Jens Olsen Weltuhr Kopenhagen bestehend aus 12 Uhrwerken und 15.448 Einzelteilen

Jens Olsens Weltuhr oder Verdensur ist eine hochentwickelte astronomische Uhr, die im Kopenhagener Rathaus ausgestellt ist.  Die Uhr besteht aus zwölf Uhrwerken mit insgesamt 15.448 Teilen. Sie ist mechanisch und muss einmal wöchentlich aufgezogen werden.

Neben der Uhrzeit zeigt sie Mond- und Sonnenfinsternisse, die Positionen der Himmelskörper und einen ewigen Kalender an. Das schnellste Zahnrad dreht sich einmal alle zehn Sekunden, das langsamste alle 25.753 Jahre.

Geschichte

Die Uhr wurde von Jens Olsen (1872–1945) entworfen und berechnet. Er war gelernter Schlosser und erlernte später das Uhrmacherhandwerk. Er war auch am Baubeginn der Uhr beteiligt und starb 1945, zehn Jahre vor ihrer Fertigstellung.[6]

Die Berechnungen für die Uhr wurden bis 1928 durchgeführt und anschließend vom Astronomen Elis Strömgren überwacht.[4] Die Zeichnungen für die Uhr entstanden zwischen 1934 und 1936, und die eigentliche Produktion fand von 1943 bis 1955 statt. 

Die Uhr wurde am 15. Dezember 1955 von Birgit, der jüngsten Enkelin von König Frederik IX. und Jens Olsen, in Betrieb genommen.

Abweichungen von den erwarteten Messwerten, die 1991 festgestellt wurden, waren auf erhöhte Reibung durch das in den Zapfen befindliche Öl zurückzuführen, das durch die anhaltende Einwirkung von Sonne und Sauerstoff aushärtete. Infolgedessen wurde die Uhr weitgehend zerlegt, um sie zu restaurieren und zu modernisieren:

Alle Messing- und Bronzeteile wurden neu vergoldet.

470 Drehpunkte wurden so verändert, dass sie Miniaturkugellager aufnehmen konnten, die im zusammengebauten Zustand nicht sichtbar sind.

Einige Wellen wurden mit einer reibungsarmen Nickel-Teflon-Mischung beschichtet. Die Restaurierung begann 1995 und wurde 1997 abgeschlossen. Sie wurde dem dänischen Uhrmacher und Restaurator Søren Andersen anvertraut.[9]

Design

Ästhetik

Die Uhr befindet sich zentral in einem eigens dafür eingerichteten Raum, umgeben von kleineren, thematisch passenden Ausstellungsstücken und Beschreibungen verschiedener Aspekte der Uhr. Sie ist in einem großen Glaskasten mit Holz- und Edelstahlrahmen untergebracht und steht auf einem Granitsockel.

Die Uhr ist dem einzigen Eingang des Raumes zugewandt, kann aber von allen Seiten betrachtet werden, um die filigrane Gestaltung zu bewundern. Der Kasten verfügt über eine Innenbeleuchtung und wird durch eine Lüftungsanlage im Keller des Gebäudes temperatur- und feuchtigkeitsreguliert. Die heutige Ausführung besteht größtenteils aus vergoldetem Messing, die Zifferblätter hingegen aus rhodiniertem Messing.

Hemmung

Die Hemmung ist eine Dennison-Doppel-Dreifachbein-Schwerkrafthemmung, eine Konstruktionswahl, die bei späteren Turmuhren üblich war und die Genauigkeit gegenüber der Effizienz priorisiert. Vereinfacht ausgedrückt fungiert die Hemmung selbst als Remontoire, sodass Schwankungen des Eingangsdrehmoments weitgehend entkoppelt werden und das Pendel nicht beeinflussen. Diese Konstruktion erfordert jedoch eine erhebliche Eingangsleistung (im Falle der Weltuhr ein erhebliches Gewicht), um den Energieüberschuss auszugleichen, der durch die Luftbremse bei jedem Tick „abgeführt“ wird.

Das Pendel ist ein Sekundenpendel und benötigt daher aufgrund der lokalen Schwerkraft in Kopenhagen eine theoretische Länge von 994,5 mm. Aufgrund der verteilten Masse ist das physische Pendel jedoch etwas länger, um die korrekte Schwingungsdauer zu gewährleisten. Die Materialauswahl ist sorgfältig: Die Pendelstange besteht aus Invar, die Impulsstangen aus Saphir, und das Uhrwerk ist aufwendig mit Edelsteinen besetzt. Das Hemmungsrad ist eine relativ ungewöhnliche Konstruktion mit fünf Zähnen.

