes Drehmoment realisieren. Man bezeichnet diese Konstruktion als „Stackfred“
(Abb.35).
2. Die Schwingung der Unruh muß temperaturunabhängig sein. Dies erreicht man
durch eine „geschlitzte“ Unruh, wobei die beiden „Arme“ als Bimetallstreifen ausgebildet
sind. Bei Zunahme der Temperatur nimmt der Durchmesser der Unruh zu
und die Uhr läuft langsamer. Gleichzeitig biegen sich die Arme nach innen, und die
Uhr läuft schneller. Wiederum läßt sich bei geeigneter Dimensionierung eine vollständige
Kompensation beider Effekte erreichen (Abb.36).
3. Eine Unruh besitzt nur dann eine konstante Schwingungsfrequenz, wenn sie möglichst
vollständig vom Uhrwerk getrennt arbeitet, die erforderliche Krafteinkopplung
also zeitlich so kurz wie nur möglich bemessen ist. Dies wurde durch eine
spezielle Hemmung, die „Chronometer-Hemmung“, erreicht (engl. grasshopperescapement),
die sich, wie hier nicht weiter erläutert werden soll, erheblich von der
wohlbekannten Anker-Hemmung unterscheidet.
4. Störend wirken sich alle Arten von Schmiermitteln auf den Gang einer Uhr aus, da
sie bei Temperaturerhöhung dünnflüssiger werden (die Uhr geht dann vor), im Laufe
von Monaten jedoch verharzen (die Uhr geht nach). Man löste das Problem durch
schmiermittelfreie Rubinlager.
Eine Reihe weiterer mechanischer Rafinessen verbesserten zusätzlich die Ganggenauigkeit.
Das erste brauchbare Chronometer wurden von dem englischen Uhrmacher Harris gebaut
(1735), zwei weitere folgten. Diese über 50 Pfund schweren „Seeuhren“ sind noch
heute im „Old Royal Observatory“ zu bewundern. Die vierte „Seeuhr“ hatte dann schon
die Form einer handgroßen Taschenuhr, ganz so wie entsprechende Geräte seines Konkurrenten
Kendall. Im Laufe seines Lebens erhielt Harris nach und nach die ausgelobte
Summe von 20000 £.
Angemerkt sei, daß kein noch so gutes Chronometer auf Dauer die GMT anzeigt, denn
jedes Chronometer geht etwas vor oder nach. Dies ist jedoch so lange belanglos, wie