Uhr
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Die Uhr (von mittelniederdeutsch: or(e), aus lateinisch: hora (die Stunde)) ist ein Instrument, das den aktuellen Zeitpunkt anzeigt oder eine Zeitspanne misst.
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[Bearbeiten] Funktionen
Uhren dienen der Bestimmung der Tageszeit sowie der Bestimmung von Zeitunterschieden (Stoppuhr, Stechuhr). Eine genau gehende Uhr wird auch als Chronometer bezeichnet. Zusatzfunktionen (siehe auch Complication, Grande Complication) sind Tachymeter (Messen von Geschwindigkeiten bzw. Wegen pro Zeiteinheit), Kurzzeit-Messungen (z. B. Drehlünetten bei Taucheruhren, Zwischenzeiten bei Einsatz-Uhren, Weg-Zeit-Messungen), Rückwärtsmessungen bis Null (Countdown), Wecker oder Pulsometer (Messen von Pulsschlägen pro Zeiteinheit).
Oft sind Zusatzfunktionen in Uhren integriert, die mit einer Zeitmessung nichts zu tun haben z. B. Altimeter (Messen von Höhen), Taschenrechner, Arithmeter (Umrechentabellen z. B. von Flugzeiten, Gewichten und anderen Zeiten) oder Uhren sind in Geräten integriert, die primär einen anderen Zweck erfüllen, wie Mobiltelefone, Taschenrechner und Kugelschreiber.
[Bearbeiten] Uhrenarten nach Verwendung
Uhren werden in den unterschiedlichsten Lebensbereichen verwendet: Eine Armbanduhr begleitet ihren Träger als kleine omnipräsente Zeitanzeige. Der Wecker markiert bestimmte Zeitpunkte, der Kurzzeitwecker oder die Eieruhr zeigen das Ende eines Zeitraums an. Die Küchenuhr ist durch Robustheit aber auch Gestaltung für den Gebrauch in einer Küche konzipiert. Die Glasenuhr gibt auf Schiffen den Zeitpunkt für den Wachwechsel vor. Immer paarweise gekoppelte, alternativ tätige Uhrwerke einer Schachuhr subtrahieren separat vorgegebenen Zeitraum bis zum Ablauf (count down). Die Mondphasenuhr zeigt zusätzlich zur Zeit die Mondphasen an, die Astronomische Uhr zusätzlich den Stand der Sonne zu den Gestirnen. Historisch wurde zur Navigation die Längenuhr zur Längenbestimmung eingesetzt. Besondere Bauweise und Funktionen weisen die Taucheruhr und die Fliegeruhr auf. Sie müssen höheren Belastungen standhalten als normale Uhren.
[Bearbeiten] Geschichte
[Bearbeiten] Prähistorisches Zeitalter
Seit vorhistorischer Zeit versucht der Mensch durch Beobachtung der Himmelsgestirne, Sonne und Mond die Jahreszeiten und damit den Wetterverlauf besser einzuschätzen. Im alten Ägypten wurde der Ägyptische Kalender entwickelt. Mit zunehmendem Handel war eine genauere Form der Zeiterfassung notwendig. Mit Hilfe der Sonnenuhr wurde vermutlich ab dem 3. Jahrtausend v. Chr. der Tag in mehrere Zeiteinheiten aufgeteilt und ermöglichte so Verabredungen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt.
[Bearbeiten] Antike
Seit dem 14 Jhd. v. Chr. wurden in Ägypten neben Sonnen- auch die etwas ungenaueren Wasseruhren verwendet. Letztere hatten allerdings den Vorteil, dass sie tageslichtunabhängig waren. Durch immer weitere Verbesserungen gelang es schließlich im 2. Jhd. v. Chr. eine relativ genaue Wasseruhr mit Zifferblatt und Zeiger herzustellen. Im antiken Griechenland wurden diese Uhren zur Begrenzung der Redezeit vor Gericht eingesetzt. Die Redewendung "Die Zeit ist abgelaufen" lässt sich auf diese Form der Zeitbegrenzung zurückführen. Der Zeitbegriff Chronos für die Aneinanderreihung gleich langer Perioden stammt auch aus dem antiken Griechenland.
