Zusammenfassung von Längengrad

Was darf auf keinem Globus fehlen? Richtig, das Gitternetz der Längen- und Breitengrade. Während die Breitengrade parallel untereinander verlaufen und zu den Polen hin kürzer werden, sind die Längengrade allesamt gleich lang und treffen jeweils an den Polen zusammen. Doch obwohl beide schon seit einer Ewigkeit der Navigation dienen, konnten die Breitengrade wesentlich früher bestimmt werden.

Der griechische Mathematiker Ptolemäus legte den Äquator im 2. Jahrhundert n. Chr. als Null-Breitengrad fest. Weil die Mittagssonne zweimal im Jahr – nämlich zum Frühlings- und zum Herbstbeginn – genau senkrecht über dem Äquator steht, eignete dieser sich von Natur aus für die Bestimmung aller anderen Breitengrade.

Die Frage war also, wie der Längengrad ohne präzise Uhren bestimmt werden sollte. Den Forschern mangelte es jedenfalls nicht an Ideenreichtum. Die größte Hoffnung lag auf der Beobachtung der Himmelskörper.

Die Wissenschaftler wollten analog zur Tageswanderung der Sonne den nächtlichen Verlauf des Mondes in Relation zu den Fixsternen beobachten, um Zeit und Richtung zu bestimmen. Wie aber maß man Entfernungen auf einem schaukelnden Schiff, wenn die Sternenkarten obendrein lückenhaft waren?

Seit sich bei den Scilly-Inseln ein großes Schiffsunglück zugetragen hatte, forderten Seefahrer und Kaufleute in ganz England umso vehementer eine Lösung des Problems. 1714 erließ Königin Anne deshalb den vom Parlament verabschiedeten Longitude Act – und lobte ein stattliches Preisgeld aus.

Die zuvor vom Parlament befragten Experten um Isaac Newton waren Lösungen mit Uhren gegenüber skeptisch und befürworteten astronomische Methoden. Zur Vergabe des Preises wurde eine Kommission eingesetzt, welche die Gewinnermethoden in drei Stufen belohnen durfte: 20.000 Pfund für Lösungen mit maximal 0,5 Grad Abweichung, 15.000 für 2/3 Grad Abweichung und 10.000 für maximal einen Grad, wobei ein Grad Abweichung am Äquator 60 Seemeilen bedeutete. Die Höhe der Preisgelder – heute umgerechnet mehrere Millionen Euro – zeigte, wie verzweifelt man damals war.

Obwohl sich zahlreiche Forscher um das Preisgeld bewarben, setzte sich die Kommission selbst lange Zeit kein einziges Mal zusammen, denn für die schnelle Ablehnung reichte meist ein Mitglied. Das änderte sich, als John Harrison die Bühne betrat.

Harrison stammte aus einfachen Verhältnissen. Von den frühen Jahren nach seiner Geburt 1693 ist wenig bekannt, außer dass er 30 Jahre lang als Tischler arbeitete. Genauso unklar ist, warum er 1713 seine erste Pendeluhr baute und warum sie so qualitativ hochwertig war: Er tischlerte sie fast vollständig aus Holz – und blieb dem Uhrenbau fortan treu. Die Turmuhr, die man ihn 1720 in Brocklesby Park bauen ließ, läuft bis heute fast komplett ohne Öl, da die wichtigsten Teile aus tropischem Hartholz bestehen.

Die meisten Forscher suchten die Lösung des Problems weiter am Himmel. Immerhin waren die Sternenkarten im 18. Jahrhundert detailliert genug, um die Uhrzeit am Himmel abzulesen.

Das Procedere war allerdings ziemlich kompliziert und zunächst nur bei gutem Wetter möglich. Nachdem die Messungen sicherheitshalber bis zu siebenmal wiederholt wurden, dauerte es Stunden, die Position mit komplizierten Logarithmentafeln ungefähr zu bestimmen. Mit der Vorstellung eines speziellen Quadranten 1731 reifte die Methode dann genau zu der Zeit, in der Harrison seine Schiffsuhren präsentierte. Mit dem neuen Gerät ließen sich die Abstände der Himmelskörper auch an bedeckten Tagen messen. Und während Harrisons Uhr mit ihrer Einfachheit geradezu provozierte, führte die Komplexität der Methode sogar zu noch mehr Ansehen.

Mit der H-4 hatte Harrison de facto die Lösung geliefert. Aber das akademische Establishment bevorzugte die Astronomie – denn es gab waschechte Interessenkonflikte. 

1760 kam es bei den geplanten Tests von H-3 und H-4 wiederholt zu Verzögerungen. Dahinter steckte ein Jurymitglied, das mit der eigenen Arbeit zu den Monddistanzen selbst Ambitionen auf das Preisgeld hegte. Am Ende wurde nur die H-4 getestet – dafür aber mit Erfolg. Die Uhr wich nach 81 Tagen auf See nur fünf Sekunden ab und der Kapitän konnte den Kurs zuverlässig berechnen.

Die Kommission bestand auf weitere Prüfungen der H-4 und wertete alle Erfolge hartnäckig als Zufälle. Die H-4 wurde monatelang von Maskelyne unter teils kuriosen Bedingungen in Greenwich getestet: Sie stand gewächshausartig in einem Glaskasten mit direkter Sonneneinstrahlung und war anscheinend beschädigt worden. Maskelyne kümmerte nichts davon und die Uhr bestand die Prüfung nicht. 

Dennoch erklärte er, die Uhr sei in Kombination mit seinen Monddistanzen wirksam, denn er wusste um die Makel seiner astronomischen Methode. An etwa sechs Tagen im Monat waren sich Mond und Sonne zu nah, um den Abstand zu bestimmen. An etwa 13 Tagen war der Mond nur nachts zu sehen und auf der anderen Erdhalbkugel unterwegs, was den Winkel zur Sonne zu groß machte.

Harrison starb 1776. Er hatte nie den ersehnten Preis zugesprochen bekommen, sein Vermächtnis aber bleibt bis heute. Denn mit ihrer Reproduzierbarkeit begann auch die Verbreitung von Uhren nach dem Vorbild der H-4.

Da die nun als „Chronometer“ bezeichneten Uhren mit den preisgünstigeren Mondtabellen und Sextanten konkurrierten, versuchten sich mehrere Uhrmacher daran, billiger und schneller zu produzieren. Am erfolgreichsten waren John Arnold und Thomas Earnshaw. Ihre geschickten kleinen Veränderungen machten Harrisons Uhr zum teureren, aber letztlich erfolgreichen Massenprodukt.

Die Kernaussage dieses Buches ist:

Die Geschichte des Längengrads erzählt nicht nur von der Macht der Ideen und den Hindernissen, die es bei ihrer Verwirklichung oft zu überwinden gilt. Sie zeigt auch, dass es immer wieder Querdenker und Quereinsteiger für die Lösung großer Probleme braucht, wenn konventionelle Wege nicht zu den gewünschten Ergebnissen führen.