Es ist kompliziert – Zeit und Navigation im 18

Eines der Schmuckstücke unserer Sammlung ist eine Erstausgabe von Ferdinand Berthouds Werk Essai sur L’horlogerie aus dem Jahr 1763 (Sie können ein Exemplar im Besitz des Getty Museums hier ansehen). Berthoudein bedeutender Uhrmacher in Paris, entwickelte seine eigene Version des Marinechronometersein bahnbrechendes Gerät, das es den Menschen ermöglichte, den Längengrad auf See zu bestimmen. Obwohl Berthouds Erfindung nicht als die erste gilt, ist sie Teil einer faszinierenden Geschichte.

Vor Mitte des 18. Jahrhunderts war die Navigation auf See ein ernsthaftes Problem. Jahrhunderts war die Navigation auf See ein ernsthaftes Problem. Seefahrer konnten ihren Breitengrad bestimmen, indem sie den Sonnenstand am Tag oder den Nordstern in der Nacht betrachteten, aber sie konnten den Längengrad nicht auf dieselbe Weise messen. Das war jahrhundertelang ein unlösbares Rätsel, aber die Seefahrer taten ihr Bestes, indem sie sich der Koppelnavigation bedienten, einer Form des Schätzens, die auf der Schätzung der Geschwindigkeit beruhte. Sie benutzten auch komplizierte Navigationstabellen und Himmelskarten, um den Längengrad zu ermitteln.

Die mathematische Methode erforderte eine enorme Menge an Berechnungen. In The Mariner’s Compass Rectified (1750) schreibt Andrew Wakely in seinem Vorwort über die Zusammenstellung der Daten für dieses Buch: “Meine Arbeit war so groß, dass ich fast in Ohnmacht fiel.” Dieses Buch, das wir in unserer Sammlung an der HSNY haben, wurde von zwei Mathematikern geschrieben und von einer Druckerei in London herausgegeben, “wo man alle Arten von Seebüchern bekommen kann”, was zeigt, dass Mathematik und Uhrmacherei untrennbar mit der Navigation verbunden waren. Zwei etwas grobe Illustrationen aus The Mariner’s Compass (Kompass des Seefahrers ) zeigen, wie man zwei grundlegende Navigationsinstrumente, den Vorsteven (Abbildung 3) und den Quadrant (Abbildung 4).

Im Laufe des Jahrhunderts wurde ständig darüber diskutiert, wie die Navigation verbessert werden könnte. Einige Seeleute waren der Meinung, dass sie in der Lage sein müssten, die Zeit auf See abzulesen, um die Entfernung von ihrem Ausgangspunkt zu berechnen – für britische Seeleute wäre das Greenwich, wie in Greenwich Mean Time. Viele waren jedoch der Meinung, dass die Navigation durch Fortschritte in der astronomischen Berechnung verbessert werden sollte, und nicht durch die Erfindung neuer Zeitmessgeräte.

Lange Pendeluhren, die an Land das präziseste Mittel zur Zeitmessung waren, würden auf einem Schiff, das ständig in Bewegung war, nicht funktionieren. Und obwohl federbetriebene fake Uhren im späten 17. Jahrhundert erfunden worden waren, konnten auch sie durch die Bewegung eines Schiffes sowie durch Faktoren wie Temperatur (durch die sich Metall ausdehnen und zusammenziehen kann), Druck und Korrosion beeinträchtigt werden. Die Uhrmacher mussten sich also etwas Neues einfallen lassen. Die britische Regierung richtete sogar einen Ausschuss für Längengrade ein, um einen Preis im Wert von bis zu 20.000 Pfund (was heute Millionen entspricht) für eine brauchbare Idee zu vergeben.

Eine Reihe von Menschen versuchte, das Problem auf neuartige Weise zu lösen. Eine theoretische Lösung wurde 1737 im Gentleman’s Magazine veröffentlicht, eine Ausgabe, die wir in unserer Bibliothek haben (Bild 5). Der Artikel über das “wichtige Geheimnis des Längengrads” ist nur mit “The Farmer” unterzeichnet.

“The Farmer” beschreibt eine neue Uhr namens Perpetual Motion, die er auf der Grundlage der früheren Arbeit seines “genialsten” Freundes, des Uhrmachers Joseph Williamson. Der Autor behauptet, dass sie so präzise ist, dass sie in einem Monat nur vier Sekunden zu- oder abnimmt.

Obwohl es sich im Wesentlichen immer noch um eine Pendeluhr handelt, mit einigen Verbesserungen, behauptet der Autor, dass, wenn die Uhr auf einem Schiff so aufgehängt wird, dass sie immer senkrecht bleibt, “die Bewegung des Meeres ihr nichts anhaben kann.” Ein schweres Gewicht, das am Boden des Gehäuses befestigt ist, wird “alle Erschütterungen meistern”. Dies scheint zweifelhaft, aber der Autor zitiert keine geringere Autorität als Sir Isaac Newton und weist darauf hin, dass aufgrund der Erdumdrehungen “unsere Uhren an der Küste alle 12 Stunden auf den Kopf gestellt werden” und trotzdem die Zeit anzeigen! Er scheint zu erkennen, dass sein Argument nicht ganz überzeugend ist, und empfiehlt, dass Schiffe “eine gute Federuhr” und “gute Uhren” als Reserve mit sich führen, die täglich entsprechend der “Ewigen Bewegung” nachgestellt werden.

