Fra
solur til atom-ur
Lidt
om tidsmålernes udvikling
Af Louis Nielsen, cand.scient.
i fysik og astronomi
Lektor ved Herlufsholm
lni@herlufsholm.dk
De
første tidsmålere var solure, vandure og sandure. Senere udviklede man
mekaniske ure af forskellig konstruktion. I dag har vi elektroniske ure, der
udnytter specielle atomers eller molekylers regelmæssige svingninger.
I
1960 blev tids-enheden ’1 sekund’ defineret som 'varigheden' af 9.192.631.770
svingninger mellem to tilstande i Cæsium-133 atomet. Siden 1972 har verdens
officielle tidsangivelser været baseret på såkaldt 'atomtid'.
I
det følgende lidt om udviklingen af ure.
Solure
Den simpleste tidsmåler er en
fastgjort stok, der kan skygge for solen. Sådan en skyggegivende stok, der kan
give information om de forskellige tidspunkter på dagen, blev kaldt en gnomon,
der er et græsk ord der betyder ’som viser’. Tidsforløb angives ved
forandringen af skyggens placering, efterhånden som solen bevæger sig hen over himlen,
fra den står op i øst om morgenen, til den går ned i vest om aftenen. En
videreudvikling af gnomon er soluret.
Et
af de største solure, der også var en kalender, blev bygget af kejser Gaius Octavius Augustus (63 fvt.-14 evt.). Hans horologium solarium på Marsmarken
i Rom, kastede en skygge på en stor anlagt plads med dimensionerne 160 m gange
75 m. Obelisken der fungerede som solurets gnomon - dvs. skyggegiver - har
siden 1792 stået på Montecitorio, kun et par hundrede meter fra det sted, hvor
den blev fundet i 1748. Ved middagstid og vintersolhverv kastede den ca.35 m
høje obelisk en skygge på omkring 75 m.
Læs mere om tid og tidsmåling
på:
http://www.rostra.dk/louis/andreart/tempus/tempus
mutatio_est.html
Mekaniske
ure
I 1957 fandt
man i et græsk skibsvrag nogle bronzestykker med tandhjul. Resterne er
sandsynligvis dele fra et mekanisk ur fra omkring 65 fvt.
Omkring år 900 opfandt munken
Gerbert fra Magdeburg et mekanisk ur, der var drevet af et lod. Uret var
forsynet med et hæmværk, kaldet ’spindelgangen’.
De
første mekaniske ure drevet af forskellige vægtsystemer blev konstrueret i
løbet af 1200-årene.
Omkring
år 1200 fandtes i Köln urværker med hjuludveksling og lodder som trækkraft.
De
mekaniske urværkers regulator eller hæmværk menes at være opfundet i slutningen
af 1200- årene. Omkring år 1300 findes der mekaniske urværker i Italien.
1324: Den ældste urregulator, man
har viden om, er en del af Richard of Wallingfords (1292-1336)
urværk i Abbey of St. Albans i Hertford i England. Wallingfords urværk var med
planetarium.
1336: Det første mekaniske ur,
som meddelte tiden ved klokkeslag blev konstrueret af Guglielmo Zelandino
til kirken San Gottardo i Milano. Uret slog et slag ved den første time efter
midnat, to slag den anden time osv. Uret angav tiden i lige lange timer, og
blev trukket ved hjælp af lodder.
1352: Konstruktionen af det første såkaldte Strassburger-Münster Ur
påbegyndes. Det var færdigkonstrueret 1354. Urets dele var anbragt omkring et
astrolabium, hvorpå man kunne følge Solens og Månens bevægelser gennem
dyrekredsen. Over astrolabiet var der bevægelige religiøse figurer, og forneden
en kalender der viste datoerne for månefaserne og datoerne for varierende
festdage.
1401: Det første ur i Danmark
blev fremstillet og opsat i Ribe Domkirke.
1422: Anton Pohl bygger
til rådhuset i Olmüntz et astronomisk ur, der viser tiden, datoen, månefasen,
planeternes stillinger og stjernetid. Uret havde også klokkespil med
forskellige bevægelige figurer.
o. 1510: Den tyske urmager Peter
Henlein (o.1480-1542) fra Nürnberg opfinder et lomme-ur, der fungerer ved
hjælp af en spændt fjeder. Problemet var dog, at uret gik langsommere og
langsommere efterhånden som fjederen blev mindre spændt.
