Sanduhr

Hintergrund

Vor der Erfindung mechanischer Uhren nutzten Zeitmesser die Bewegung der Sonne oder einfache Messgeräte zur Zeitmessung. Die Sonnenuhr ist vielleicht der bekannteste antike Zeitmesser, und sie wird immer noch als beliebtes Gartenaccessoire hergestellt – allerdings wegen ihres optischen Interesses und nicht zur praktischen Zeitmessung. Stonehenge, das riesige, aus aufrechten Steinen errichtete Monument auf der Salisbury-Ebene in Wiltshire, England, wurde möglicherweise als Sonnenuhr und für andere Zeit- und Kalenderzwecke verwendet. Sonnenuhren haben offensichtliche Nachteile: Sie können nicht in Innenräumen, bei Nacht oder an bewölkten Tagen verwendet werden.

Andere einfache Messgeräte wurden verwendet, um die Dauer der Zeit zu bestimmen. Vier Grundtypen konnten in Innenräumen und unabhängig vom Wetter oder der Tageszeit verwendet werden. Die Kerzenuhr besteht aus einer Kerze, um die herum Linien gezogen werden, um Zeiteinheiten zu markieren, in der Regel Stunden. Indem man beobachtete, wie viel von der Länge einer Kerze in einer Stunde abbrannte, wurde eine Kerze aus demselben Material mit Linien markiert, die die Zeitabstände von einer Stunde anzeigten. Eine Acht-Stunden-Kerze zeigte an, dass vier Stunden vergangen waren, wenn sie über vier Markierungen hinaus heruntergebrannt war. Die Uhrenkerze hatte den Nachteil, dass jede Veränderung des Dochts oder des Wachses die Brenneigenschaften veränderte, und sie war sehr anfällig für Zugluft. Die Chinesen benutzten auch eine Art Kerzenuhr mit Fäden, die die Zeitintervalle markierten. Während die Kerze brannte, fielen die Fäden mit den Metallkugeln an ihren Enden herab, so dass die Anwesenden den Ablauf der Stunden hören konnten, wenn die Kugeln auf das Tablett mit der Kerze klopften.

Die Öllampenuhr, die im achtzehnten Jahrhundert verwendet wurde, war eine Abwandlung und Verbesserung der Kerzenuhr. Die Öllampenuhr hatte Teilungen, die auf einer Metallhalterung markiert waren, die das Glasreservoir mit dem Öl umgab. Wenn der Ölstand im Behälter sank, konnte man die Zeit an den Markierungen auf dem Gestell ablesen. Wie die Kerzenuhr spendete auch die Öllampenuhr Licht, war aber weniger anfällig für Materialungenauigkeiten oder solche, die durch zugige Räume verursacht wurden.

Wasseruhren wurden ebenfalls verwendet, um den Lauf der Zeit zu markieren, indem man Wasser von einem Behälter in einen anderen tropfen ließ. Das erste Gefäß wurde mit den Markierungen der Sonnenbewegung versehen, und während das Wasser aus ihm in ein anderes Becken tropfte, zeigte das Absinken des Wasserspiegels den Ablauf der Stunden an. Das zweite Gefäß wurde nicht immer zum Auffangen und Recyceln des Wassers verwendet; einige Wasseruhren ließen das Wasser einfach auf den Boden tropfen. Wenn die Acht-Stunden-Wasseruhr leer war, waren acht Stunden vergangen. Die Wasseruhr ist auch als Clepsydra bekannt.

Geschichte

Sanduhren (auch Sandgläser und Sanduhren genannt) mögen von den alten Griechen und Römern benutzt worden sein, aber die Geschichte kann nur die Tatsache dokumentieren, dass beide Kulturen die Technologie zur Herstellung des Glases hatten. Die ersten Behauptungen über Sanduhren werden den Griechen im dritten Jahrhundert v. Chr. zugeschrieben. Die Geschichte deutet auch darauf hin, dass Sanduhren im Senat des antiken Roms verwendet wurden, um Reden zu timen, und dass die Sanduhren immer kleiner wurden, möglicherweise als Hinweis auf die Qualität der politischen Reden.

