Uhr

Die Uhr ist ein Messgerät, das den aktuellen Zeitpunkt anzeigen kann oder eine Zeitspanne misst. In ihrer mehrere Jahrtausende umfassenden Entwicklungsgeschichte von der einfachen Elementaruhr bis zur hochpräzisen Atomuhr stand und steht sie in vielschichtiger Wechselwirkung zur kulturellen, technischen und gesellschaftlichen Entwicklung der Menschheit.
Heute ist die Uhr zum unverzichtbaren Begleiter in den unterschiedlichsten Bereichen des Alltags geworden. Die Armbanduhr begleitet ihren Träger als ständig verfügbare Zeitanzeige. Die elektronische Uhr findet sich in vielen Alltagsgegenständen, vom Haushaltsgerät über den Fernseher und Funkwecker bis zum Computer und zum Mobiltelefon.

Frühe Eisenuhr

Für Wissenschaft und Raumfahrt wurden hochpräzise Zeitsysteme (Weltzeit, Atomzeit) etabliert, die durch Zeitzeichensender und Satellitenfunk überall zur Verfügung stehen. In der Astronomie werden Zeiten bis in die Millionstelsekunde gemessen, während die Atomuhren der GPS-Satelliten heute besser als Nanosekunden arbeiten und die Laufzeitmessung elektromagnetischer Wellen sogar Genauigkeiten von 10⁻¹⁴ erreicht.

Etymologie

Das Wort „Uhr“ stammt von mittelhochdeutsch ūr(e)/or(glocke) („Stunde“, „Uhr“), dieses von mittelniederdeutsch ūr(e), welches wie englisch hour aus altfranzösisch (h)ore entlehnt ist. Zugrunde liegt spätlateinisch/italienisch ora, von lateinisch hōra, von altgriechisch ὥρα/hóra („Zeit“, „Stunde“ von urindogermanisch *yōr-ā (verwandt mit Jahr).

Im Englischen wird unterschieden zwischen Watch (vor allem Armbanduhr und Taschenuhr) und der größeren Clock (zum Beispiel als Tischuhr, Wanduhr oder Standuhr sowie Großuhr an Türmen oder Häusern).

Grundlegende Funktionsprinzipien

Grundlage jeder Zeitanzeige ist immer ein physikalischer oder chemischer Vorgang, der möglichst gleichförmig abläuft. Dazu muss immer eine gewisse Energie eingesetzt oder zugeführt werden. Die zur Anzeige dienende sichtbare Veränderung der Anordnung ist dabei ein zweiter, vom Prinzip her unabhängiger Aspekt.

Es lassen sich analoge und digitale Vorgänge unterscheiden. „Digital“ hier im Sinne von schrittweise ablaufenden Vorgängen, zusammengesetzt aus separaten, zählbaren Einzelereignissen.

Analoge Zeitmessvorgänge sind beispielsweise die scheinbare Wanderung der Sonne um die Erde (ausgenutzt in der Sonnenuhr), das Abbrennen von Kerzen, das stetige Ablaufen oder Einlaufen von Wasser aus einem oder in ein Behältnis.

Digitale Zeitmessvorgänge sind beispielsweise Pendelschwingungen (Pendeluhren), Rotationspendelschwingungen (Armbanduhren), Schwingungen einer Stimmgabel (erste elektronische Uhren), Schwingungen eines Schwingquarzes (Quarzuhr) oder Schwingungen separater Atome (Atomuhr). Bei mechanischen Uhren werden die Pendelschwingungen dazu benutzt, das schnelle und stetige Ablaufen der Feder oder der Gewichte durch die Hemmung in kleine (digitale) Zeitschritte einzubremsen, die dann gezählt werden müssen. Besonders bei Großuhren sind die daraus resultierenden ruckweisen Bewegungen der Zeiger direkt sichtbar. Allgemein liegt immer ein in streng konstanten Zeitabständen ablaufender Vorgang vor, der gezählt wird bzw. zählbar ist. (Funkuhren sind in diesem Sinne reine Anzeigeeinheiten und gehen beim Zeitmessvorgang zurück auf die Atomuhr, die den Zeitsender steuert.)

Die Anzeige in Stunden, Minuten und Sekunden aus diesen Grundvorgängen abzuleiten, ist ein eigener, unabhängiger Vorgang. Häufig finden sich Mischformen, indem beispielsweise das kontinuierliche Abbrennen einer Kerze mit digitalen (lies: punktuellen) Anzeigen voller Stunden verbunden wird, indem Metallkugeln in regelmäßigen Abständen in die Kerze eingeschmolzen werden, die dann beim Abbrennen in eine Metallschale fallen und damit ein vernehmliches akustisches Signal produzieren. Umgekehrt wird aus den eigentlich digital gezählten Schwingungen eines Pendels durch die Hemmung und eine Untersetzung eine (scheinbar) analoge Anzeige auf einem Zifferblatt erzielt.

Meilensteine und wichtige Entdeckungen

Um 1300: erste Nachweise der Räderuhr mit mechanischer Hemmung
um 1425: Erfindung der „modernen“ Sonnenuhr mit Polstab parallel zur Erdachse
um 1430: Erfindung des Federantriebs für Federzuguhren
1510: „Taschenuhr“ von Peter Henlein (Nürnberger Ei)

Entwicklung

Altertum

Schon im Altertum teilte der Mensch seinen Tagesablauf durch Beobachtung der Himmelsgestirne Sonne und Mond ein. Auf- und Untergang der Sonne sowie ihr höchster Stand am Mittag waren den Menschen markante Zeitpunkte, am wandernden Schatten konnte durch einfache Markierungen die Zeit eingeteilt werden.
Seit dem 16. Jahrhundert v.Chr. ist die Verwendung der Wasseruhr im Alten Ägypten bekannt.
Später verwendete man an den Wasseruhren auch mit Räderwerken verbundene Schwimmer, die eine Zeitanzeige auf Zifferblättern ermöglichten. In Griechenland wurden diese Uhren zur Begrenzung der Redezeit vor Gericht eingesetzt. Die Redewendung „Die Zeit ist abgelaufen“ lässt sich darauf zurückführen.

Neben den Sonnen- und Wasseruhren etablierte sich ab 900 n.Chr. in Europa auch die Kerzenuhr. Kerzen mit definierten Formen und Größen brannten in einer bestimmten Zeitdauer ab, und anhand von Markierungen konnte man die abgelaufene Zeit ablesen.

Neuzeit

Mit dem Zeitalter der Renaissance kam es zu zwei bedeutenden Entwicklungen, die den weiteren Weg der Uhr entscheidend beeinflussten.
Zum einen hatten die häuslichen Uhren ein Gehäuse erhalten, um sie vor Staub und damit vor Abnutzung zu schützen. Die Gestalt der Uhren war fortan dem jeweiligen Geschmack und der Mode ihrer Zeit unterworfen und nicht selten trat die Funktion der Zeitmessung hinter den Schmuck der äußeren Form zurück.