Uret kom først i handelen omkring 1575 og blev
kaldt ”Nürnberger ægget”, idet det var anbragt i en æggeformet æske, der kunne
hænge i en halskæde.
1525: Jacob Zech fra Prag
opfandt et ’hæmværk’ der kunne forhindre den ujævne gang af et fjeder-baseret
ur.
1530: Den hollandske matematiker
og astronom Regnier Gemma Frisius
(1508-1555) beskriver en metode, hvormed man ved hjælp af et nøjagtigt
gående ur kan bestemme et steds længdegrad.
(Reference: Gemma Frisius: De principiis
Astronomiae Cosmographical, 1530)
1548: Matematikerne Herlinius og Conrad Dasypodius (1531-1601) udarbejder
planerne for det andet Strassburger-Münster Ur.
I
Roskilde Domkirke opstilles et ur med bevægelige figurer, bl.a. ’Kirsten Kimer’
og ’Per Døver’.
I
1560'erne fandtes i store dele af Italien og Frankrig ure med slagværker.
1570: Konstruktionen af det andet
Strassburger-Münster ur påbegyndtes af de to brødre Isaac Habrecht (1544-1620) og Josias
Habrecht (1552-1575).
1577: Jost Bürgi (1552-1632) konstruerer det første ur
med minutviser. Uret var tiltænkt Tycho Brahe (1546-1601).
1583: Den italienske
naturforsker Galileo Galilei (1564-1642) foreslår en anvendelig
konstruktion af et pendul-ur. Galilei viser, at pendulets svingningstid kun
afhænger af pendullængden.
Galilei’s forslag til et pendul-ur
1656: Den hollandske fysiker,
matematiker og astronom Christian Huygens
(1629-95) konstruerer det første pendul-ur, der drives af vægtlodder.
Christian Huygens (1629-1695)
1670: Man begynder at fremstille
ure med minutviser, der viser mindre (minut) tidsintervaller end
time-inddelingen.
Den
engelske fysiker Robert Hooke (1635-1703)
offentliggør sine studier af spiralfjedre,
der kan anvendes som regulatorer i
lommeure.
1680:
Sekundvisning i ure indføres.
Robert Hooke (1635-1703)
1695: Den engelske urmager Thomas
Tompion (1639-1713) opfinder den såkaldte cylindergang, der er en mekanisk
anordning, der er med til at regulere rytmen af et ur.
Thomas Tompion (1639-1713)
1714: Det Engelske Parlament
udlover, efter forslag fra Isaac Newton, en pris til den, der udvikler en
metode og et instrument, der kan bestemme et skibs nøjagtige længdegrad. Der
blev udlovet tre priser. En pris på 10.000 pund for en metode der kunne angive
længdegraden med en nøjagtighed på en grad ved en sørejse fra England til
Vestindien. En pris på 15.000 pund hvis nøjagtigheden var to tredjedele af en
grad og 20.000 pund hvis usikkerheden kun beløb sig til en halv grad.
1721: Georg Graham (1673-1751),
der havde været Tompions chefassistent, forbedrede pendulurets nøjagtighed,
således at det kun taber 1 sekund pr. døgn. Forbedringen var materialer, der
kan kompensere for ændringer af pendullængden forårsaget af
temperatursvingninger
1735: Den engelske urmager John Harrison (1693-1776) konstruerede
et forbedret skibs-ur, kaldet et kronometer, til bestemmelse af længdegraden.
Det engelske parlament havde udlovet en pris på 20.000 £ til den, der kunne
konstruere et ur til bestemmelse af længdegraden i åben sø.
