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Von Christiaan Huygens zur modernen Wanduhr

Seiner Zeit um Hunderte von Jahren voraus: das war der Tausendsassa Christiaan Huygens. Ganz in diesem Sinne half er dabei, die Zeitanzeige zu revolutionieren: Dank des Pioniers moderner Mechanik liefen die Uhren zwar nicht schneller – aber genauer. Einen Meilenstein seines vielfältigen Schaffens – und der gesamten Horlogerie – bildet dabei die Vervollkommnung der Pendeluhr.

Christiaan Huygens: ein Revolutionär der Zeitgeschichte

Nichts Geringeres als einen neuen Mond entdeckte er und nebenher noch die Ringe des Saturns. Das alles wurde durch die – ebenfalls auf das Universalgenie zurückgehende – Verbesserung des Teleskops möglich. Daneben fand er eine neue Stufeneinteilung für die musikalische Oktave, mit der er einen bis dato entscheidenden Fehler (pythagoreisches Komma) in der Musiktheorie auszugleichen suchte. Was bereits an dieser Stelle ausreichen würde, um ganze Jahrbücher an Biographien zu füllen, enthält noch nicht den Höhepunkt eines Christiaan Huygens – und zwar die Revolutionierung der Zeit!

© orion_eff / Fotolia.com
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Christiaan Huygens perfektionierte das Konzept der Pendeluhr und rief damit ab 1656 eine neue Ära der Zeitmessung ins Leben: Tatsächlich variierten die Ganggenauigkeiten von Großuhren – und damit den einzig wirklich verfügbaren Zeitanzeigern dieser Tage – täglich um mehrere Minuten. Ob geschäftlich oder privat: Vereinbarungen und Termine blieben im Vagen. Der Eingriff des Uhrenpioniers in die Zeitgeschichte kann mit Blick auf die Beschleunigung von Handel und Wirtschaft insofern gar nicht hoch genug geschätzt werden. Das grundlegende Mechanik-Prinzip wurde zum festen Standard für stationäre Großuhren (und in der Folge auch für die Taschenuhr als Vorreiter mechanischer Armbanduhren) – und dieser gilt noch heute!

@wikipedia – Pieter Kuiper
@wikipedia – Christiaan Huygens / Pieter Kuiper

Leben im Dienste der Wissenschaft

Der am 14. April 1629 im niederländischen Den Haag geborene Christiaan Huygens war wohl das, was man heute einen „zurückgezogenen Typen“ nennen würde: nicht sehr gesellig und allzeit auf seine wissenschaftliche Arbeit fokussiert. Diese begann der Sohn eines – ebenfalls äußerst vielseitigen – Gelehrten, Komponisten, Dichters und Diplomaten mit Umweg über ein Jurastudium an der Universität Leiden. Fast wie einem Naturgesetz folgend, wechselte der junge Wissenschaftler aber bald die Studienrichtung und wählte Mathematik und Naturwissenschaften.

Seine erste veröffentlichte Arbeit aus dem Jahre 1651 beschäftigt sich mit der Quadratur von Kegeln. Besonders faszinierten ihn jedoch die damals äußerst populären Bereiche der Optik und Astronomie.

@wikipedia – Christiaan Huygens / Pieter Kuiper / Fallschirmjäger
@wikipedia – Christiaan Huygens / Pieter Kuiper / Fallschirmjäger

Neben zahlreichen namhaften Persönlichkeiten seiner Zeit – darunter Größen wie René Descartes, Paul Rubens und Rembrandt, die durch das Wirken des Vaters in seinen Bekanntenkreis traten – hatte Huygens Kontakt zum führenden Konstrukteur von Mikroskopen, Antoni van Leeuwenhoek: Die Vereinigung von Genialität und Können brachte ein verbessertes Teleskop, eine gesteigerte Bildschärfe von Camera obscura und Laterna magica sowie das nach ihm benannte Huygenssche Prinzip hervor.

Mit seinem selbstkreierten Teleskop entdeckte der Niederländer 1655 erstmals den Saturnmond Titan und verfeinerte die Erkenntnis Galileo Galileis von angenommenen „Saturn-Ohren“ in dessen Ringe.

Und dann kam die Pendeluhr – und mit dieser gleich noch eine bahnbrechende Erkenntnis des Universalgelehrten Galilei, die der Niederländer maximieren konnte.

© Juulijs / Fotolia.com
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Denn der Mechanik galt ein weiteres seiner zahlreichen Hauptinteressen. Er arbeitete Stoßgesetze aus und befasste sich intensiv mit Fliehkräften und dem Trägheitsprinzip. Huygens‘ letzte wissenschaftliche Veröffentlichung aus dem Jahre 1690 galt dem Universum: mit der Sicherheit über die Existenz zahlreicher weiterer Sonnen und Planeten sowie der Vermutung extraterrestrischen Lebens. Erstaunlich und auch wieder nicht: Seinen Lebensabend widmete der Wissenschaftler der absoluten Verschmelzung von rationaler Berechnung mit etwas kaum Fassbaren – vielleicht Gefühl, Ausdruck, Leidenschaft. Die Musik und natürlich vor allem deren Theorie beschäftigten den gealterten Intellektuellen in Zeiten einer bereits sehr geschwächten Gesundheit, aufgrund derer er nur noch selten das Haus verließ. Dennoch brachte auch diese Begeisterung nicht weniger als eine Neuberechnung der musikalischen Oktave hervor. 1695 endete dieses für die Nachwelt so bedeutungsvolle Leben – in aller Stille, unverheiratet und kinderlos.

