Wenn Sie sich diesen Artikel vorlesen lassen wollen benutzen Sie den Accesskey + v, zum beenden können Sie den Accesskey + z benutzen.

14. Januar 2012

John Harrison, der Meister der Pünktlichkeit

John Harrison half den Kapitänen, Kurs zu halten. Mit seiner hochpräzisen Uhr ließ sich der Längengrad ermitteln.

Längengradverrückte": So nennen die Zeitungen all jene, die sich das Preisgeld von 20 000 Pfund Sterling (heute würde dies zwei Millionen Euro entsprechen) verdienen wollen. 1714 hatte das britische Parlament mit dem sogenannten "Longitude Act" das Geld demjenigen versprochen, dem es gelänge, "eine praktikable Methode zur Bestimmung des Längengrades" zu finden, "und zwar auf ein halbes Grad genau".

Sieben Jahre zuvor hatte der Flottenadmiral der Royal Navy, Sir Cloudesley Shovell, sein siegreiches Geschwader orientierungslos statt in den Ärmelkanal vor die Scilly Islands an der Spitze der britischen Halbinsel Cornwall gesteuert. Dabei hatte er vier Kriegsschiffe und 1700 Seeleute versenkt. Einen solchen verhängnisvollen Irrtum wollte die britische Öffentlichkeit nicht ein weiteres Mal erleben. In Zukunft sollten die eigenen Seeleute mehr Orientierung besitzen. Mit dem Sextanten konnten diese zwar schon recht genau ihren Abstand zum Äquator, ihren Breitengrad, bestimmen. Nun sollte auch ein Gerät her, das es erlauben würde, auch den Längengrad, also die Distanz zum Nullmeridian auf der Höhe des britischen Greenwich, zu ermitteln. Die hohe Belohnung lockt bald zahlreiche Tüftler, Spinner und Scharlatane an, die die sonderbarsten Ideen präsentieren. Ein gefundenes Fressen für die Presse, die Zeitungen sind voll von Spott.

Der britischen Regierung ist Anfang des 17. Jahrhunderts allerdings keineswegs zum Lachen zu Mute. Die sichere Navigation auf hoher See ist das letzte große Problem der Schifffahrt, das es zu lösen gilt, und der Schlüssel dazu, soviel steht fest, kann nur die exakte Lokalisation des Längengrades sein. Bei der Positionsbestimmung wird, vereinfacht gesagt, ein Koordinatengitter aus Hilfslinien über den gesamten Globus gelegt, zum einen von Pol zu Pol (Längengrade) und zum anderen parallel zum Äquator (Breitengrade). Wenn man weiß, welcher Breitengrad welchen Längengrad kreuzt, lässt sich jeder beliebige Punkt auf der Erde zweifelsfrei definieren.

Die Bestimmung des Breitengrades ist dabei sogar noch relativ einfach. Sie lässt sich aus der gut messbaren Höhe der Sonne über dem Horizont errechnen. Weil es auf hoher See aber keinen Fixpunkt gibt, an dem man die Position der Sonne auf ihrem Weg von Osten nach Westen festmachen kann, haben sich die Navigatoren an der Bestimmung des Längengrades bisher die Zähne ausgebissen. Dennoch sind sich die Astronomen sicher, dass die Lösung nur mit Hilfe der Himmelskörper gefunden werden kann.

Rein theoretisch aber gibt es noch eine andere Möglichkeit: eine äußerst präzise Uhr. Doch selbst ein aufgeschlossener Wissenschaftler wie Isaac Newton glaubt nicht daran, dass das Problem über die exakte Messung der Zeit zu lösen ist. Das zumindest teilt er der eigens einberufenen Längengradkommission mit, die er berät: "Es konnte bisher noch keine Schiffsuhr hervorgebracht werden, die in der Lage gewesen wäre, unbeeinflusst von Schiffsbewegungen, Temperaturschwankungen und Luftfeuchtigkeit genaue Ergebnisse anzuzeigen", so das Physikgenie.

Nichtsdestotrotz nimmt John Harrison, ein Tischler aus Foulby im britischen Yorkshire, die Herausforderung an. Er weiß, wie schwierig sein Vorhaben ist: Der Handwerker träumt von einer Uhr, die auch nach Tausenden von Meilen, nach Wochen und Monaten auf See die ursprünglich eingestellte Londoner Zeit weiterhin so exakt anzeigt, dass sich nach Peilung von Sonne oder Gestirnen und damit der Ermittlung der Zeit vor Ort die geographische Länge hinreichend genau berechnen lässt.

Kein Wunder, dass die meisten Fachleute auf der Welt das Projekt für schlicht unmöglich halten: In 24 Stunden dreht sich die Erde einmal um ihre eigene Achse, also um 360 Grad. 24 Stunden entsprechen demnach also 360 Längengraden, jede einzelne Stunde damit 15 Grad Länge oder anders herum: Vier Minuten bedeuten einen Längenunterschied von einem Grad. Dieser eine Grad kann auf Äquatorhöhe 60 Seemeilen entsprechen, also etwa 111 Kilometern (Erdumfang von 40 075 Kilometer geteilt durch 360).

Geht die Uhr also nur um eine einzige Minute falsch, dann wähnt der Navigator das Schiff fast 28 Kilometer neben dem eigentlichen Kurs. Und genau diese eine Minute Verspätung kommt bei einer Taschenuhr in der damaligen Zeit auch zusammen – allerdings pro Tag und das auch nur im besten Fall. Eine Seereise kann aber zu dieser Zeit viele Wochen dauern, ja sogar Monate, selbst Jahre.