John Harrison (1693-1776)
Læs
mere om John Harrison og løsningen af længdegrads-problemet på:
http://www.rostra.dk/louis/andreart/harrison/harrison.html
1741: Harrison får 2440 £ for et
kronometer, der kun tabte 5 sekunder efter 81 dages sørejse. Først i 1773, da
Harrison var 80 år, fik han resten af prisen udbetalt.
o. 1750: Ifølge overleverede
historier strandede et hollandsk? skib ved Bornholm. Blandt det strandede gods
var nogle engelske standure. Nogle af dem blev købt af brødrene Peter Poulsen Arboe (1726-1766) og Otto
Poulsen Arboe (1719-1773). De to brødre, der var dygtige til finmekanik,
begyndte at fremstille efterligninger af de engelske ure, og i løbet af nogle
år blev det til en hel industri med disse efterhånden meget kendte
’Bornholmer-ure’.
1765: Den engelske urmager Thomas Mudge (1715-1794) opfinder den
såkaldte ’frie ankergang’, der gav en stor forbedring af lommeure. De hidtidige
gangmekanismer var såkaldte ’slæbegange’, hvor ganghjulet hele tiden var i
berøring med uro-akslen.
1806: Den schweizisk-franske
urmager Abraham Louis Breguet (1747-1823) opfinder et selvoptrækkende
ur.
1838: Konstruktionen af det
tredje Strassburger-Münster Ur blev påbegyndt. Uret blev konstrueret af Jean Baptiste Schwilgué (1776-1856).
1839: Den tyske fysiker Carl August von Steinheil (1801-1870)
konstruerer et ur, der drives ved hjælp af elektricitet.
1840: Det såkaldte krone-optræk
til lommeure opfindes. Tidligere blev benyttet en nøgle til at trække et
lommeur op.
1841: Den skotske instrumentmager
Alexander Bain (1811-1877) opfinder det første elektriske pendulur. Bain
konstruerede også fax-maskinen, som han tog patent på i 1843.
1878: Tyskeren Matthaus Hipp Neuchatel (1813-93) opfinder
det første elektrisk drevne pendul.
1879: Sandford Fleming
(1827-1915) foreslår indførelsen af en global standardiseret tid,
’Universal Standard Time’ (UT).
1884: ’Universal Standard Time’
indføres. Længdegraden nul defineres at gå gennem Greenwich.
1889: Den tyske fysiker og
urmager Sigmund Riefler (1847-1912) forøger et urs nøjagtighed til
(1/100) sekund pr. døgn.
I
begyndelsen af år 1900 blev armbåndsure
mere og mere almindelige.
1907: Englænderen William Willett (1857-1915) foreslår i artiklen ’The Waste of Daylight’ at benytte
den såkaldte sommertid, ved at sætte urene en time eller mere frem om sommeren,
hvor dagene er længere. I 1916, året efter Willetts død, blev sommertid indført
i Storbritannien.
1927: På Bell-laboratorierne i
USA udvikler Warren A. Marrison
(1896-1980) det første kvartsstyrede ur. Flere var med til at udvikle
forløberne af kvarts-ure.
1950: Transistor-styret enheder
til ure opfindes af elektroingeniøren Max
Hetzel (1921-)
Max Hetzel (1921-)
Det
transistor-styrede armbåndsur blev færdig-udviklet i 1959 af Max Hetzel, mens han arbejdede for Bulova Watch
Company i New York.
Atom-ure
Det
første 'atomur', der er baseret på svingninger af ammoniak-molekyler blev
fremstillet i 1954.
I
1955 udviklede den engelske fysiker Louis
Essen (1908-1997) et ’atomur’, der er baseret på grundstoffet Cæsium.
Cæsium-atomuret, udviklet af Louis Essen
(th) og medarbejder Jack Perry (tv)
Jens Olsens astronomiske verdens-ur
Den
15.december 1955 blev Jens Olsens Verdensur på Københavns Rådhus sat i gang af
Kong Frederik IX og Jens Olsens barnebarn Birgit. Verdensuret, som det kaldes,
blev beregnet og teoretisk udarbejdet af den danske amatørastronom og
instrumentmager Jens Olsen (1872-1945).
Konstruktionen af uret foregik i årene fra 1944 til 1955. Efter Jens Olsens død
i 1945 var det hans nære medarbejder urmager Otto Mortensen, der ledede den praktiske udførelse af uret. Urets
forskellige dele er blevet bygget på Teknologisk Institut.
Uret
viser tidspunkterne for en masse astronomiske begivenheder i vort solsystem.
Jens Olsens Verdensur på Københavns
Rådhus
Louis Nielsen
marts 2004