[Bearbeiten] Mittelalter
Neben der Sonnen- und Wasseruhr etablierte sich ab 900 n. Chr. in Europa auch die Kerzenuhr. Kerzen mit definierten Formen und Größen brannten in einer bestimmten - und bekannten - Zeitdauer ab. Diese Uhren konnten nicht nur unabhängig vom Tageslicht genutzt werden, sondern waren auch einfach im Umgang und verfügbar. Mönche verwendeten zum Teil auch Kerzen mit eingegossenen Metallkugeln. Beim Abbrennen der Kerze lösten sich die Kugeln und fielen nach Ablauf einer definierten Zeiteinheit in einen Behälter aus Metall. Das akustische Signal konnte so zum Beispiel das Erreichen einer vollen Stunde anzeigen. Neben den Kerzen wurden aber auch Öllampen, langsam abbrennende Zündschnüre, spezielle Früchte oder (zumindest in China) auch Räucherstäbchen verwendet.
[Bearbeiten] Entwicklung der mechanischen Uhr
Ab wann genau die mechanische Uhr verwendet wird, ist nicht bekannt. Der Begriff Uhrmacher zumindest wurde zum ersten Mal 1269 auf einer Bierrechnung für das Kloster Beaulieu erwähnt. Es lässt sich nur vermuten, dass die erste (Zahn-)Räderuhr bereits im frühen Hochmittelalter konstruiert wurde.
Siehe hierzu auch Uhrwerk.
Die erste urkundliche Erwähnung einer mechanischen Uhr datiert auf das Jahr 1335 und bezieht sich auf ein Gerät in der Kapelle des Palastes der Visconti in Mailand. Diese mechanischen Uhren wurden stetig weiterentwickelt, so erfand Heinrich Arnold 1427 die Uhrfeder. Bei diesen ersten mechanischen Uhren handelte es sich um große Instrumente, welche zunächst in einigen Klöstern und großen Kirchen angebracht wurden. Ihrem Zweck nach sollten sie vor allem dem Klerus die Zeit für die 7 Tagesgebete (Horen) läuten. Gegen Ende des 14. Jahrhunderts gab es auch in den meisten großen europäischen Städten eine Räderuhr. Ihre schnelle Verbreitung lässt sich sicherlich auf die Tatsache zurückführen, dass eine solche Uhr ein Symbol für den Reichtum der jeweiligen Stadt war.
Die zuverlässige und weitaus billigere Sanduhr blieb noch im 14. Jahrhundert eine ernstzunehmende Konkurrenz. Ihre weite Verbreitung hing mit dem vielfältigen Einsatzbereich zusammen, denn sie wurde nicht nur in Kirchen und Bürgerhäusern genutzt, sondern auch in der Schifffahrt.
Die Genauigkeit der mechanischen Uhr erfuhr zahlreiche Verbesserungen. Mit einer stark verringerten Größe fanden Uhren nun auch in einer Tasche eines Kleidungsstückes Platz. Die Taschenuhr wurde zum Schmuckstück und damit Teil der damaligen Mode. Die erstmals von Peter Henlein 1510 hergestellte berühmte Taschenuhr Nürnberger Eieruhr verdankt ihren Namen übrigens einem Übersetzungsfehler: so wurde aus dem ursprünglichen "Ueurlein" ein "Eierlein". Laut Erika Thiels "Geschichte des Kostüms" wurde diese Uhr noch in der Hosentasche getragen. Als dann dieser anzügliche Name die Runde machte, wanderte die Taschenuhr allmählich vom Beinkleid in die Weste. 1657 fertigte Christian Huygens die erste Pendeluhr.
[Bearbeiten] Neuzeit
Die Entwicklung genauer Uhren (Chronometer) wurde lange Zeit durch die Seefahrt vorangetrieben, da nur mit Hilfe von Bord-Uhren die Bestimmung der geografischen Länge unabhängig von bekannten Landmarken möglich war. Die Geschichte der Bord-Uhren ist dabei im Besonderen mit dem Uhrmacher John Harrison verbunden, der zur Lösung des Längengradproblems Uhren mit höchster Genauigkeit (Längenuhr) fabrizierte.
Wichtige Zentren des Uhrmacherhandwerks lagen damals in Frankreich (Blois und Paris), Deutschland (Augsburg und Nürnberg), Schweiz (Genf) und in England (London).
[Bearbeiten] Moderne
Mit der Industrialisierung ab Mitte des 19. Jahrhunderts wurde auch die Massenproduktion von Uhren, insbesondere der Regulator-Wand- und Tischuhr möglich. Fortschritte in der Feinmechanik und später der Elektronik ermöglichten auch die sehr anspruchsvolle Fertigung von Taschenuhren mit einer Grande Complication. Eine weitere Miniaturisierung des Uhrwerkes ließ zur Wende des 20. Jahrhunderts die Uhr auf Armbandgröße schrumpfen, die Armbanduhr. 1923 entwickelte John Harwood die Automatikuhr.
