Uhr

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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 Geräten integriert, die primär einen anderen Zweck erfüllen, wie z.B. Mobiltelefone.

Uhrenarten nach Verwendung

Astronomische Uhr.jpg aus Steinmauern, 1898, Rastatter Heimatmuseum]] Uhren werden in den unterschiedlichsten Lebensbereichen verwendet: Eine Armbanduhr begleitet ihren Träger als kleine omnipräsente Zeitanzeige. 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 Längenbestimmung 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. Bereits 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. Die Zeitbegriff Chronos für die Aneinanderreihung gleich langer Perioden stammen auch aus dem antiken Griechenland.

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

Uhrmacherin.jpg 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.

Taschenuhr sw 1.jpg 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

Lackschild-Uhr.png Lackschild-Uhr]] 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 für die 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.

Der historische Trend zur Verkleinerung

Die ersten sogenannten Räderuhren (=mechanische Uhren) standen in Klöstern und in den Schiffen von Kathedralen, wo sie allerdings weniger den Zweck der Zeitanzeige für die Allgemeinheit erfüllten. 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 Hauptzweck vor allem war, die Zeit für die Tagesgebete zu läuten. Erst später wurden an Kirchtürmen Turmuhren angebracht, um der Allgemeinheit, der damals weder eine Standuhr, Wanduhr oder gar eine Taschenuhr erschwinglich war, die Zeit anzuzeigen. Mit ausklingendem Mittelalter gestattete eine sich zunehmend verbreitende, feine noch handwerkliche Serienfertigung wohlhabenden Bürgern den Privatbesitz von Wand-, Tisch- und Taschenuhren. Aber erst die Massenproduktion des Industriezeitalters zusammen mit der Entwicklung der elektronischen Technik ließ Wand-, Tisch- und Armbanduhren und andere in allerlei Geräte eingebaute Uhren preiswert werden.

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
1967: Funkuhr Wolfgang Hilberg (Telefunken - Patent)

Elemente einer Uhr

Zeitgeber

Das wichtigste Merkmal einer Uhr ist der Zeitgeber, der möglichst zeitsynchron laufen soll.

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 Sanduhr und die Wasseruhr nutzen die relativ konstante Strömung von Sand bzw. Wasser in einer engen Passage 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 Tochteruhren, wie beispielsweise bei Bahnhofs- und früheren Fabrikuhren verwirklicht, besitzen keinen eigenen Zeitgeber, sondern nur eine Anzeige, deren Schrittmotor durch Stromimpulse der Mutteruhr gesteuert wird.

Ein verwandtes Prinzip wird in der Funkuhr verwirklicht. Zwar verfügt sie über einen selbständigen Zeitgeber, zumeist ein Quarzwerk, welches einen vom Funknetz unabhängigen Betrieb bei Ausfall ermöglicht. Aber ihre weitaus höhere Genauigkeit erreicht sie nur durch Abgleich mit dem viel genaueren Zeitsignal eines Zeitsenders in Intervallen.

24 hour analog clock rua 24 horas curitiba brasil.jpg/Brasilien]] Liquid-Chronometer_Ilmenau.JPG. Es zeigt die Zeit durch Flüssigkeitssäulen an]] [[Bild:Lier Zimmertoren.JPG|thumb|Vielfältige Anzeige der Turmuhr (um 1920) zu Lier/Belgien]] Die klassische Uhr ist eine Analoguhr mit zwei Zeigern, die nur 12 Stunden anzeigen. Uhren mit einer Anzeige aller 24 Stunden sind dagegen selten. Nur noch selten wird auf das historische Vorbild einer Einzeigeruhr zurückgegriffen.

Bei den meisten Uhren laufen die Zeiger rechtsdrehend. Hiervon abgeleitet werden rechtsdrehende Bewegungen als "im Uhrzeigersinn" bezeichnet. Nur noch wenige Uhren laufen entgegengesetzt.

Eine besondere Analoguhr ist die Weltzeituhr.

Die Digitaluhr zeigt die Zeit mittels eines Displays numerisch an. Die Lichtzeichenuhr ist eine Sonderform. Hier wird die Zeit durch abzählbare, diskrete Einzelelemente angezeigt, die digital interpretiert werden müssen. Die erste ihrer Art ist die Linear-Uhr in Kassel, eine funktionsgleiche große Variante 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 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 Wand- 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 - 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, bei Schlittenhunderennen, bei der US-Armee, auf der Raumstation ISS, bei Düsenjägerflügen, bei der Deutschen Luftwaffe, beim Tauchen, bei Höhenflügen, bei Mondlandungen.

Eine Liste der Uhrenhersteller oder -marken, für die Wikipedia-Artikel bestehen, siehe Kategorie:Uhrenhersteller

Natürliche Uhren

Zur ungefähren Zeitmessung (Jahre) werden auch andere in der Natur ablaufende Prozesse verwendet. In übertragenem Sinn kann man die sich verändernden Objekte oder Stoffe oder als "Uhren" bezeichnen. Solche natürlichen Uhren sind zum Beispiel die Jahresringe bei Bäumen, der radioaktive Zerfall von Kohlenstoff (Radiokohlenstoffdatierung), die Schichtung von Sedimenten und andere. Das älteste bekannte Mineral ist das Zirkon, das zur Altersbestimmung der Erde herangezogen werden kann.

Siehe auch

Literatur

Carlo M. Cipolla: Gezählte Zeit. Wie die mechanische Uhr das Leben veränderte, Wagenbach, Berlin, 1999, ISBN 3-8031-2343-7
Gerhard König: Die Uhr. Geschichte, Technik, Zeit,Koehler & Amelang, Berlin, 1991, ISBN 3-7338-0065-6
Helmut Krieg: Uhrmacher im Bergischen Land. Die Meister und ihre Werke, Rheinland Verlag, Bonn, 1994, ISBN 3-7927-1478-7
Klaus Maurice: Die deutsche Räderuhr. Zur Kunst und Technik des mechanischen Zeitmessers im deutschen Sprachraum, Beck, München, 1976, ISBN 3-406-06297-0
- Bd. 1 - Katalog und Tafeln
- Bd. 2 - Text und Register

Weblinks

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