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7 Werkzeuge der Messtechnik im Laufe der Geschichte

Die Metrologie wurde im 18. Jahrhundert zu einer organisierten, wissenschaftlichen Fachgebiet, das sich um klar definierte, standardisierte Strukturen von Einheiten und Messverfahren auf der Suche nach möglichst genauen Messungen dreht. Aber die Menschen begannen nicht plötzlich im 18. Jahrhundert zu messen, Messungen fanden bereits seit vielen tausend Jahren auf der ganzen Welt statt. Jede Region und jede Zivilisation entwickelte ihre eigenen Werkzeuge und Standards für konsistente Messungen für das Bauen, die Zeitangabe, die Stadtplanung, das Wiegen usw..

Oftmals konnten diese Standards und Instrumente sehr stark zwischen Gemeinden oder sogar Generationen eingesetzt werden, aber manchmal wurden ähnliche Ideen in verschiedenen Regionen der Welt umgesetzt, lange bevor sie einander hätten mitgeteilt werden können. Jedes dieser Werkzeuge, egal wie rudimentär oder widersinnig die heutigen Standards auch sein mögen, zeigt die grundlegenden Konzepte auf, die später zu den Eckpfeilern der Metrologie wurden (standardisierte Einheiten, Messfähigkeit und Referenzstandards). Im Folgenden werden 7 der frühesten und wichtigsten Werkzeuge der Metrologie vorgestellt:

1) Cubit / Royal Cubit

Das wahrscheinlich erste etablierte Metrologieinstrument der Menschheitsgeschichte ist die Cubit oder Königliche Cubit aus dem alten Ägypten. Eine Elle wurde als die gemessene Entfernung von der Ellenbogenbeuge bis zur Spitze des Mittelfingers festgelegt. Da dies bei jedem Menschen unterschiedlich war, wurde schließlich die königliche Cubit eingeführt. Die Königliche Elle war das gleiche Maß wie die Standard-Elle, wobei die Maße des heutigen Königs als Maßstab dienten. Obwohl sich dies mit jedem nachfolgenden Regime änderte, standardisierte die Königliche Cubit die Längenmaße von Generation zu Generation im Jahr 3.000 v. Chr. und ermöglichte den Ägyptern den Bau der Pyramiden.

2) Steine / Weizenkorn / Karat

Das Gewicht ist viel weniger einfach zu messen als die Entfernung, da die Dichte dazu führen kann, dass Objekte ähnlicher Größe drastische Unterschiede im Gewicht aufweisen. Vor den genormten Einheiten Pfund oder Gramm und den elektronischen Waagen zu deren Messung mussten wir die Dinge danach wiegen, wie viel von einem Vergleichsobjekt wir brauchten, um die Waage auszugleichen. Obwohl der Stein das berühmtere Beispiel für diese Vergleichsobjekte ist, sind sie nicht das willkürliche Maß, das sie auf den ersten Blick zu sein scheinen. Die Steine wurden anhand ihrer äquivalenten Gesamtmenge an Weizenkörnern standardisiert, die eine nahezu einheitliche Größe und ein nahezu einheitliches Gewicht haben. In einigen Gegenden der Welt sind Steine immer noch als Maßeinheit zu finden und das Karat, das heute noch für die Schmuckmessung verwendet wird, entstand aus derselben Methode unter Verwendung von Johannisbrotkernen. Ein Karat entspricht heute 200 Milligramm oder dem Gewicht eines Johannisbrot-Samens.

3) Wegstreckenzähler

Lange bevor sie in jedem Auto auf der Welt erhältlich waren, konnte man Kilometerzähler aus verschiedenen Epochen (einschließlich Griechenland, Rom und China) an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt finden. Die Grundidee bestand darin, den bekannten Umfang eines Rades zu nehmen, es an einem Fahrzeug zu befestigen und das Rad nach einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen fallen zu lassen oder eine Markierung zu erzeugen, um eine Meile zu markieren. Während sich die Definitionen für die Anzahl der Umdrehungen pro Meile von Region zu Region unterschieden, war dies der Anfang unseres Verständnisses der Entfernung in Bezug auf die Fahrt und würde es uns später ermöglichen, mit der Geschwindigkeitsmessung zu beginnen.

