I. Teil

Zeit und Zeitmessung

Was ist die Zeit?

Die Zeit ist ein Begriff! In unserer Vorstellung gestaltet sie sich durch das Aneinanderreihen von Geschehnissen, die wir in unserer Gedankenwelt festgehalten haben oder die uns durch Eindrücke verschiedenster Art vermittelt werden. Da nun die Zeit unmittelbar von den kosmischen Vorgängen im Weltenraum abhängig ist, können wir mit diesen den Grundbegriff „Zeit“ in Verbindung bringen.

Die Zeit ist uns Menschen in ihrer Ewigkeit ohne Anfang und ohne Ende nicht vorstellbar. Das Kommen und Vergehen der Zeit beobachten wir durch das Vorüberziehen von Ereignissen, die sich in endloser Reihe aneinanderfügen. Dabei nennen wir das, was augenblicklich geschieht, die „Gegenwart“, das, was geschah, die „Vergangenheit“ und das, was kommen wird, die „Zukunft“.

Die Gegenwart ist nun, genaugenommen, der kürzeste Zeitabschnitt, den wir uns denken können. Denn ebenso, wie ein gezeichneter Punkt schon eine räumliche Darstellung, also ein Körper ist und ein wirklicher Punkt nur in unserer Vorstellung lebt, ist die Gegenwart als Zeitpunkt anzusehen. Im allgemeinen bezeichnet man aber mit der Gegenwart eine Reihenfolge von Geschehnissen, die uns zeitlich nahe liegen.

Dreifach Ist der Schritt der Zeit: Zögernd kommt die Zukunft hergezogen Pfeilschnell ist das Jetzt entflogen, Ewig still steht die Vergangenheit.

(Schiller)

Kanzel-Sanduhr mit einem schönen handgeschmiedeten Eisengestell für 15, 30 und 45 Minuten Laufzeit.

Abb. 0

Wie wird die Zeit bestimmt?

Uns Uhrmachern unterliegt als Berufsaufgabe die Instandhaltung der Zeitmeßgeräte. Zur Feststellung der Genauigkeit ihrer Zeitangaben dient uns die „Normalzeit“, die wir bei unseren Uhrvergleichen als „genauen Zeitmaßstab“ zugrunde legen. Es ist daher für uns Uhrmacher von Wichtigkeit, zu wissen, „wie die Zeit bestimmt wird“! Dies ist die Aufgabe des Astronomen. Er beobachtet den Lauf der Sterne, deren gleichmäßige Wiederkehr am Beobachtungsort, von der Erde aus gesehen, ihm zum Feststellen der Zeit dient. Um mit diesem „Zeitnehmen aus den Sternen“ unsere „Uhrzeit“ bestimmen zu können, die wir als Normalzeit bezeichnen, muß der Astronom viele Berechnungen ausführen und weitere Beobachtungen anstellen.

Wollen wir diese Arbeit des Astronomen näher kennenlernen, so müssen wir uns mit der Astronomie befassen, eine Wissenschaft, die uns in ein unbegrenztes Gebiet führt. Wir wollen jedoch keine Astronomen werden, sondern für uns Uhrmacher ist es wichtig, uns mit den Vorgängen zu befassen, die zur Bestimmung der Zeit als Grundlage dienen.

Aber auch hier muß das Verstehen dieser Vorgänge auf ein allgemeines grundlegendes Wissen aufbauen, ohne das ein Vertiefen in die Ausführung über Zeitbestimmung nicht möglich ist. Leisten wir also auch hier wieder gründliche Uhrmacherarbeit; wir sind es gewöhnt, und der Erfolg wird unsere Mühe lohnen!

Der Sternenhimmel

Das Himmelsgewölbe

Betrachten wir in einer klaren Nacht den Sternenhimmel von einem erhöhten Ort aus, so daß uns weder Bäume noch Häuser das Blickfeld engen, so erscheint uns der Himmel als riesige Hohlkugel, an der die Sterne angeheftet sind. Wir geben dieser Erscheinung dadurch Ausdrucksform, daß wir von einem „Himmelsgewölbe“ sprechen. In Wirklichkeit aber sind die Sterne ungleich weit von uns entfernt, nur vermag unser Auge diese Unterschiede nicht wahrzunehmen. Darum müssen wir uns den Sternenhimmel als einen unermeßlich weiten Raum vorstellen, in dem die Sterne je nach ihrem Standort verschieden weit von uns entfernt sind.

Das von unserem Beobachtungsort aus gesehene Himmelsgewölbe ist nach unten durch die Horizontebene begrenzt. Unter dieser Horizontebene ist der Himmel für uns nicht sichtbar, doch hat der Himmel für unsere Vorstellung von der Horizontebene nach unten eine ebensolche Raumausdehnung, wie wir uns diese für den uns sichtbaren Himmel denken müssen.