Die Sanduhr tauchte in Europa erstmals im achten Jahrhundert auf und wurde möglicherweise von Luitprand, einem Mönch an der Kathedrale von Chartres in Frankreich, hergestellt. Zu Beginn des vierzehnten Jahrhunderts war die Sanduhr in Italien weit verbreitet. Von dieser Zeit an bis 1500 scheint sie in ganz Westeuropa weit verbreitet gewesen zu sein. Die Sanduhr folgt genau demselben Prinzip wie die Clepsydra. Zwei Glaskugeln (auch Phiolen oder Ampullen genannt) sind durch eine schmale Öffnung miteinander verbunden, so dass Sand (mit relativ einheitlicher Korngröße) von der oberen Kugel in die untere fließt. Die Sanduhren wurden in verschiedenen Größen hergestellt, die auf zuvor getesteten Messungen des Sandflusses in den verschiedenen Globengrößen basierten. Ein Gehäuse oder ein Rahmen, der die Kugeln umschloss, konnte an den beiden Kugeln angebracht werden, um ein Ober- und Unterteil für die Sanduhr zu bilden, und diente dazu, die Sanduhr umzudrehen und den Sandfluss wieder in Gang zu setzen. Einige Sanduhren oder Sanduhrensätze waren drehbar gelagert, so dass sie leicht gedreht werden konnten.

Die frühesten Schriften, die sich auf Sanduhren beziehen, stammen aus dem Jahr 1345, als Thomas de Stetsham, ein Schreiber auf einem Schiff namens La George im Dienste des englischen Königs Edward III (1312-1377), 16 Sanduhren bestellte. Im Jahr 1380, nach dem Tod von König Karl V. (1337-1380) von Frankreich, enthielt ein Inventar seiner Besitztümer eine „große Seeuhr … in einem großen hölzernen, messingbeschlagenen Gehäuse.“

John Harrison

John Harrison und sein Bruder James wurden von ihrem Vater, Henry, in die Uhrenreparatur eingeführt. Zu dieser Zeit befand sich die Uhrmacherei bzw. die Uhrmacherei in einer revolutionären Entwicklung. Mechanische Uhren gab es seit dem vierzehnten Jahrhundert, aber ihre Funktionsweise war eher primitiv geblieben, bis Christiaan Huygens 1656 die Gewichts- und Pendeluhr erfand. Eine Einschränkung bestand darin, dass sie für ihren Betrieb vollständig von der Schwerkraft der Erde abhängig waren. Das bedeutete, dass sie auf See keine genaue Zeit anzeigen konnten und dass sie nicht transportabel waren. Selbst wenn man sie durch einen Raum bewegte, musste man sie anpassen.

Die Gebrüder Harrison machten sich 1728 an die Entwicklung eines Marinechronometers. Der motivierende Faktor war Geld. Im Jahr 1714 setzte die englische Admiralität eine Prämie von 20.000 Pfund für denjenigen aus, der den Seeleuten eine zuverlässige Uhr liefern konnte, mit der sie in Verbindung mit den Himmelsbeobachtungen über ihren Längengrad auf See informiert waren. Die Seeleute mussten sich auf die Koppelnavigation verlassen, um ihren Weg zu finden, was oft zu tragischen Ergebnissen führte.

Die Strategie der Harrisons bestand darin, ein Instrument zu entwickeln, das nicht nur intern genau, sondern auch extern stabil war. Die Harrisons stellten mehrere Modelle von Marinechronometern her. Das vierte Modell erwies sich als das erfolgreichste. Auf einer neunwöchigen Reise von England nach Jamaika im Jahr 1761 wies das Gerät nur einen Fehler von fünf Sekunden auf.

