Uhr
Die Uhr (von mittelniederdeutsch: or(e), aus lateinisch: hora (die Stunde)) ist ein Instrument, das den aktuellen Zeitpunkt anzeigt oder eine Zeitspanne misst.
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 Geräte integriert, die primär einen anderen Zweck erfüllen.
Uhrenarten nach Verwendung
Uhren werden in den unterschiedlichsten Lebensbereichen verwendet: 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 Längenbestimmmung eingesetzt. Besondere Bauweise und Funktionen weisen die Taucheruhr und die Fliegeruhr auf. Sie müssen höheren Belastungen standhalten als normale Uhren.
Geschichte
Seit vorhistorischer Zeit versucht der Mensch durch Beobachtung der Himmelsgestirne, Sonne und Mond die Jahreszeiten und damit den Wetterverlauf besser einzuschätzen. Betreits 5000 v. Chr. wurde im Altägyptischen Reich ein Kalender entwickelt. Mit zunehmenden 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.
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 dieser Uhren zur Begrenzung der Redezeit vor Gericht eingesetzt. Die Redewendung "Die Zeit ist abgelaufen" lässt sich auf diese Form der Zeitbegrenzung zurückführen.
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 oder (zumindest in China) auch Räucherstäbchen verwendet.
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 Räderuhr bereits im frühen Hochmittelalter konstruiert wurde. 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. Deren 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 wurden nicht nur in Kirchen und Bürgerhäusern genutzt, sondern auch in der Schifffahrt.
Die Genauigkeit der mechanische 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". 1657 fertigte Christian Huygens die erste Pendeluhr.
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 waren in Frankreich (Blois und Paris), Deutschland (Augsburg und Nürnberg), Schweiz (Genf) und in England (London).
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.
Elektrische und elektronische Uhren
Bereits wenige Jahre nach der Einführung der Automatikuhr entdeckte Warren Alwin Marrison die Eigenschwingung des Quarzkristalls und ermöglichte so die Entwicklung der Quarzuhr. Bei dieser wurde die isochrone Pendelbewegung durch die Kristallschwingung ersetzt. Aber zunächst waren solche Uhren nicht als Konsumgüter erhältlich.
Eine historisch kurzes aber dennoch wichtiges Intermezzo stellten die elektrischen Uhren dar, deren Zeitgeber die Frequenz des Wechselstromnetzes nutzte. Sie waren preiswert herzustellen und führten zur Elektrifizierung der Uhrwerke. Trotz ihrer systembedingten begrenzten Genauigkeit waren elektrische Großuhren in Industrie und öffentlichen Einrichtungen beliebt. Sie waren auch ein Impuls zur Entwicklung von preiswerten Schrittschaltmotoren, einer wichtigen Voraussetzung auch der Quarzuhr.
Der nächste große Entwicklungsschritt war die Atomuhr, welche 1949 zum ersten Mal eingesetzt wurde. Bis heute sendet eine Atomuhr in Braunschweig von Mainflingen aus in regelmäßigen Abständen Funksignale (DCF77), nach welchen sich alle erreichbaren Funkuhren richten .
Seit spätestens den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts werden vermehrt Zusatzfunktionen in Uhren integriert, wie zum Beispiel Höhenmesser oder Taschenrechner. Allerdings werden auch in Gegenständen mit einer völlig anderen Funktion, wie zum Beispiel in Kugelschreibern, Uhren eingebaut.
Zeitskala der Erfindungen
- ca. 1280: Waag-Räderuhren in engl. Klöstern und Kathedralen
- 1427: Uhrfeder von Heinrich Arnold (†1460)
- 1510: Taschenuhr von Peter Henlein (Nürnberger Ei)
- 1657: Pendeluhr von Christian Huygens
- 1923: Automatikuhr von John Harwood
- 1927: Quarzuhr von Warren Alwin Marrison
- 1949: Atomuhr
Größenentwicklung
Zuvorderst gab es so genannte Räderuhren (=mechanische Uhren) in Klöstern und in den Schiffen von Kathedralen, wo sie allerdings kaum den Zweck der Zeitanzeige für die Allgemeinheit erfüllte. 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 Zweck war vor allem, dem Klerus die Zeit für die 7 Tagesgebete zu läuten. Zunächst waren an Kirchtürmen Turmuhren angebracht, um der Bevölkerung, für die damals weder eine Standuhr, Wanduhr oder Taschenuhr erschwinglich war, die Zeit anzuzeigen.
Damals entstand eine handwerkliche Uhrenindustrie mit Schwerpunkten im Schwarzwald, in der Schweiz und in Sachsen.
Erst durch die Massenproduktion der Industrialisierung und Elektronisierung (gedruckte Schaltungen) wurden Wand-, Tisch- und Armbanduhren und in allerlei Geräte eingebaute Uhren erschwinglich.
Elemente einer Uhr
Zeitgeber
Das wichtigste Merkmal einer Uhr ist der Zeitgeber, er soll möglichst zeitsynchron laufen und die Zeit darstellen.
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 Schwerkraft nutzen die Sanduhr und die Wasseruhr aus.
Mechanische Zeitgeber werden Uhrwerke genannt. Der Isochronismus gibt der Pendeluhr, der Unruhuhr und der Stimmgabeluhr den Takt vor. Die Eigenschwingung von Stoffen nutzen die Quarzuhr und die Atomuhr, die derzeit genauesten Zeitmessgeräte.
Bei vernetzten Uhren ist nur die Mutteruhr als Zeitgeber aktiv, die anderen Tochteruhren folgen mit der Anzeige, wie beispielsweise die Bahnhofsuhr und frühere Fabrikuhren. Die Tochteruhren erhalten hierzu Stromimpulse, die einen Schrittmotor antreiben.
Ein verwandtes Prinzip wird in der Funkuhr verwirklicht. Sie verfügt zwar über einen selbständigen Zeitgeber, meist ein Quarzwerk, aber dessen Toleranz wird in bestimmten Intervallen durch Abgleich mit einem viel genaueren Zeitsignal eines Zeitsenders vermindert.
Anzeige
Vielfältige Anzeige der Turmuhr (um 1920) zu Lier/Belgien
Die klassische Uhr ist die Analoguhr mit ihren Zeigern. Eine besondere Analoguhr ist die Weltzeituhr.
Die Digitaluhr zeigt die Zeit mittels eines Displays. Die Lichtzeichenuhr, ist eine Sonderform der Digitaluhr. Die erste ihrer Art ist die Linear-Uhr in Kassel, ein Plagiat befindet sich am Rheinturm in Düsseldorf.
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 auch Melodien zur Unterhaltung 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 ? / Lizenz 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 Wanduhren 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 das - Westminster-Spielwerk ? / Lizenz 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.
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, z. B. Schlittenhunderennen, bei der US-Armee, auf der Raumstation ISS, bei Düsenjägerflügen (Fortis), bei der Deutschen Luftwaffe (Tutima), beim Tauchen (Citizen, Rolex, Omega, Sinn), bei Höhenflügen, bei Mondlandungen (Omega).
http://de.wikipedia.org/wiki/Uhren
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