[Bearbeiten] Elektrische und elektronische Uhren
[Bearbeiten] Elektrischer Aufzug
Das Aufziehen von Federuhrwerken mittels netzgespeistem Elektromotor war ein Schritt, Uhren dauernd ohne menschliches Zutun zu betreiben. Es gab Pendeluhren und auch Uhren mit Unruh, die über automatische elektromotorische Aufzugsmechanismen verfügten. Sehr genaue elektrisch aufgezogene Pendeluhren (später waren dies Quarzuhren) dienten zum Beispiel als Mutteruhr (Hauptuhr) in betrieblichen oder öffentlichen Uhrennetzen, in denen mehrere, mit einem Schrittschaltwerk angetriebene Tochteruhren elektrische Impulse von der Mutteruhr erhielten.
Elektrisch aufgezogene Unruh-Uhren wurden zum Beispiel in Schaltuhren eingesetzt.
[Bearbeiten] Elektromechanische Uhren
Der Zeitgeber (Pendel oder Unruh) mechanischer Uhren kann auch elektromagnetisch angetrieben werden und über eine Klinke das Räderwerk drehen. Solche Uhren gab es zum Beispiel als Wanduhr mit einer Dauermagnete tragenden „Unruh“, die mit feststehenden Spulen angetrieben wurde (Siehe Bild).
Heute gehandelte elektrische Pendeluhren besitzen das Pendel jedoch nur zur Dekoration - die Uhr selbst wird mit einem Schwingquarz gesteuert.
[Bearbeiten] Quarzgesteuerte Uhren
Wenige Jahre nach der Einführung der Automatikuhr entdeckte Warren Alwin Marrison die piezoelektrisch erregbare Eigenschwingung des Quarzkristalls (Schwingquarz) und ermöglichte so die Entwicklung der Quarzuhr. Bei dieser wurde die isochrone Pendelbewegung durch die mechanische Schwingung eines Quarz-Körpers ersetzt. Zunächst waren solche Uhren nicht als Konsumgüter erhältlich.
- Synchronuhren
Ein historisch kurzes aber dennoch wichtiges Intermezzo stellten die elektrischen Uhren (Synchronuhren) dar, deren Zeitgeber die Frequenz des Wechselstromnetzes mit einem Synchronmotor nutzte. Sie waren preiswert herzustellen und führten zur Elektrifizierung auch besonders großer Uhrwerke. Sie liefen in der Zeit vor der genauen Regelung der Netzfrequenz sehr ungenau. Sie waren als elektrische Großuhren in Industrie und öffentlichen Einrichtungen jedoch verbreitet. Bahnhofsuhren waren häufig Synchronuhren, die jedoch minütlich von einer Mutteruhr synchronisiert wurden. Synchronuhren waren auch ein Impuls zur Entwicklung von preiswerten Schrittschaltmotoren, einer wichtigen Voraussetzung für die Quarzuhr.
Weitere netzsynchrone Uhren waren Digitaluhren in Form von Radioweckern.
Heute haben Synchronuhren ihre Bedeutung verloren, obwohl heute die Netzfrequenz sehr genau eingehalten wird und auch den Betrieb genau gehender Uhren erlauben würde.
[Bearbeiten] Atomuhr
Ein Entwicklungsschritt zu noch wesentlich höherer Ganggenauigkeit war die Atomuhr, welche 1949 zum ersten Mal eingesetzt wurde. Sie benutzt Strahlungsübergänge freier Atome oder Ionen als Zeitgeber und ist damit praktisch unabhängig von Umgebung oder Alterung.
Seit 1967 dient eine Atomuhr in Mainflingen nahe Frankfurt a.M., die der PTB Braunschweig untersteht, mit dem Zeitzeichensender DCF77 auf Langwelle (77 kHz) mit einer ungefähren Reichweite von 2000 km als Zeitnormal. Der Sender sendet in regelmäßigen Abständen Funksignale mit kodierten Zeitinformationen, welche alle erreichbaren Funkuhren Mitteleuropas synchronisieren.