Das Board of Longitude, offenbar verärgert darüber, dass ein einfacher Handwerker das begehrte Ziel erreicht hatte, gab widerwillig nur die Hälfte des Preises ab. John, ohne seinen Bruder, weigerte sich, nur die Hälfte des Preises anzunehmen, und blieb hartnäckig, bis die andere Hälfte aufgegeben wurde.

Der Ausschuss unterzog seine Erfindung einer unangemessenen Prüfung und forderte ihn auf, ein fünftes Modell zu entwerfen. Dieses Mal übertraf Harrison sich selbst, indem er einen kompakten Zeitmesser entwarf, der einer modernen Taschenuhr ähnelte. Sie war viel praktischer als die vorherigen Modelle, die schwer und unhandlich waren. Der Vorstand weigerte sich jedoch, zu kapitulieren. Schließlich konnte nur ein persönlicher Appell an König Georg III. und das Eingreifen des Königs die Dinge in Ordnung bringen, und Harrison erhielt 1773 im Alter von 79 Jahren die volle Belohnung. Harrison lebte nur noch drei Jahre.

Diese beiden frühen Assoziationen von Sanduhren mit dem Meer zeigen, wie die Navigation zu einer zeitabhängigen Wissenschaft wurde. Kompasse und Seekarten, die im elften und zwölften Jahrhundert entwickelt wurden, halfen den Seefahrern bei der Bestimmung von Peilung und Richtung, aber die Zeitmessung war für die Schätzung der zurückgelegten Entfernung unerlässlich. Die Sanduhr wurde möglicherweise für den Gebrauch auf See erfunden – oder perfektioniert -, wo gleiche Zeiteinheiten gemessen wurden, um Entfernungen abzuschätzen; an Land hingegen waren ungleiche Zeitmessungen wichtiger, weil die Aktivitäten von der Tageslänge abhingen.

Die großen Fortschritte in der Seewissenschaft wurden im zwölften Jahrhundert mit der Entwicklung des Magnetkompasses in Amalfi, Italien, erzielt. Andere italienische Hafenstädte wie Genua und Venedig trugen zu den astronomischen Fortschritten in der Schifffahrt bei, und zufälligerweise war Venedig das größte Glasbläserzentrum der Welt. Außerdem eignete sich der feine Marmorstaub aus den Steinbrüchen von Carrara hervorragend für die Verwendung als Sand in Navigationssanduhren. Sanduhren dienten nicht nur zur Messung der Zeit und der Entfernung auf See, sondern wurden auch von den Seestreitkräften verschiedener Nationen verwendet, um „Wache zu halten“ oder die Arbeitszeiten der Besatzung zu messen. Der Schiffsjunge war für das Drehen der Sanduhr zuständig; um früher Feierabend zu machen, musste er „den Sand schlucken“ oder das Glas drehen, bevor es leer war.

Die außergewöhnlichsten Sanduhren wurden als Geschenke für Könige hergestellt. Karl der Große (742-814) von Frankreich besaß eine 12-Stunden-Sanduhr. Jahrhundert fertigte der Künstler Holbein (1497-1543) spektakuläre Sanduhren für Heinrich VIII. (1491-1547) von England an. Andere Sanduhren enthielten mehrere Instrumente. So enthielt beispielsweise eine im siebzehnten Jahrhundert in Italien hergestellte Sanduhr vier Gläser. Eines enthielt eine Viertelstunde Sand, das zweite eine halbe Stunde Sand, das dritte eine Dreiviertelstunde Sand und das vierte enthielt das volle Stundenmaß an Sand. Einige Gläser hatten auch Zifferblätter mit Zeigern, so dass bei jeder Umdrehung des Glases die Anzahl der Umdrehungen mit dem Zeiger angezeigt werden konnte, um den kumulativen Ablauf der Zeit zu markieren.

