Längengradproblem

34 (oder 11. 032872°) - Dies ist der genaue Breitengrad, auf dem sich mein Haus nach Google Maps befindet. Vor 300 Jahren gab es jedoch keine zuverlässige Möglichkeit, den eigenen Standort auf dem Meer in Längengraden zu ermitteln. Aufgrund der mangelnden Kenntnisse über die genaue Lage dauerte die Schifffahrt etwas länger. Aufgrund der Tatsache, dass die genaue Lage nicht bekannt war.

Immer mehr von Seeleuten und Händlern getrieben, beschloss das British Parliament 1714 den "Longitude Act". Diese Längengesetzgebung verspricht denen, die eine praxistaugliche Methodik zur Bestimmung des Längengrades aufstellen werden. Wenn Sie eine Challenge in der Grössenordnung des Längenproblems suchen, sollten Sie einen Blick auf die X PRIZE Stiftung (xprize.org) werfen. Der Autor eines lesewürdigen Beitrags im "Economist" hat die Entsprechung zwischen dem Longitude Act von 1714 und dem aktuellen Übertragungsproblem bereits gezeichnet.

Bereits vor dem Longitude Act gab es ein wahres Paradigma von Lösungsansätzen. Bereits wegen der lustigen Darstellung der Hundetheorie, in der das so genannte "Pulver der Sympathie" eine maßgebliche Bedeutung hat, ist es lohnenswert, Dava Sobels Werk "Längengrad" (S. 57 ff. der deutschen Taschenbuchausgabe) zu lesen. Das Zeitintervall kann in ein Längenintervall umgewandelt werden.

Ein einstündiger zeitlicher Abstand zwischen zwei Messpunkten ergibt somit eine Differenz von 15° in der geografischen Längengrad. Ansatz 1: Die Matrosen tragen einen Zeitnehmer mit, der genau auf die örtliche Zeit im Heimathafen abgestimmt ist und danach unter keinen Umständen anhalten darf. Später wurde für dieses Instrument der Ausdruck Zeitmessgerät verwendet (chrónos, altgriechisch = Zeit).

Die beiden Verfahren waren 1714, zum Zeitpunkt des Längengesetzes, zwar in der Theorie bekannt, aber nicht umsetzbar. Schwankungen im Schiffsverkehr, temperaturbedingte Schwankungen, Feuchtigkeitsänderungen und unterschiedliche Gravitationsgrade in unterschiedlichen Breitengraden haben den Lauf der besten Uhren des Tages zu sehr beeinflusst. Bei der zweiten Variante zur Lösung des Längenproblems wurde die Methodik der Mondabstände als vielversprechend angesehen.

Über die exakte Umlaufbahn des Monds war unter anderem zu wenig bekannt, obwohl das Royal Greenwich Observatory bereits 1675 eingerichtet wurde. Die Tischlerin und Uhrmacherautodidaktin John Harrison bereitete sich ab etwa 1727 auf die Entwickung von hochpräzisen Borduhren vor. Im Jahre 1735 wurde die 1735 fertiggestellte Hartison Nr. 1 (H1), die auf dem rechten oberen Teilbild zu sehen ist.

Der H1 erwies sich auf einer Reise nach Lissabon als exzellenter Uhrenhersteller, aber Harrison wollte ein weiter optimiertes Exemplar weiterentwickeln, anstatt den H1 auf eine lange Testfahrt zu schicken. Der H1 war ein guter Begleiter. Ein genialer, aber scheinbar eher seltsamer Uhrenhersteller "verschwand wieder in seiner Werkstätte und bearbeitete die H-3 für die kommenden zwanzig Jahre" (Sobel: Längengrad, S. 116).

Harrison hat für den H3 (1757) das Bimetall erfunden, um auftretende Klimaschwankungen auszugleichen. Bei 81 Tagen lag die Regelabweichung des H4 bei nur fünf Minuten oder 1¼ Längsminuten. Harrison ist, wie Dava Sobel lebhaft schildert, trotzdem ein verlassenes geniales Wesen geblieben. Um 1750 sah die Wissenschaft die Mondlinienmethode als den idealen Weg, um das Problem des Längengrades zu lösen.

Es gab auch nach dem Längengesetz klare Erfolge mit dieser Technik. Im Jahre 1767 veröffentlichte das Royal Greenwich Observatory den ersten nautischen Almanach. Zeitmesser à la Harrison auf der einen Seite und Hexenmeister plus Mondtische auf der anderen Seite. Funktionell hatten Zeitmesser einen klaren Vorzug, da sie unabhängig von der Tageszeit und dem Wetter waren.

Doch um 1780 waren die genauen Uhren noch sehr komplex und einzigartig. Aber als die durch das Längengesetz eingerichtete Provision 1828 aufgelöst wurde, hatte sich das Blatt gedreht. So billig war die Produktion von Zeitmessern geworden, dass beispielsweise 22 (!) Uhrwerke an Board des "HMS Beagle" waren, als er mit Charles Darwin nach Südamerika begann (siehe Sobel: Längengrad, S. 215).

Die maritimen Uhren H1 bis H4 von John Harrison sind heute im Royal Greenwich Observatory in London zu sehen, direkt neben dem weltberühmten Nullmeridian. Es gibt zwei schöne Beiträge über die konkurrierende Art der Mondabstände in Wikipedia: Es gibt mehrere Editionen des Buches "Längengrad": Dava Sobels neuer Band "A More Perfect Heaven: How Copernicus Revolutionised the Cosmos" wird in Kuerze veroeffentlicht.