[Bearbeiten] Der historische Trend zur Verkleinerung
Die ersten sogenannten Räderuhren (=mechanische Uhren) standen in Klöstern und in den Schiffen von Kathedralen, wo sie allerdings weniger den Zweck der Zeitanzeige für die Allgemeinheit erfüllten. Diese Uhren waren eine Projektion des geozentrischen Weltbildes auf eine flache Ebene, wobei die Tierkreiszeichen, Tag-/Nachtstunden sowie die Himmelskörperzeit als auch die Temporalstunden abgebildet wurden. Ihr Hauptzweck vor allem war, die Zeit für die Tagesgebete zu läuten. Erst später wurden an Kirchtürmen Turmuhren angebracht, um der Allgemeinheit, der damals weder eine Standuhr, Wanduhr oder gar eine Taschenuhr erschwinglich war, die Zeit anzuzeigen. Mit ausklingendem Mittelalter gestattete eine sich zunehmend verbreitende, feine noch handwerkliche Serienfertigung wohlhabenden Bürgern den Privatbesitz von Wand-, Tisch- und Taschenuhren. Aber erst die Massenproduktion des Industriezeitalters zusammen mit der Entwicklung der elektronischen Technik ließ Wand-, Tisch- und Armbanduhren und andere in allerlei Geräte eingebaute Uhren preiswert werden.
[Bearbeiten] Zeitskala der Erfindungen
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[Bearbeiten] Elemente einer Uhr
[Bearbeiten] Zeitgeber
Das wichtigste Merkmal einer Uhr ist der Zeitgeber, der möglichst zeitsynchron laufen soll.
Einen natürlichen Zeitgeber hat die Sonnenuhr durch die Erdrotation, die Kerzenuhr durch die Abbrandgeschwindigkeit und die Vogeluhr, sie nutzt den Gesang der unterschiedlichen Vogelarten in den frühen Morgenstunden. Die Sanduhr und die Wasseruhr nutzen die relativ konstante Strömung von Sand bzw. Wasser in einer engen Passage aus.
Mechanische Zeitgeber werden Uhrwerke genannt. Der Isochronismus gibt der Pendeluhr (Pendel oder Drehpendel), der Unruhuhr und der Stimmgabeluhr den Takt vor. Die Quarzuhr nutzt die Eigenschwingung von Körpern, die Atomuhr, das derzeit genaueste Zeitmessgerät, die von Atom-Energieübergängen.
Bei vernetzten Uhren ist nur die Mutteruhr als Zeitgeber aktiv. Die Tochteruhren, wie beispielsweise bei Bahnhofs- und früheren Fabrikuhren verwirklicht, besitzen keinen eigenen Zeitgeber, sondern nur eine Anzeige, deren Schrittmotor durch Stromimpulse der Mutteruhr gesteuert wird.
Ein verwandtes Prinzip wird in der Funkuhr verwirklicht. Zwar verfügt sie über einen selbständigen Zeitgeber, zumeist ein Quarzwerk, welches einen vom Funknetz unabhängigen Betrieb bei Ausfall ermöglicht. Aber ihre weitaus höhere Genauigkeit erreicht sie nur durch Abgleich mit dem viel genaueren Zeitsignal eines Zeitsenders (z.B. DCF77) in Intervallen.
[Bearbeiten] Anzeige
Die klassische Uhr ist eine Analoguhr mit zwei Zeigern, die nur 12 Stunden anzeigt. Uhren mit einer Anzeige aller 24 Stunden sind dagegen selten. Nur noch selten wird auf das historische Vorbild einer Einzeigeruhr zurückgegriffen.
Bei den meisten Uhren laufen die Zeiger rechtsdrehend. Hiervon abgeleitet werden rechtsdrehende Bewegungen als "im Uhrzeigersinn" bezeichnet. Nur noch wenige Uhren laufen entgegengesetzt.
Eine besondere Analoguhr ist die Weltzeituhr.
Die Digitaluhr zeigt die Zeit mittels eines Displays numerisch an. Die Lichtzeichenuhr ist eine Sonderform. Hier wird die Zeit durch abzählbare, diskrete Einzelelemente angezeigt, die digital interpretiert werden müssen. Die erste ihrer Art ist die Linear-Uhr in Kassel, eine funktionsgleiche große Variante befindet sich am Rheinturm in Düsseldorf.
[Bearbeiten] Schlag-, Läute- und Spielwerk
Viele Großuhren, besonders Turmuhren besitzen ein Schlagwerk, um die Zeit hörbar zu machen, wobei einige außer zur vollen Stunde sogar zur halben oder alle Viertelstunden schlagen. Üblich ist hierbei folgender Modus:
- "viertel nach" oder "viertel" - 1 Anschlag Glocke A
- "halb" - 2 Anschläge Glocke A
- "viertel vor" oder "dreiviertel" - 3 Anschläge Glocke A
- volle Stunde - 4 Anschläge Glocke A + Anschläge Glocke B je nach Stunde (1 ... 12)
Hierfür nutzen Kirchenuhren gut tönende Glocken aus Bronzeguß. Die Spielwerke in Palästen und Rathäusern nutzen auch andere Klanggeber, beispielsweise Porzellanglöckchen. Sie bieten außer Melodien zur Unterhaltung mitunter auch bewegte figürliche Darstellungen und sind bereits nahe Verwandte der Spieluhren, die aber gar keine Zeit mehr anzeigen.