Am Ende des Artikels räumt der Herausgeber die Schwächen des Vorschlags ein und fordert dazu auf: “Und nun frage ich, ob ein besserer Vorschlag gemacht werden kann, und fordere die ganze Welt auf, ihn zu verwirklichen.” Die Uhrmacher der Welt, insbesondere Ferdinand Berthoud, der britische Tischler John Harrison und der französische Uhrmacher Pierre LeRoy, arbeiteten daran.

Gegen Ende des 18. Jahrhunderts war die Wissenschaft der Himmelsnavigation etwas weiter fortgeschritten, und die Seefahrer begannen, die Methode der Monddistanz um den Längengrad zu bestimmen. Diese Reihe von Himmelsberechnungen wurde bereits mehr als 200 Jahre zuvor theoretisiert, aber erst 1763 veröffentlicht und bekannt gemacht. Eines unserer Bücher, Epitome of the Whole Art of Navigation (1782), verspricht, die Mondmethode zu lehren sowie alles, was man braucht, um ein “vollständiger NAVIGATOR” zu werden, einschließlich vieler logarithmischer Tabellen. Der Hauptautor ist James Atkinson, der zu einem früheren Zeitpunkt seiner Karriere auch den Mariner’s Compass mitverfasst hat.

Bild sechs zeigt eine von mehreren ausklappbaren Karten und Diagrammen in diesem Buch, zusammen mit einem Diagramm der Längen- und Breitengrade auf der linken Seite.

Jemand namens Samuel Carrington besaß dieses Exemplar und signierte es 1784, also nur wenige Jahre nach dem Druck, sehr sorgfältig (Bild 7). Es ist ein häufiger Name, aber ich fand eine Aufzeichnung über einen Londoner Ladenbesitzer, Samuel Carrington, der 1828 als Zeuge bei einem Mordversuch aussagte. Das könnte der erste Besitzer unseres Buches sein!

Das in Epitome of the Whole Art of Navigation beschriebene Verfahren zur Bestimmung der Mondentfernung setzte sich schnell durch. Es gibt ein weiteres Buch, das etwa zur gleichen Zeit in Utrecht in französischer Sprache veröffentlicht wurde und in dem dieselbe Methode beschrieben wird. Die Seefahrer benutzten diese Methode auch nach der Erfindung des Chronometers weiter, da sie billig und für kürzere Reisen genau genug war.

Endlich, John Harrison mehrere funktionstüchtige Prototypen des Marinechronometers, die 1761 im H4 gipfelten, der als Grundlage für Verbesserungen durch LeRoy, Berthoud und andere diente. Während er seine früheren Modelle H1 bis H3 baute, entwickelte Harrison eine Reihe komplizierter Erfindungen, um Bewegungen und Temperaturschwankungen auf See zu kompensieren. In H4 gab er diese schließlich auf und entwickelte ein kleines federgetriebenes Uhrwerk mit einer Unruh, die mit einer höheren Frequenz schwingen konnte als die Unruh in einer normalen Uhr, was sie auf einem Schiff viel brauchbarer machte. Die folgenden Bilder zeigen Postkarten aus unserer Sammlung des Royal Observatory und des National Maritime Museum, beide in Greenwich, England. Sie zeigen John Harrison (Bild 8) zusammen mit seinen vier Prototypen von Marinechronometern, H1, H2, H3 und H4 (Bild 9).

Als weitere Verbesserungen die Schiffschronometer präziser, zuverlässiger und erschwinglicher machten, stieg die Akzeptanz rapide an. Bis 1820 hatten so viele Menschen die neuen Chronometer ausprobiert, dass George Fisher das Buch Errors of Longitude (Fehler der Längengrade ) veröffentlichte , das in unserer Sammlung zu finden ist und Tabellen enthält, die aufzeigen, wie weit verschiedene Expeditionen von ihrem geplanten Kurs abgewichen waren. Fisher bezeichnet Chronometer als “fast unentbehrliche Artikel” im “gegenwärtigen, verbesserten Zustand der Navigation”, versucht aber, ihre Funktion für die Zukunft durch genaue Beobachtung zu verbessern. Und in der Tat erfüllten die Schiffschronometer ihren unverzichtbaren Zweck bis in die 1960er Jahre, als sie durch elektronische Systeme und schließlich durch GPS ersetzt wurden. Hier an der HSNY haben wir ein amerikanisches Marinechronometer der Firma Elgin aus den 1940er Jahren in unserer ständigen Sammlung. Wenn Sie mehr über die Schifffahrt erfahren möchten, können Sie in unseren modernen Büchern zu diesem Thema stöbern, darunter Dava Sobels Longitude: the True Story of a Lone Genius who Solved the Greatest Scientific Problem of His Time (Der Längengrad: Die wahre Geschichte eines einsamen Genies, das das größte wissenschaftliche Problem seiner Zeit löste ) und sogar Kinderbücher wie The Discovery of Longitude (Die Entdeckung des Längengrads ) von Joan Marie Galat und The Longitude Prize (Der Preis des Längengrads ) von Joan Dash.

Die Bedeutung des Marinechronometers kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Er hat den Lauf der Geschichte der Schifffahrt und der Geschichte im Allgemeinen völlig verändert. Er ermöglichte es den Seefahrern, über große Entfernungen genau zu navigieren, und trug so zur Vorherrschaft der britischen Royal Navy und zu den Folgen der Kolonialisierung bei. Dieses komplizierte Erbe spielt sich in der Geschichte der modernen Uhrmacherei ab und treibt das Perpetuum Mobile voran, Tick für Tick über den Horizont hinaus.