Die obere und die untere Kugel jedes Glases wurden separat mit offenen Öffnungen oder Kehlen geblasen. Um sie zu verbinden, damit der Sand von der oberen in die untere Kugel fließen konnte, wurden die beiden Glashälften mit einer Schnur zusammengebunden, die anschließend mit Wachs überzogen wurde. Die zweiteilige Glasphiole konnte erst um 1800 in einem Stück geblasen werden.

Um 1500 tauchten die ersten Uhren mit der Erfindung der Spiralfeder auf. Einige gewichtsbetriebene Uhren waren bereits vor 1500 hergestellt worden, aber ihre Größe schränkte ihre Praxistauglichkeit ein. Mit der Verbesserung der Spiralfeder wurden kleinere Tischuhren hergestellt und die ersten Armbanduhren produziert. Federbetriebene Uhren machten aus Clepsydras und Sanduhren Kuriositäten, aber interessanterweise wurden die schönsten Sanduhren nach 1500 als Dekorationsstücke hergestellt. Das sind die Sanduhren, die in Museen ausgestellt werden.

Um 1400 besaßen viele Privathäuser Sanduhren für den Gebrauch in Haushalt und Küche. In Kirchen wurden Sanduhren verwendet, um die Länge der Predigt des Pfarrers zu messen. Sanduhren wurden auch routinemäßig in den Hörsälen der Universität Oxford, in Handwerksbetrieben (zur Regulierung der Arbeitszeiten) und im englischen Unterhaus verwendet, wo die Glocken für Abstimmungen und die Dauer von Reden auf der Grundlage von Sanduhren eingestellt wurden. In der Blütezeit der Sanduhren trugen Ärzte, Apotheker und andere Mediziner Miniatur- oder Taschensanduhren mit einer Dauer von einer halben oder einer Minute bei sich, um den Pulsschlag zu messen; diese Praxis wurde bis ins 19. Heute werden Miniaturversionen, die drei Minuten Sand enthalten, als Eieruhren und als Reisesouvenirs verkauft. Größere Sanduhren werden auch heute noch aus dekorativen Materialien und in interessanten Stilen zu Dekorationszwecken hergestellt. Alle diese Messgeräte (Kerzenuhren, Wasseruhren und Sanduhren) haben den Nachteil, dass man sie genau beobachten muss.

Rohstoffe

Das Glas für Sanduhren ist das gleiche Material wie das für anderes geblasenes Glas. Es wird in Röhren unterschiedlicher Länge von spezialisierten Anbietern zum Brennen und Formen maschinell oder durch Mundblasen hergestellt. Vorgeformte Glühbirnenrohlinge können ebenfalls in Sanduhren verwandelt werden, indem man sie am Sockel der Birnen zusammenfügt. Ebenso können Gläser am Hals zu Sanduhren zusammengefügt werden, die je nach „Charakter“ der Gläser von rustikal bis modern aussehen können.

Die Rahmen oder Gehäuse für Sanduhren sind der Fantasie des Designers überlassen. Das Rohmaterial besteht meist aus edlen Holzstücken, die je nach Stil, Dekor, Design oder Thema bearbeitet oder geschnitzt werden können. Bambus, Harz und verschiedene Metalle wie Messing, Bronze und Zinn sind ebenfalls schöne Materialien für den Rahmen. Spezialisierte Sanduhren werden in so geringen Stückzahlen hergestellt, dass das Rohmaterial in begrenztem Umfang von außerhalb zugekauft wird

Die Sanduhr war bis zum sechzehnten Jahrhundert in Westeuropa als Zeitmessgerät weit verbreitet. Ihr Aufbau war einfach. Zwei Glaskugeln (auch Phiolen oder Ampullen genannt) waren durch einen schmalen Hals miteinander verbunden, so dass Sand (mit relativ einheitlicher Korngröße) von der oberen in die untere Kugel floss. Die Sanduhren wurden in verschiedenen Größen hergestellt, die auf vorher getesteten Messungen des Sandflusses in den verschiedenen Größen der Kugeln basierten. Im siebzehnten Jahrhundert wurde in Italien ein Rahmen hergestellt, der vier Sanduhren enthielt. Jede Sanduhr enthielt unterschiedliche Mengen an Sand. Eine enthielt eine Viertelstunde Sand, die zweite eine halbe Stunde Sand, die dritte eine Dreiviertelstunde Sand und die vierte enthielt das volle Stundenmaß an Sand.

