Hier sei auch noch ein Wort gesagt über die Kompensation bei feinen Taschenuhren. Die Unruhe ist an zwei gegenüberliegenden Stellen durchschnitten und besteht wie beim Rostpendel aus zwei verschiedenen Metallen, welche streifenförmig miteinander verlötet sind. Vergl. [Fig. 60]. Ein diametral verlaufender Steg verbindet die beiden Hälften des Schwungringes der Unruhe. Gewöhnlich wird Messing und Stahl verwendet. Bildet nun das Metall mit der größeren Wärmeausdehnung die Außenseite, so dehnt bei steigender Temperatur die Unruhe sich zwar aus, aber die Lappen krümmen sich nach innen, so daß der Schwerpunkt der schwingenden Massen dem Mittelpunkte etwas näher rückt; dadurch werden aber die Schwingungen beschleunigt. Umgekehrt verläuft der Vorgang bei Temperaturerniedrigung. Die Formänderungen in irgend einem Sinne gleichen sich also bei richtig gewählten Verhältnissen aus: die Unruhe ist kompensiert. Gewöhnlich sind am Umfange des Metallreifens noch kleine Schrauben angebracht, welche die Schwerpunktslage der beiden Ringhälften regeln. Ihre genaue Einstellung ist eine sehr langwierige und beschwerliche Arbeit. Aus letzterem ergibt sich auch, daß bei gewöhnlichen Ankeruhren die Kompensation nur zum Scheine angebracht ist, da ein so feiner Mechanismus bei dem niedrigen Preise dieser Uhren sich nicht lohnen würde.
5. Die Chronometer.
Mit diesem Namen („Zeitmesser”) wird eigentlich jede Uhr bezeichnet; es hat sich aber jetzt dieser Ausdruck ausschließlich eingebürgert für jene feinsten Federuhren, welche gegen Temperatur- und Lageänderungen etc. möglichst unempfindlich sein sollen bei hervorragend genauem Gange. Sie dienen besonders den Zwecken der Schifffahrt und Astronomie. Die Chronometer werden in zwei Ausführungen gebaut: in großem Maßstabe, als sogenannte Box-Chronometer und in kleinerer Form, als Taschenchronometer.
Da Pendeluhren zur See selbstverständlich nicht brauchbar sind, eine Uhr aber doch erwünscht und notwendig ist, so treffen wir schon frühe auf Versuche zur Herstellung genau gehender Zeitmesser behufs Ortsbestimmung auf dem Ozean. Es ist das die berühmte Frage der Längenbestimmung auf offenem Meer.
Während die alten Völker sich vorzugsweise auf Küstenfahrten beschränken mußten, durchfurcht das moderne Schiff alle Meere mit täglich wachsender Geschwindigkeit und einer Sicherheit, als ob es von unsichtbarer Hand dem Ziele zugesteuert würde. Außer dem Berufsseefahrer, oder denjenigen Lesern, welche in der mathematischen Geographie bewandert sind, wissen wohl die wenigsten Menschen, wie es möglich ist, jeden Augenblick den Ort des Schiffes zu bestimmen. Es hat tatsächlich auch lange gedauert, bis diese Aufgabe befriedigend gelöst war, und nur unter steter Beihilfe von Wissenschaft und Kunstfertigkeit ist sie endlich gelungen. — Unzweideutig ist die Lage eines Punktes auf unserer Erde bestimmt, durch Angabe seiner geographischen Breite und Länge. Die Breite läßt sich am leichtesten feststellen, da sie immer gleich dem Bogenabstand des Poles vom Horizont (Polhöhe) ist. Segelt der Schiffer nach Norden, so heben sich die zugewandten Sterne scheinbar immer mehr; diese wechselnde Stellung bietet nun ein Mittel, die geographische Breite, d. h. den Abstand vom Aequator zu messen. Zum gleichen Ziele führen auch Messungen der Sonnenhöhe, wenn sie durch den Meridian geht u. s. w.