Uhrwerke

Die Uhrwerke sind modular aufgebaut, sodass sie leichter identifiziert und die Funktionsweise der Uhr besser verstanden werden kann. Zudem ermöglicht dies die Entnahme und Wartung vieler Uhrwerke, ohne die gesamte Uhr anhalten zu müssen. Die Anzahl der Hemmungen wird gelegentlich mit 11 statt 12 angegeben. Diese Unklarheit entsteht dadurch, ob die mittlere Zeit und die Sternzeit als ein einziges Uhrwerk betrachtet werden. Alle Uhrwerke außer dem Equation Works-Uhrwerk verfügen über Zifferblätter auf der Vorderseite, die in einem linken, einem mittleren und einem rechten Bereich angeordnet sind.

Zweite Zeit

Das Uhrwerk für die mittlere Zeit befindet sich oben im mittleren Bereich und besitzt das größte Zifferblatt der Uhr. Es zeigt Stunden und Minuten auf einem 12-Stunden-Zifferblatt an, sowie ein kleineres, eingelassenes Zifferblatt mit Sekundenanzeige auf einem 60-Sekunden-Zifferblatt.

Sternzeit

Das Sternzeitwerk befindet sich direkt unter dem Werk für die mittlere Sonnenzeit im Mittelteil und verfügt über ein 24-Stunden-Zifferblatt mit Minuten- und Stundenzeiger. Zusätzlich gibt es ein kleineres, eingelassenes 60-Sekunden-Zifferblatt mit Sekundenzeiger.

Hauptkalender

Der Hauptkalender befindet sich unten im Mittelteil und umfasst fünf Zifferblätter für den Sonntagsbrief, die Epakte, den Sonnenzyklus, den Indikationszyklus und den Mondzyklus. Darunter befindet sich eine Kalenderanzeige mit den Daten beweglicher Feiertage, dem Wochentag für alle Daten sowie den Daten von Voll-, Neu- und Viertelmond.

Dreifachzifferblatt

Das „Dreifachzifferblatt“ befindet sich oben im linken Teil und besteht aus drei in einen größeren Kreis eingelassenen Zifferblättern: der Zeitgleichung (oben), der Sonnenzeit (unten rechts) und der mittleren lokalen Sonnenzeit (unten links). Die Sonnenzeitzifferblätter verfügen jeweils über einen Minuten- und Stundenzeiger auf 24-Stunden-Zifferblättern.

Synchronoskop

Das Synchronoskop ist das linke Zifferblatt im linken Bereich und zeigt die Uhrzeit für jeden Ort der Welt an. Dies geschieht mithilfe einer festen Karte (in Form einer Südpolprojektion), um die sich ein 24-Stunden-Zifferblatt dreht. Dieses Modul erzeugt außerdem das Impulssignal für den Gregorianischen Kalender (direkt darunter) und die Module für die Julianische Periode.

Sonnenaufgang/Sonnenuntergang

Die Sonnenaufgangs-/Sonnenuntergangsanzeige befindet sich ganz rechts im linken Bereich und beinhaltet bewegliche Lamellen, die im Laufe des Jahres die Zeiten für Sonnenaufgang und Sonnenuntergang anzeigen. Diese können von einem inneren, feststehenden 24-Stunden-Zifferblatt für die Sonnenzeit oder einem äußeren 24-Stunden-Zifferblatt für die mittlere Sonnenzeit (unter Berücksichtigung der mittleren Sonnenzeit) abgelesen werden.

Gregorianischer Kalender

Der Gregorianische Kalender befindet sich unten im linken Bereich. Er zeigt Jahr, Monat, Tag des Monats und Wochentag an. Diese Anzeigen ändern sich diskontinuierlich um Mitternacht und bewegen sich ansonsten nicht.

Sternenhimmel

Das Werk „Sternenhimmel“ befindet sich auf dem oberen Zifferblatt des rechten Teils und zeigt die aktuelle Himmelskugel über uns an. Die Darstellung erfolgt mittels stereoskopischer Projektion (ähnlich einem Astrolabium) mit festen Fäden, die Referenzlinien für Meridian und Zenit im lokalen Bezugssystem sowie Wendekreise, Äquator und Zirkumpolarkreis im Himmelsbezugssystem anzeigen. Auch der Präzessionskreis der Pole ist eingezeichnet; er stellt die langsamste Bewegung der Uhr dar.