Ausgabe. Manchmal stellen die Kunden den Sanduhrmachern ihr eigenes Material zur Verfügung. Eieruhr-Sanduhren werden auch in Holz oder Kunststoff eingefasst. Für diese kleinen Exemplare kaufen die Hersteller Kunststoffspäne von Lieferanten und stellen die Rahmen in ihren Fabriken im Spritzguss- oder Extrusionsverfahren her.

Sand ist der komplexeste Bestandteil von Sanduhren. Nicht alle Sandarten können verwendet werden, weil die Körner zu kantig sind und nicht richtig durch den Hals der Sanduhr fließen können. Weißer Quarzsand, der Sand, den man an strahlend weißen Stränden findet, ist zwar attraktiv, aber für die Herstellung von Sanduhren nicht geeignet, da er zu kantig ist und nicht glatt fließt. Marmorstaub, anderer Gesteinsstaub und Gesteinsmehl – Pulver aus der Glasschleiferei – sowie runde Sandkörner, wie die von Flusssand, sind für Sanduhren am besten geeignet. Im Mittelalter enthielten Bücher für Hausfrauen nicht nur Rezepte zum Kochen, sondern auch zur Herstellung von Leim, Tinte, Seife und auch Sand für Sanduhren. Der beste Sand ist vielleicht gar kein Sand, sondern Ballotini, winzige Glasperlen oder -kugeln (wie Miniaturmurmeln mit einem Durchmesser von etwa 40-160 Mikrometern), die in Sanduhren verwendet werden, weil ihre runden Kanten reibungslos durch das Glas fließen. Darüber hinaus können Ballotini in verschiedenen Farben hergestellt werden, so dass der Sand in der Sanduhr kann gewählt werden, um Zimmer Dekor oder eine andere Farbe Vorliebe entsprechen.

Design

Design und Konzeption sind normalerweise der komplizierteste Teil der Sanduhrherstellung. Der Sanduhrmacher muss Handwerker, Künstler und Experte für Öffentlichkeitsarbeit sein, wenn er seine Kunden über die praktischen Aspekte des Designs und der Konstruktion einer Sanduhr berät. Unternehmen geben Sanduhren als Geschenke zum Jahr 2000 in Auftrag, aber sie wollen auch den Charakter ihres Unternehmens widerspiegeln oder Materialien verwenden, die mit ihren Produkten in Verbindung stehen. Nach der Festlegung des Entwurfs ist der Bau der Sanduhr relativ einfach.

Sanduhren können auch in der Größe stark variieren. Die kleinsten bekannten Sanduhren haben die Größe eines Manschettenknopfes, und die größten sind bis zu 1 m hoch. Die Gläser können verschiedene Formen haben, von rund bis länglich, und sie können graviert sein. Mehrere (mehr als zwei) Glashandschuhe können miteinander verbunden werden, und mehrere Sanduhren können in denselben Rahmen eingebaut und auf einem Drehkreuz gedreht werden.

