In früheren Beiträgen in diesem Blog haben wir uns mit Werkzeugen der Metrologie befasst, mit denen wir täglich umgehen oder die uralte Messwerkzeuge waren. Auf dieses Thema möchten wir hier zurückkommen.
Wenn wir die Weiterentwicklung der Messeinheiten und -werkzeuge seit der Einführung der Metrologie im 18. Jahrhundert anschauen, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Menschheit nicht einfach in den 1700er Jahren einen Schalter umlegte und plötzlich anfing, sich um standardisierte Messungen zu kümmern. Der Weg zur Standardisierung dauerte tausende von Jahren und verlief in verschiedenen Zivilisationen auf der ganzen Welt.
Die in der Antike verwendeten Messinstrumente legten den Grundstein für die Werkzeuge, Einheiten und Techniken, die später vom Internationalen Einheitensystem (SI) zur Bildung des metrischen Systems übernommen wurden. Und viele dieser Werkzeuge wurden so weit weiterentwickelt und verfeinert, dass ihre alten Formen noch heute in Gebrauch sind. Im Folgenden finden Sie 5 weitere der frühesten und wichtigsten Instrumente der Metrologie:
1) Sonnenuhren/Obelisken
Der vielleicht erste aufgezeichnete Versuch, den Lauf der Zeit über den Tag hinweg zu verfolgen, war der Bau großer Steintürme, so genannter Obelisken, zu Ehren von Göttern und Königen durch die alten Ägypter. Und jeder Obelisk war eine Opfergabe an den Sonnengott. Er wurde in der richtigen Höhe gebaut und so aufgestellt, dass das erste und das letzte Licht des Tages die Spitze berührte. Markierungen auf dem Boden konnten dann den Schatten, den die Sonne im Laufe des Tages auf den Turm warf, verfolgen und die Zeit anzeigen. Kleinere Versionen dieses Prinzips, die so genannten Sonnenuhren, wurden in Ägypten und im alten Rom populär, noch vor den späteren Erfindungen der Wasseruhr und der Sanduhr. Obwohl Sonnenuhren noch immer als Dekoration oder an historischen Stätten beliebt sind, waren sie letztlich nicht genau genug für eine präzise Zeitmessung, da die sich ändernde Neigung der Erdachse die Länge der Tageslichtstunden im Laufe der Jahreszeiten verändert.
2) Thermometer
Auf den ersten Blick ist das Thermometer eine der letzten Erfindungen aus der Zeit vor der Metrologie, denn Gabriel Fahrenheit und Anders Celsius leisteten Anfang des 17. Jahrhunderts entscheidende Beiträge zur Temperaturmessung. Aber das Konzept des Thermometers – eine Luftblase, die durch die Ausdehnung oder Kontraktion der Flüssigkeit aufgrund von Änderungen der Lufttemperatur an verschiedene Höhenpunkte in einer Flüssigkeit gezwungen wird – findet sich tatsächlich im antiken Griechenland um das erste Jahrhundert vor Christus. Galilei wird zugeschrieben, dass er das Design des Florentiner Thermometers, das in den 1650er Jahren von Andrea Mariani hergestellt wurde, weiter perfektionierte. Die florentinischen Thermometer verwendeten in erster Linie Wasser oder Wein als Flüssigkeit, aber Fahrenheit entdeckte 1714 durch Versuche, dass Quecksilber stabilere Ausdehnungs- und Kontraktionsraten aufwies. Und 1742 nahm Celsius Quecksilber und wandte die Dezimalisierung an, um eine genauere auf 10 basierte Temperaturskala zu schaffen. Die Erkenntnisse von Fahrenheit und Celsius zur Temperaturmessung sind auch heute noch aktuell.