Heliozentrische Revolution

Das Werk „Heliozentrische Revolution“ befindet sich auf der rechten Seite des rechten Teils und ist im Prinzip ein Planetarium. Es zeigt die acht Planeten, die um eine feste Sonne kreisen, und ihre Positionen relativ zu einem festen äußeren Tierkreiszifferblatt. Pluto wurde 1930 entdeckt, kurz nachdem die Berechnungen für die Uhr abgeschlossen waren. Da die IAU den Begriff „Planet“ 2006 neu definierte, umfasst die Uhr nun wieder alle Planeten. Die Planetenbewegung ist konstant und kreisförmig, und der Abstand ihrer Umlaufbahnen ist einheitlich.

Geozentrische Revolutionsanzeige.

Die Sonnenposition ist oben links sichtbar und nahezu auf einen Mondknoten ausgerichtet. Dieser Mondknoten und sein Komplementärknoten unten links weisen Bögen auf, die dem Ausrichtungsbereich für totale und partielle Finsternisse entsprechen. Die Mondposition ist unten rechts sichtbar, die Phase nähert sich dem dritten Viertel. Das Mondperigäum ist rechts mit einem „P“, das Apogäum links mit einem „A“ markiert. Das äußere Zifferblatt zeigt die Rektaszension in Grad an, unterbrochen von den Tierkreiszeichen.

Geozentrische Revolution

Die geozentrische Revolutionsanzeige befindet sich links im rechten Bereich und zeigt die ekliptikalen Längen von Sonne, Mond, Lunisolarknoten, Mondperigäum und Mondphase an. Dies sind alles komplexe Bewegungen, insbesondere die Mondposition. Die Berechnungen hierfür werden jedoch nicht allein in diesem Modul durchgeführt. Vielmehr werden die meisten Anomalien von der Gleichungsfunktion berechnet und an die geozentrische Revolutionsanzeige übertragen, wo sie über Differenziale mit den mittleren Bewegungen kombiniert werden, um die Anzeige zu erzeugen.

Julianische Periode

Das Uhrwerk der Julianischen Periode befindet sich unten im rechten Bereich und zeigt sowohl das Julianische Jahr als auch den Julianischen Tag an. Beides sind diskontinuierliche Bewegungen, ähnlich dem Gregorianischen Kalender, jedoch mit einem Überlauf um 13:00 Uhr MEZ.

Gleichungswerk

Das Gleichungswerk hat keine Anzeige auf der Vorderseite der Uhr und befindet sich hinter dem Hauptkalender im mittleren Bereich. Es verfügt jedoch über Beschriftungen, die seine verschiedenen Funktionen erläutern, sowie über kleine Einstellräder. Das Gleichungswerk erzeugt Rotationsgeschwindigkeiten von astronomischer Bedeutung, die entweder direkt an anderer Stelle in der Uhr verwendet werden oder eine lineare Bewegung mit diesen Geschwindigkeiten erzeugen, die dann an anderer Stelle genutzt wird. 

Das Gleichungswerk nutzt sein Eigengewicht als Energiequelle und wird durch ein 36-zahniges Sperrrad, das durch einen Impuls des Moduls für die mittlere Zeit angetrieben wird, zeitlich reguliert.

Diese Werte und ihre Verwendung sind hier in der Reihenfolge von links nach rechts (bei Blick auf die Vorderseite der Uhr bzw. von rechts nach links bei Blick von der Rückseite, wo die Bewegung besser sichtbar ist) aufgeführt:

1/2 Tropisches Jahr (182 Tage, 14 Stunden, 54 Minuten, 23 Sekunden).
Erzeugt über ein Tusi-Paar ein sinusförmiges lineares Signal, um die Schiefe in der Zeitgleichung zu berücksichtigen. Dieses Signal wird anschließend über eine Rolle mit der Exzentrizitätswirkung addiert, um das Zeitgleichungssignal zu erzeugen. Hinweis: Diese Bewegung wird nach der Phasenverschiebung durch die anomalistische Jahresachse erzeugt (und beinhaltet diese daher).