Sterne und Sternbilder

Uns erscheinen die Sterne in verschiedenen Größen oder Helligkeiten am Himmel. Es werden darum die noch mit bloßem Auge sichtbaren Sterne in sechs Stufen – Stern erster, zweiter, dritter, vierter, fünfter und sechster Größe – eingeteilt, zu denen noch Sterne „heller als Eins“ gezählt werden. Diese Einteilung bezeichnet jedoch nur die Helligkeit des Sternes und hat mit der wirklichen Größe (Durchmesser in Kilometern) keinen Zusammenhang.

Die Sterne sind in ihren Stellungen am Himmel zu Sternbildern vereinigt, von denen etwa 89 gezählt werden. Einige davon sind durch ihre auffallende Größe leicht zu finden. Am nördlichen Himmel sind als die wichtigsten der „Große Himmelswagen“ und der „Kleine Himmelswagen“ und zur Winterszeit der mächtige „Orion“ besonders hervorzuheben. Andere Sternbilder, die für unsere Betrachtungen sehr wichtig sind, sind die zwölf Sternbilder des Tierkreises: Widder, Stier, Zwillinge, Krebs, Löwe, Jungfrau, Waage, Skorpion, Schütze, Steinbock, Wassermann und Fisch (s. a. Sternbüchlein, Verlag Bibliographisches Institut VVB., Leipzig).

Himmelspol und Polarstern

Beobachten wir den Himmel einige Zeit, so stellen wir fest, daß die Sterne ihre Stellungen zu einem am Horizont gewählten Punkt verändern und daß sich das Himmelsgewölbe zu drehen scheint. Der Punkt, um den diese scheinbare Drehung stattfindet, nennt man „Himmelspol“, „Himmelsnordpol“ oder nur „Pol“. Nahe diesem Himmelspol steht der Polarstern, ein Stern zweiter Größe, den wir am Himmel leicht finden können, wenn wir den Großen Himmelswagen suchen und in Richtung der zwei hinteren Räder eine gerade Linie zum vorderen Deichselstern des Kleinen Himmelswagen ziehen (Abb. 1). Der Himmelsnordpol befindet sich diesem Polarstern so nahe, daß wir bei unseren Betrachtungen Pol und Polarstern als eins annehmen können.

Bestimmung des Himmelspols nahe dem Polarstern

Abb. 1

Himmelsachse

Denken wir uns eine gerade Linie von diesem Polarstern durch die Mitte der Erde gelegt und in dieser Richtung nach dem südlichen Himmel fortgesetzt, so erhalten wir die „Himmelsachse“, um die die ganze Himmelskugel ihre Drehungen auszuführen scheint.

Himmelsäquatorebene

Denken wir uns eine Ebene, die durch den Mittelpunkt der Erde gelegt ist und auf der die Erd- und Himmelsachse senkrecht steht, so haben wir damit die Himmelsäquatorebene bestimmt. Diese teilt den Himmel in die nördliche und die südliche Hälfte. Der Kreis, an dem diese Ebene die Erdoberfläche berührt, ist der Erdäquator.

Die verschiedenen Himmelskörper

Bei den Ausführungen über den Sternenhimmel haben wir im allgemeinen nur von Sternen gesprochen und sind auf die Verschiedenartigkeit der Sterne nicht weiter eingegangen, weil es ohne Belang für das Gesagte war. Kommen wir jedoch zu unserer gestellten Aufgabe über die Zeitbestimmung zurück, so ist es sehr wichtig, daß wir uns näher mit den Arien der Sterne beschäftigen und diese zu unterscheiden lernen.

Fixsterne

Schauen wir uns den Sternenhimmel des öfteren an, so finden wir die Sterne in den Sternbildern stets gleichmäßig angeordnet, so daß es den Anschein erweckt, als ob diese Sterne am Himmelsgewölbe fest stehen, also ein „fixes System“ miteinander bilden. Daher mag auch die ältere Benennung stammen, die diese Sterne als „Fixsterne“ bezeichnet. In Wirklichkeit aber gibt es ein Feststehen dieser Sterne am Himmel nicht, nur erscheint uns diese Bewegung infolge der unermeßlich großen Entfernung der Sterne als so gering, daß selbst nach einer großen Zeitspanne die Veränderung nur schwer nachweisbar ist. Für unsere folgende Betrachtung können wir darum die Fixsterne als fest stehend am Himmel bezeichnen. Sie strahlen eigenes Licht aus. Ihre Entfernungen von der Erde sind so groß, daß mit Millionen und Billionen Kilometern in der Maßeinheit gerechnet werden muß, um die Entfernungen auszudrücken (s. a. S. 15).

Die Sonne

Zu den Fixsternen gehört auch unsere Sonne. Sie ist mit ihrer mittleren Entfernung von etwa 150 Mill. Kilometer von der Erde aus der uns am nächsten stehende Fixstern. Der Sonnenkugeldurchmesser beträgt 1,4 Mill. Kilometer, und eine Umdrehung um ihre eigene Achse dauert etwa 26 Erdtage. Auch die Sonne hat mit ihrem ganzen Sonnensystem eine Eigenbewegung, mit der sie mit einer Geschwindigkeit von 20 Kilometer/Sekunde dem Sternbild des Herkules zustrebt, doch lassen wir auch diese Bewegung bei unseren Betrachtungen...