3) A-Rahmen Ebene
Lange bevor es Laser-Nivelliergeräte oder sogar Wasserwaagen gab, mussten die alten Ägypter mit analogen Messinstrumenten sicherstellen, dass die Pyramiden und andere Bauwerke ebenerdig waren. Die Lösung war ein einfacher A-Rahmen (wahrscheinlich aus Holz) mit einer Schnur, die von der Mitte des „A“ herunterhing. Ein am Ende der Schnur angebrachtes Gewicht zieht dann die Schnur in eine Richtung, wenn die A-Rahmen-Wasserwaage auf eine nicht vollkommen ebene Fläche gestellt wird. Auf dem Querbalken des „A“ zeigen Markierungen an, wie weit die gemessene Fläche von der Mitte abweicht. Diese einfache Konstruktion (deren einzige wirkliche Einschränkung die Größe des Rahmens war) blieb bis nach der Gründung der SI in Europa in Gebrauch. Die Erfindung von vulkanisiertem Gummi ermöglichte die Massenproduktion der Wasserwaage, die erstmals die A-Frame-Wasserwaage ablöste.
4) Barometer
Wir haben bereits Galileo als einen der Väter des Thermometers erwähnt, aber für die Erfindung des Barometers wenden wir uns an seinen Assistenten Evangelista Torricelli in den 1640er Jahren. Während er die Auswirkungen von Luft auf die Wasserentnahme aus tiefen Brunnen untersuchte, entwarf Torricelli ein Experiment, bei dem ein Quecksilberrohr in ein Quecksilberbad getaucht und das freiliegende Ende versiegelt wurde. Als sich das Quecksilber in der Röhre vom versiegelten Ende wegbewegte, kam Torricelli zu zwei Schlussfolgerungen: Erstens, das Gewicht der Luft über dem Bad muss das Quecksilber in der Röhre noch über der Oberfläche halten, und zweitens, der Raum in der Röhre über dem Quecksilber muss daher ein Vakuum sein. Dies war eines der ersten Experimente, das die lange vorherrschende Überzeugung, dass „die Natur ein Vakuum verabscheut“, in Frage stellte. Spätere Tests, die Blaise Pascal und sein Schwager 1646 durchführten, bestätigten Torricellis Theorie und bewiesen, dass der atmosphärische Druck bei verschiedenen Wetterbedingungen und in unterschiedlichen Höhen variiert. Die Erfindung des Barometers revolutionierte das Verständnis von Wettermustern, und sie sind immer noch ein wichtiges Instrument für Meteorologen bei der Wettervorhersage.
5) Winkelmesser
Winkelmesser haben im Laufe der Jahrhunderte viele unterschiedliche Verwendungen gefunden. Der einfache Halbkreis mit flacher Kante ermöglicht es, den Winkel zweier sich schneidender Linien zu messen. Der moderne Winkelmesser, dessen Design weitgehend unverändert ist, wurde von Joseph Huddart zu Beginn des 19. Jahrhunderts für die Schifffahrt entwickelt. Das Werkzeug wurde später für die Konstruktion nützlich und trug dazu bei, unser Geometrieverständnis zu erweitern. Man geht jedoch davon aus, dass der Architekt Kha, der um 1400 v. Chr. am Bau der Pharaonengräber beteiligt war, im alten Ägypten eine viel frühere Version des Werkzeugs verwendet hat. Dieser Entwurf zeigt einen Vollkreis, der auf einem Flachstab ruht. Wenn die Messlatte auf einer Linie oder Fläche auflag, wurde eine Lotlinie durch die Winkelmarkierungen auf dem Kreis gezogen, um den Winkel abzulesen.
Die hier aufgeführten Begriffe sind mehr als nur alte Bezeichnungen für Messgeräte. Viele dieser Werkzeuge sind heute noch in irgendeiner Form in Gebrauch und verdeutlichen, dass die Menschen bereits vor der Einführung des metrischen Systems, des SI und der formalen Metrologie fortschrittliche Messtechniken entwickelten, die es ihnen ermöglichten, technische und bauliche Leistungen zu vollbringen, die unsere Welt grundlegend veränderten.
Quellen:
https://www.worldhistory.org/Egyptian_Obelisk/
https://jamaicahospital.org/newsletter/history-of-thermometers/
https://www.johnsonlevel.com/news/HistoryoftheLevelHowtheBu
https://www.britannica.com/technology/hand-tool/Screw-based-tools#ref39230
https://www.thoughtco.com/how-barometers-measure-air-pressure-3444416
https://mtiinstruments.com/knowledge-center/history-of-measurements/
http://www.historyworld.net/wrldhis/PlainTextHistories.asp?historyid=ac07