4) Wasseruhr

Unser frühestes Verständnis der Zeit basierte auf der Sonne und ihrer wahrgenommenen Bewegung über den Himmel. Aber um diesen Tag-Nacht-Zyklus in messbare Einheiten zu zerlegen oder die Zeit in der Nacht oder in geschlossenen Räumen zu bestimmen, wurden verschiedene Instrumente geschaffen, um eine Zeitspanne zu bestimmen und zu sehen, wie viel davon vergangen war. Das berühmteste davon ist das Stundenglas, aber die Wasseruhr war eigentlich ein früheres Instrument als das in Ägypten, Rom, Griechenland, China und Europa. Wasseruhren messen die verstrichene Zeit anhand einer bestimmten Menge Wasser, die durch einen Trichter tropft, um eine Einheit der verstrichenen Zeit zu bilden. Diese Methode war weniger zuverlässig als Sand, da Wasser gegenüber seiner Umgebung (Verdunstung) empfindlicher ist, weshalb die Sanduhr mit der Zeit zum Standardwerkzeug wurde.

5) Sextant

Die Navigation an Land kann auf einer grundlegenden Ebene erfolgen, bei der nichts als Orientierungspunkte als Referenz dienen. Als die Zivilisationen begannen, sich auf dem Seeweg fortzubewegen, mussten sie jedoch Navigationswerkzeuge für die Fälle entwickeln, in denen es auf allen Seiten nichts als offenes Wasser gab. Die einfachste Lösung war das Heraufschauen. Der Sextant wurde geschaffen, um zwei Objekte in einem Winkel von 60° zueinander zu ermöglichen, mit anderen Worten, den Horizont mit einem Himmelspunkt. Sextanten messen den Winkel zwischen dem Horizont und astronomischen Objekten wie Sonne, Mond oder anderen Planeten oder Sternen. Sextanten ebneten den Weg für unser modernes Verständnis von Längen- und Breitengraden.

6) Chronometer

Chronometer sind aus der Not geboren, wenn Menschen auf Seereisen Schwierigkeiten hatten, die Zeit zu messen. Auf dem Festland waren Astrolabore nützlich, um die Zeit zu bestimmen und den Breitengrad zu finden, aber auf See hatten sie Schwierigkeiten, den Längengrad aufgrund der Erdrotation zu finden. Deshalb rief das britische “Board of Longitude” 1714 einen Wettbewerb im Wert von 20.000 Pfund ins Leben, bei dem neue, genauere Entwürfe für die Zeitmessung auf See gesucht wurden. Die “Seeuhren”, die als Antwort auf diese Herausforderung entstanden, modifizierten Pendeluhren für die Herausforderungen der Seefahrt an die Umwelt (Bewegung, schnell wechselnde Temperaturen und salzhaltige Luft) und lösten das Problem der Erfassung des Längengrades auf See für eine genaue Zeitmessung und Navigation. Diese Geräte waren auch die Vorläufer der modernen Armbanduhren.

7) Groma/Dioptra

Als wir von der Landwirtschaft zu den großen Stadtzentren übergingen, entwickelten wir die Notwendigkeit, in der Lage zu sein, Land zu vermessen und Städte zu planen und die Strukturen aufeinander und auf den Boden auszurichten. Die Groma und Dioptra sind von den Römern und Etruskern geschaffene Werkzeuge für die frühe Ausrichtung, Vermessung und Stadtplanung. Sie verwendeten Gegengewichte, die über einen in den Boden geschlagenen zentralen Mast gehängt wurden, um die Rechtwinkligkeit der Strukturen zum Boden zu messen und auch um die lineare Geradlinigkeit für die Entwicklung von Aquädukten, Straßen, Grundstücken und Städten zu gewährleisten. Auf diese Instrumente, die die buchstäbliche Grundlage für moderne Städte und die Qualitätskontrolle bildeten, folgte der Theodolit, aus dem schließlich das Laserinterferometer hervorging.

Diese Werkzeuge sind nur einige der Vorläufer der Produkte der dimensionellen Messtechnik, die wir heute in Fabriken und auf Baustellen auf der ganzen Welt sehen. Ohne sie hätte nicht nur das Leben unserer Vorfahren ganz anders ausgesehen, sondern auch die Konzepte unserer modernen Zivilisationen hätten sich vielleicht nie entwickelt. Auf eine sehr reale Art und Weise war der Cubit unser erster zögerlicher Schritt in Richtung des heutigen Laser Tracker.

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