Das H4-Seechronometer: Wie eine große Taschenuhr auf See die Länge bestimmte
Wie konnte ein Gegenstand, der wie eine große Taschenuhr aussah, das Längenproblem auf See lösen?
Zunächst einmal: Was fehlt dem Kapitän wirklich? Er kann den örtlichen Mittag beobachten, muss aber auch wissen, wie spät es gerade am Ausgangsort oder auf dem Bezugsmeridian ist. Vergleicht man die beiden Zeiten, entspricht eine Stunde Zeitunterschied 15 Grad Längendifferenz. Schwierig ist nicht diese Rechnung, sondern die Zeit vom Ausgangsort zuverlässig über das Meer zu bringen.
John Harrisons H4 erfüllte genau diese Aufgabe.
Als sie fertig war, sah sie aus wie eine vergrößerte silberne Taschenuhr, 13 Zentimeter im Durchmesser und 1,45 Kilogramm schwer. Nach heutigen Maßstäben ist sie nicht gerade klein. Doch verglichen mit Harrisons früheren großen Seechronometern war das ein völlig neuer Ansatz.
In den 1750er-Jahren hielt niemand eine gewöhnliche Taschenuhr für einen ernst zu nehmenden Präzisionszeitmesser. Das Entscheidende an H4 steckte in ihrem schnellen Ticken: fünf Schläge pro Sekunde. Ihre große Unruh schwang schneller und mit größerer Amplitude als die gewöhnlicher Taschenuhren. Harrison verkleinerte nicht einfach eine Pendeluhr, sondern schlug einen anderen Weg ein.
Die eigentliche Herausforderung war das Meer. Das Schiff schwankte, die Temperatur änderte sich, und die Reise war lang. Ein paar Tage Genauigkeit auf dem Schreibtisch reichten nicht aus – die Uhr musste die Zeit bis ans andere Ende des Ozeans mitnehmen.
Am 18. November 1761 ging Harrisons Sohn William mit H4 an Bord der „Deptford“ und segelte nach Jamaika. Als das Schiff am 19. Januar 1762 eintraf, ging H4 nur 5,1 Sekunden nach. Unterwegs hatte William mithilfe der Uhr außerdem das Auftauchen der Küste Madeiras früher vorhergesagt, was den Kapitän tief beeindruckte.
Doch die Geschichte der Erfindung fand hier kein sauberes Ende.
Der Längengrad-Ausschuss war der Ansicht, ein einziger Versuch reiche nicht aus. Das Verhältnis verschlechterte sich daraufhin. H4 hatte sich bewährt, doch Harrison musste weiterhin beweisen, dass es kein Zufall gewesen war.
1764 nahm William H4 erneut mit auf eine Reise, diesmal nach Barbados. Der zweite Versuch dauerte 47 Tage; der berechnete Fehler betrug 39,2 Sekunden. Nach Angaben älterer Unterlagen des Royal Observatory war diese Leistung dreimal genauer als für den Gewinn des Preises erforderlich. Der Ausschuss verlangte dennoch, dass der Aufbau offengelegt wurde, und wollte, dass auch weitere Zeitmesser dieser Art hergestellt und getestet werden konnten.
Diese Auseinandersetzung war tatsächlich sehr wichtig. Auf See brauchte man nicht nur ein genial gefertigtes Einzelstück, sondern auch eine Methode, die sich wiederholen und überprüfen ließ und die Seeleute anwenden konnten. Zwischen einer erstaunlichen Genauigkeit und der wirklichen Verbreitung einer Technologie lag noch ein weiter Weg.
H4 machte weder die Wellen kleiner noch nahm sie dem Kapitän alle Entscheidungen ab. Sie bot etwas ganz Konkretes: eine Referenzzeit, die auf der Reise nicht verloren ging.
Mit ihr konnten Ortszeit und die Zeit an einem weit entfernten Ort endlich an Deck zusammentreffen. Aus der Zeitdifferenz ließ sich der Längengrad bestimmen, und die Position des Schiffs wurde ein wenig genauer als eine bloße Schätzung.
Die Lösung des Längengradproblems bestand letztlich weder darin, dass die Seeleute mutiger wurden, noch darin, dass plötzlich vollständige Seekarten vorlagen. Sie bestand in einer Uhr, die auch auf See die Zeit hielt.