Auch Stand- und Wanduhren sind oft mit einem Schlag- und Spielwerk ausgestattet, wobei seltener Glocken als eher Stabgongs Stimmgabeln gleich Töne erzeugen. Einfache Wanduhren schlagen oft nur die Stunde und - mit dem gleichen Gong - die halbe Stunde (1 Anschlag). Sie müssen meist per Hand synchronisiert werden, wenn die Uhr gestellt wird. Hochwertige Wand- und Standuhren besitzen Viertelstundenschlag mit verschiedenen Gongs sowie ein sog. Rechenschlagwerk, welches nach dem Verstellen der Zeiger selbsttätig den korrekten Stundenschlag ausführt.
Das weltweit berühmteste und zugleich häufigst nachgebildete ist der Westminsterschlag des Westminster Clock Tower. Bei elektronischen Uhrwerken werden häufig auch die Läutewerke elektronisch realisiert. Sogar Armbanduhren werden gerne mit Melodien für Zeitangabe und Weckalarm ausgestattet.
[Bearbeiten] Hersteller
Traditionelle Uhrenländer sind die Schweiz, Deutschland, Italien, Russland und mittlerweile auch die Volksrepublik China, Indien, Japan und Südkorea.
Viele Hersteller werben für ihre Uhren, indem sie auf bestimmte Einsatzgebiete verweisen, so z.B. beim Extremsport, bei Schlittenhunderennen, bei der US-Armee, auf der Raumstation ISS, bei Düsenjägerflügen, bei der Deutschen Luftwaffe, beim Tauchen, bei Höhenflügen, bei Mondlandungen.
Eine Liste der Uhrenhersteller oder -marken, für die Wikipedia-Artikel bestehen, siehe Kategorie:Uhrenhersteller
[Bearbeiten] Natürliche Zeitgeber
Zur ungefähren Zeitmessung (Jahre bis hunderte Millionen von Jahren) werden auch allmählich oder periodisch in der Natur ablaufende Prozesse verwendet. In übertragenem Sinn kann man diese Veränderungen als biologische oder geologische „Uhren“ bezeichnen. Solche natürlichen Zeitgeber sind zum Beispiel
- die Jahresringe und deren von den Klimaschwankungen abhängige Dicke bei Bäumen
- der radioaktive Zerfall von Radioisotopen, zum Beispiel Kohlenstoff 14C (siehe Radiokohlenstoffdatierung). Das langlebigste zur Isotopen-Altersbestimmung verwendete Isotop, eines des Zirkon, wird zur Bestimmung des Alters der Erde herangezogen.
- die Schichtung von Sedimenten, die anhand weltumspannender Ereignisse (Niederschläge des in die Atmosphäre getragenen Materials großer Vulkanausbrüche oder Meteoritenfälle) miteinander verglichen und zeitlich eingeordnet werden können.
[Bearbeiten] Siehe auch
[Bearbeiten] Literatur
- Ernst von Bassermann-Jordan (Hrsg.): Die Geschichte der Zeitmessung und der Uhren. VWV Walter de Gruyter, Berlin 1920–, darin u. a.: Ludwig Borchardt: Altägyptische Zeitmessung. (= Band I, Lieferung B). Berlin, 1920 (Digitalisat)
- Carlo M. Cipolla: Gezählte Zeit. Wie die mechanische Uhr das Leben veränderte. Wagenbach, Berlin 1999, ISBN 3-8031-2343-7
- Gerhard Dohrn-van Rossum: Die Geschichte der Stunde. Hanser, München 1992
- Gerhard König: Die Uhr. Geschichte, Technik, Zeit. Koehler & Amelang, Berlin 1991, ISBN 3-7338-0065-6
- Helmut Krieg: Uhrmacher im Bergischen Land. Die Meister und ihre Werke. Rheinland Verlag, Bonn 1994, ISBN 3-7927-1478-7
- Klaus Maurice: Die deutsche Räderuhr. Zur Kunst und Technik des mechanischen Zeitmessers im deutschen Sprachraum. Beck, München 1976, ISBN 3-406-06297-0 (Bd. 1: Katalog und Tafeln; Bd. 2: Text und Register)
- Bundesbahndirektion Hannover: 1843-1983. 140 Jahre Eisenbahndirektion Hannover. Hannover o. J. (1983), Seite 85: Die Uhren bei der Bahn.
[Bearbeiten] Weblinks