Bedeutend schwieriger ist es jedoch, den Längengrad zu bestimmen, d. h. den Abstand des Meridians des Beobachters vom Meridian eines bestimmten festen Punktes. Als Ausgangspunkt der Zählung wird jetzt auf allen Seekarten Greenwich angenommen, nur die Franzosen beziehen sie auf den Meridian von Paris (Paris liegt 2° 20′ 14″ östlich von G.). Da unsere Erde sich mit der größten Regelmäßigkeit in 24 Stunden einmal um die eigene Achse dreht, so ist es klar, daß auf eine Stunde Zeit 15 Längengrade kommen, also 4 Minuten auf einen Grad u. s. w. Ebenso leicht begreifen wir, daß östlich gelegene Orte früher Mittag haben als westliche, daß also bei einer Reise von Westen nach Osten parallel zum Aequator, die Uhr des Reisenden beständig zurückbleiben muß, auf einen Grad Längendifferenz um 4 Minuten, ebenso viel geht sie voraus bei einer Bewegung im entgegengesetzten Sinne. Nun verstehen wir auch, wie die Bestimmung der Länge mit Hilfe einer genau gehenden Uhr möglich wird. Wurde, um ein Beispiel anzuführen, die Schiffsuhr bei der Abreise genau nach Greenwicher Zeit gerichtet, und zeigt sie irgendwo am Mittag statt 12 Uhr, wie die betreffende Ortsuhr, z. B. 2 Uhr, so ist die Sonne schon vor 2 Stunden durch den Meridian von Greenwich gegangen; wir befinden uns folglich um so viele Grade westlich von diesem Punkte, als die Sonne in der Zeit von zwei Stunden durchläuft, d. h. 30° westlich von Greenwich. Angesichts der Wichtigkeit des Seeverkehrs, der Verantwortung für so viele Menschenleben und auch des großen Kapitals, welches in unsern modernen Schiffskolossen steckt, ist es begreiflich, daß das größte Gewicht auf genaue Ortsbestimmungen gelegt wird und ebenso, daß Irrtümer in dieser Beziehung immer unangenehme, nicht selten gefährliche Folgen haben müssen. Daher das Interesse, welches schon seit mehreren Jahrhunderten dem Schiffschronometer zu teil geworden. Dieses Interesse mag es auch rechtfertigen, hier, bevor wir auf die eigentliche Schiffsuhr eingehen, kurz noch die Hauptmomente der Geschichte des Chronometers, oder des Längenproblems zu berühren.
Einer der ersten, welcher Uhren zur Längenbestimmung (auf dem Lande) vorschlug, war so viel bekannt, Rainer Gemma, aus Friesland.[82] Aber dieser gute Rat scheiterte aus Mangel an guten Uhren. Wie die Spanier versichern, hätte schon früher Alonso de Sta. Cruz in einem seither verloren gegangenen, Philipp II. gewidmeten Buche denselben Vorschlag gemacht; ebenso der Sohn des Christof Columbus, Don Hernando Colon. Letzterer könnte als der Vater dieser Idee bezeichnet werden. Der genannte spanische Herrscher soll auch für die Lösung des Problems einen Preis von 10000 Talern in Aussicht gestellt haben (nach heutigem Geldwert ca. 100000 Fr.). Die holländischen Staaten bestimmten anfangs des XVII. Jahrhunderts zum gleichen Zwecke die Summe von 30000 Gulden.[83] Auch Huygens beschäftigte sich mit dieser Aufgabe, ebenso Leibniz. In rechten Fluß kam die Frage aber erst, als England 1714 einen entscheidenden Schritt tat. In diesem Jahre wurde eine Kommission eingesetzt, an welcher neben andern auch der berühmte Newton teilnahm. Dieser unterzog in einer Denkschrift die bisherigen Methoden der Längenbestimmung einer Kritik und schloß mit dem Rate, zur Aufmunterung von Künstlern und Gelehrten einen Preis auszuschreiben. Dem wurde seitens der Regierung Folge gegeben, indem sie 10000 Pfund (200000 Mk.) bestimmte für denjenigen, welcher eine Methode erfände, um bei einer Fahrt von England nach Westindien die Länge bis auf 1 Grad, 15000 Pfund bis auf ⅔ und 20000 bis ½ Grad genau zu bestimmen. 1720 folgte Frankreich diesem Beispiele, indem es die gleiche Preisaufgabe stellte.
Der Mann nun, welcher die gestellte, gewiß nicht leichte Forderung erfüllte, und, wenn auch erst spät, den Preis erhielt, war Jean Harrison von Barrow, Grafschaft Lincoln (1693–1776), Sohn eines Zimmermanns und auf dem Gebiete der Uhrmacherkunst vollständiger Autodidakt. 1736 brachte er einen Chronometer zustande, welcher vorerst auf einem Flußschiff erprobt wurde. Später übernahm ihn ein englischer Schiffskapitän auf eine Fahrt nach Lissabon. Das Resultat war gut, so daß die Längenkommission ihn zu weiterem Schaffen ermutigte und eine Unterstützung gewährte. Nachdem Harrison noch zwei weitere Modelle angefertigt, erhielt er 1749 von der königlichen Akademie die goldene Copley-Medaille (diese drei Uhren werden als kostbare Urkunden zur Geschichte der Zeitmessung im Observatorium zu Greenwich aufbewahrt).