Einem Handwerker zufolge sind dem Design von Sanduhren keine Grenzen gesetzt. Er entwickelt seine eigenen Entwürfe, fertigt Sanduhren nach Entwürfen oder Wünschen seiner Kunden oder entwirft Designs, die einem bestimmten Marktinteresse entsprechen. Er hat seine eigenen Hände als Rahmen für die Gläser modelliert, ungewöhnliche Materialien wie Bambus oder Marmor für die Herstellung der Rahmen verwendet und sich von anderen Sanduhren inspirieren lassen, z. B. von der Sanduhr mit Wasserspeier-Rahmen in der Verfilmung von Der Zauberer von Oz. Er hat Sanduhren mit Kohlesand, Bergbauschlacke, Sand von der Chinesischen Mauer und Sand aus Polyethylenharz hergestellt. Im Fernsehen werden derzeit Sanduhren mit futuristischem Design verkauft, um dem Interesse am neuen Jahrtausend gerecht zu werden.

Der Herstellungsprozess

1. Nachdem das Design und die Materialien ausgewählt sind, wird der Körper der Sanduhr auf einer Glasdrehbank auf eine Größe geblasen, die der Größe (Zeitintervall) der Sanduhr entspricht.
2. Der Rahmen wird hergestellt; je nach Design kann er aus einem einzigen Stück oder aus mehreren Teilen bestehen, darunter ein Boden, ein Deckel und drei oder vier Pfosten. Diese Herstellung hängt vom Material ab. Wenn der Rahmen aus Harz besteht, können Formen hergestellt werden, in die das Harz gegossen wird und aushärten kann, werden die Teile geschliffen oder anderweitig geglättet und poliert und dann zusammengefügt. Die Rahmenteile können so eingepasst werden, dass sie ineinander greifen, oder sie können geklebt, verklebt oder geschweißt werden, was wiederum von den verwendeten Materialien abhängt.
3. Eines der häufigsten Missverständnisse über Sanduhren ist, dass es eine Formel für die Menge des im Glas enthaltenen Sandes gibt. Die Sandmenge in einem bestimmten Sanduhrdesign oder einer bestimmten Sanduhrform basiert nicht auf einer wissenschaftlichen Grundlage oder einer Messformel. Die Art der Körner, die Wölbung des Glases und die Form und Größe der Öffnung haben zu viele Auswirkungen auf die Fließgeschwindigkeit des Sandes durch das Glas, so dass die Sandmenge nicht mathematisch berechnet werden kann. Bevor die Oberseite des Rahmens versiegelt wird, wird Sand eingefüllt, der für die vorgeschriebene Zeitspanne durch das Glas fließt. Am Ende dieser Zeitspanne wird der im oberen Teil des Glases verbliebene Sand abgeschüttet und das Glas versiegelt.

Qualitätskontrolle

Die Qualitätskontrolle ist bei der Herstellung von Sanduhren unabdingbar, da der Designer oder Hersteller alle Aspekte der Arbeit erledigt. Der Kunde ist auch an der Konzeption des Designs und der Auswahl der Materialien und Farben beteiligt. Das Endergebnis ist, dass die Kunden handgefertigte Produkte erhalten, die ihren Anforderungen entsprechen und historische und künstlerische Assoziationen wecken; Sanduhren sind eher ästhetisch ansprechende Ornamente als genaue Zeitmesser.

Nebenprodukte/Abfall

Je nach Art der verwendeten Materialien fallen beim Bau von Sanduhren geringe Mengen an Abfall an. Holz, das für die Herstellung des Sanduhrrahmens geschnitzt wird, verursacht zum Beispiel Abfall. Zu dünnes oder fehlerhaftes Glas kann geschmolzen und erneut geblasen werden. Überschüssige Sandmengen können zur späteren Verwendung aufbewahrt werden.

Die Zukunft

Die Sanduhr scheint keine Zukunft zu haben. Tatsächlich können die schöne Form des Glases selbst, sein maßgefertigter Rahmen und der farbige Sand je nach Dekor, Atmosphäre oder Anlass ausgewählt werden. Auch wenn die zukünftige Produktion begrenzt sein mag, wird die Sanduhr als Objekt mit antiken Assoziationen und eingebauter Eleganz immer Sammler und diejenigen ansprechen, die die Geheimnisse der Kunst und der Zeit schätzen.