Nun ist Harrison zwar, was die Uhrmacherei angeht, ein Autodidakt, aber ein sehr begabter, und exakt tickende Uhren sind seine große Leidenschaft. Als geübter Pendeluhr-Bauer, der er bereits ist, setzt er zunächst auf dieses Konzept. Das Problem: Es gibt zwar durchaus schon sehr genaue Pendeluhren, diese sind aber auf einem Schiff unbrauchbar – die Schiffsbewegungen, Luftdruckänderungen und Temperaturschwankungen bringen die Zeitmesser stets durcheinander.

Einen ersten Fortschritt erreicht Harrison durch den Einsatz seiner neuen Erfindung, der sogenannten Grasshopper-Hemmung, die Reibung und somit Abnutzung im Uhrwerk verringert. Durch die Verwendung von schmierungsfreien Holzrädern kann er auch Gangungenauigkeiten auf Grund von verharzenden Ölen bis auf weniger als ein Zehntel eliminieren. 1735 ist die H1 fertig, ein Monstrum, 33 Kilogramm schwer und 84 Zentimeter hoch. Aber extrem genau, durch die Federn, die alle beweglichen Teile verbinden, werden die Schwankungen des Schiffs ausgeglichen. Das Auf und Ab der Temperaturen auf See neutralisieren die verwendeten Bimetalle. Nach einem ersten Test findet Harrison sein Werk aber nicht genau genug und zieht sich wieder in seine Erfinderwerkstatt zurück.

Dort bastelt er weiter, auf die H 1 folgt zwischen 1737 und 1759 die H 2, dann die H 3 – schon kleiner als das Vorläufermodell und mit einer Art Kugellager gerüstet, das das Uhrmachergenie mal ganz nebenbei zur Verminderung der Reibung erfunden hat – aber der Meister ist noch immer nicht zufrieden.

Beeindruckt von der Genauigkeit einer neu gekauften Taschenuhr sattelt er schließlich um. Am 19. Januar 1762 sticht das Schiff Deptford in See, um seine heute legendäre H 4 zu testen, eine vollkommen neu konstruierte, übergroße Taschenuhr mit einem Durchmesser von 13 Zentimetern und 1,45 Kilogramm Gewicht. Nach einer Reise nach Jamaika und 81 Tagen auf See zeigt die Uhr zurück in England die bei Reiseantritt eingestellte Greenwich-Zeit mit einer bloßen Abweichung von 5,1 Sekunden an.

Das ist der ganz große Durchbruch: Der Navigation auf See ist damit der Schrecken genommen. Für den genialen Uhrenbauer allerdings beginnt der große Schrecken jetzt erst, denn die Längengradkommission ist nicht gewillt, das Preisgeld in voller Höhe an ihn auszubezahlen. Nevil Maskelyne, ein angesehenes Mitglied der Längengradkommission und späterer königlicher Hofastronom, will nämlich der konkurrierenden Monddistanztheorie der Astronomen (die allerdings umständlicher und ungenauer ist) zum Durchbruch verhelfen. Er legt Harrison aus diesem Grund einen Stein nach dem anderen in den Weg. Maskelyne ändert im Nachhinein die Ausschreibungsbedingungen für den Wettbewerb, verhindert Testfahrten und beschlagnahmt zeitweise sogar Harrisons Uhren.

Unter anderem schreibt er dem Erfinder plötzlich vor, dass seine Uhr, nachdem man sie komplett zerlegt und wieder zusammengesetzt hat, auch noch umfangreiche Tests in der Sternwarte von Greenwich zu absolvieren hat. Der Hofastronom selbst überwacht die Untersuchungen. Sein Ergebnis: Man könne sich nicht darauf verlassen, "dass die Uhr auf einer Reise von sechs Wochen die Länge genauer als ein Grad einhält."

Verzweifelt wendet sich der mittlerweile hochbetagte Uhrmacher an den König – mit Erfolg. "Bei Gott, Harrison, ich werde dafür sorgen, dass Sie Ihr Recht bekommen", wird Georg III. von Zeitgenossen zitiert. In einem Test in der privaten königlichen Sternwarte zeigt Harrisons neues, nochmals verbessertes Modell, die H 5, eine durchschnittliche Abweichung von atemberaubenden 0,3 Sekunden. Auch der von Maskelyne geforderten Prüfung durch einen zweiten Uhrmacher halten Harrisons Uhren stand. Dieser baut wie gefordert die H 4 nach und ist begeistert von der Brillanz der Konstruktion. Larcum Kendalls Nachbau, die K 1, leitet den Entdecker James Cook später sicher durch die Südsee. "Seinen nie versagenden Führer" nennt der zunächst skeptische Kapitän die Uhr in seinem Logbuch.

Das allerdings hilft immer noch nicht, denn Maskelyne hat inzwischen abermals die Bedingungen geändert: Nun fordert er, dass der Erfinder, mittlerweile Mitte siebzig, zwei Uhren mit eigener Hand nachbauen soll. In seiner Verzweiflung wendet sich Harrison an das Parlament. Ein eigens eingesetzter Finanzausschuss des Unterhauses beschließt am 21. Juni 1773 das bisher noch nicht in voller Summe ausgezahlte Preisgeld endlich zu übergeben.

Ein Wermutstropfen bleibt allerdings vorerst: Harrisons geniale Uhr ist viel zu teuer. Für den Preis von drei Uhren kann man ein ganzes Schiff kaufen. Die Verbilligung der Herstellung macht Harrisons Erfindung schließlich doch noch erschwinglich: Ab 1840 führt die gesamte Flotte der Royal Navy ein Exemplar mit an Bord. Erst in unseren Tagen wird John Harrisons genialer Chronometer endgültig abgelöst von modernen Quarzuhren und satellitengestützter GPS-Navigation.

Autor: Christian Satorius