Die Pendeluhr – von Gewicht und Zykloide

Seine Untersuchungen aus dem Bereich der Mechanik mündeten 1657 in den Bau der ersten Pendeluhr. Schon der bereits angesprochene Galilei hatte Entwürfe dazu gefertigt, konnte daraus aber keine Zeitanzeiger bauen – anders als sein niederländischer Nachfolger, der seine Pendeluhr zum Patent anmeldete.

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Auf Grundlage von Galileis Erkenntnissen über die Regelmäßigkeit von Pendelschwingungen, dienten zuerst freie Pendel zum Messen der Zeit. Die großen Nachteile daran: Zum einen musste man die Pendelschwingungen einzeln zählen, woraus sich natürlich leicht Fehler und Ungenauigkeiten ergaben. Außerdem verfälschten sowohl die verkleinerte Pendel-Auslenkung infolge des Luftwiderstands sowie die Reibung im Aufhängepunkt das exakte Ergebnis der Zeitmessung.

Zwar fand sich für Problem Nummer 1 bald eine Lösung in Form eines Zählwerks, aber die Gangstörungen des Pendels auszugleichen, vermochte erst Christiaan Huygens. Er schuf ein Modell, in welchem ein absteigendes Gewicht auf das schwingende Pendel dergestalt einwirkt, dass dessen Gang gleichmäßig wird – und zwar durch Ausgleich der Reibungsverluste. Der Abstieg des Gewichtes wird so reguliert, dass es sich nur langsam nach unten absenken kann.

1659 nahm Huygens weitere Verbesserungen an seiner Konzeption vor, welche die Ganggenauigkeit nach damaligem Maßstab auf die Spitze trieben – und erst einhundert Jahre später überholt werden konnten: Er veränderte das „Echappement“ seiner Pendeluhr und fügte zwei weitere Elemente ein, um die Ungleichheit der Schwingung vollends zu beseitigen. Diese beiden Bestandteile waren zwei speziell gebogene Bleche, die das Pendel umgaben und es zwangen, stets in gleichen Abständen zu schwingen – und das unabhängig von der Schwingungsgröße. Die Grundlage bot die entscheidende Erkenntnis, dass die Zykloide jene Kurve bildet, entlang derer ein Pendel seine Schwingungen größenunabhängig in gleicher Zeit vollführt. Erst 13 Jahre später – also 1673 – veröffentlichte der Tausendsassa diese wichtige Entdeckung in seiner Schrift Horologium oscillatorium.

Bildquelle: Flickr, „Rob Koopman“ / koopmanrob; @wikipedia – Erik Zachte
Bildquelle: Flickr, „Rob Koopman“ / koopmanrob; @wikipedia – Erik Zachte

Ganggenauigkeit von 10 Sekunden pro Tag

In Huygens‘ Auftrag baute der Meister Salomon Coster Pendeluhren mit einer effektiven Ungenauigkeit von nur mehr 10 Sekunden pro Tag – im Vergleich zu bisherigen Werten von etwa 40 Minuten! Dieser Meilenstein der Uhrmacherei ermöglichte die Einführung des Minutenzeigers (der bis dato völlig überflüssig gewesen war) und eröffnete das Zeitalter der modernen Großuhren. Die „Unruh“ verhalf Huygens später dazu, sein Prinzip auch auf kleinere Uhren zu übertragen. Eine Spiralfeder ersetzte dabei die herkömmlichen Gangregler, sorgte für Eigenschwingung und verringerte Ungleichmäßigkeiten.

ams-design-quarz-wanduhr-ams-7386Moderne Wanduhren mit beschwingter Geschichte

Wer die zweifelsohne absolut modernen Wanduhren wie die AMS. Design Quarz Wanduhr AMS.7386 oder die minimalistische AMS. Design Quarz Wanduhr AMS.7393 betrachtet, würde dahinter wahrscheinlich keinen Geniestreich des 17. Jahrhunderts vermuten und schon gar nicht den für seine Leistungen in der Horlogerie relativ unbekannten Christaan Huygens.

ams-design-quarz-wanduhr-ams-7393Tatsächlich steckt in den nostalgisch angehauchten Wanduhren mittlerweile ein hochpräzises Quarz-Pendelwerk – dessen Aufmachung jedoch an die denkwürdige Konstruktion der historischen Pendeluhr erinnert: Bei dieser lieferte ein Gewicht der Uhr Energie und trieb das Räderwerk an, das die Kraft über mehrere Radpaare zur Hemmung weiterleitete. Hemmung und Anker verhinderten den durch das Pendel gesteuerten Ablauf des Uhrwerks.

Der Takt der Pendelschwingungen bewegte also das Hemmungsrad. Dieses war mit dem Minutenrad verbunden, und alle Zahnräder waren so berechnet, dass sich das Minutenrad (der große Zeiger) einmal pro Stunde komplett drehte. Der kleine Zeiger hingegen war so an die Zahnräder gekoppelt, dass er zwölfmal langsamer lief.

Originale Modelle finden sich auch heute noch im Sortiment von AMS. Wer eine nach Huygens authentische Pendeluhr favorisiert, findet in den zahlreichen Regulateur-Modellen von AMS. zahlreiche klassische und moderne Ausführungen.