Rotationsrate wird direkt auf das Sonnenaufgangs-/Sonnenuntergangswerk übertragen. Hinweis: Diese Bewegung wird vor der Phasenverschiebung durch die anomalistische Jahresachse erzeugt (und beinhaltet diese daher nicht).
1 Anomalistisches Jahr (365 Tage, 6 Stunden, 13 Minuten, 56 Sekunden).

Erzeugt mittels eines Tusi-Paares ein sinusförmiges lineares Signal, um den Effekt der Exzentrizität in der Zeitgleichung zu berücksichtigen. Dieses wird anschließend mittels einer Rolle unter Berücksichtigung der Schiefe summiert, um das Zeitgleichungssignal zu erzeugen.

1 Anomalistisches Jahr (365 Tage, 6 Stunden, 13 Minuten, 56 Sekunden).
Erzeugt mittels eines Tusi-Paares ein sinusförmiges lineares Signal, das den Einfluss der Exzentrizität in der Zeitgleichung berücksichtigt. Dieses wird anschließend mittels einer Rolle mit dem Einfluss der Schiefe der Ekliptik addiert, um das Zeitgleichungssignal zu erzeugen.

Erzeugt mittels einer Exzentrizität eine pseudo-sinusförmige Rotation, die dem halben tropischen Jahr vor dem Tusi-Paar auf dieser Welle hinzugefügt wird. Dies erfasst die Phasenverschiebung, die sich aus dem Einfluss der Exzentrizität auf den Einfluss der Schiefe der Ekliptik in der Zeitgleichung ergibt.

Erzeugt mittels einer Kurbel ein pseudo-sinusförmiges lineares Signal, das schließlich zu den Mondanomalien addiert wird, um die Jahresgleichung zu modellieren.

1/2 Drakonischer Monat (13 Tage 14 Stunden 32 Minuten 48 Sekunden)
Erzeugt über eine Kurbel ein pseudosinusförmiges lineares Signal, das schließlich zu den Mondanomalien addiert wird, um die Mondreduktion zu modellieren.

1/2 Synodischer Monat (14 Tage 18 Stunden 22 Minuten 1 Sekunde)
Erzeugt über eine Kurbel ein pseudosinusförmiges lineares Signal, das schließlich zu den Mondanomalien addiert wird, um die Mondvariation zu modellieren.

Mondknotenoszillation (173,31001 Tage)
Erzeugt über eine Kurbel ein pseudosinusförmiges lineares Signal, das an das Modul „Geozentrische Revolution“ übertragen wird, um zur mittleren Präzessionsrate der Mondknoten addiert zu werden und so die Position der Mondknoten zu bestimmen.

Mondapsiden-Oszillation (205,89744d)
Erzeugt über eine Kurbel ein pseudosinusförmiges lineares Signal, das an das Modul der geozentrischen Revolution übertragen und zur mittleren Apsidenpräzessionsrate addiert wird, um die Apsidenlinie zu bestimmen

Monde Evektion (31d 19h 29m)

Erzeugt über eine Kurbel ein pseudosinusförmiges lineares Signal, das schließlich zu den Mondanomalien summiert wird, um die Evektion zu modellieren.
Anomalistischer Mondmonat (27d 13h 18m)

Erzeugt über ein Tusi-Paar ein sinusförmiges lineares Signal, das schließlich zu den Mondanomalien summiert wird, um die Große Mondanomalie (Gleichung des Zentrums) zu modellieren.

Verbindungen zwischen den Bewegungen
Informationen werden je nach Art auf drei Arten zwischen den Bewegungen ausgetauscht:

Rotationsinformationen werden über Kegelradsätze im Quell- und Zielmodul mit einer dazwischenliegenden Welle übertragen. Diese rotieren kontinuierlich (unbegrenzt), wenn auch nicht immer mit konstanter Geschwindigkeit. Die Getriebeübersetzung beider Module ist stets so ausgelegt, dass sich die Welle mit einer sinnvollen Frequenz dreht (z. B. 1 Umdrehung pro durchschnittlichem Tag). Diese Konstruktion ist zwar nicht die einfachste, erleichtert aber das Verständnis – vermutlich beabsichtigt.

Lineare Verschiebungen werden über Stahlbänder übertragen. Dabei handelt es sich um analoge Signale mit begrenztem Bereich (begrenzt), wie beispielsweise den aktuellen Wert der Zeitgleichung oder verschiedene solare und lunare Anomalien. Die Bänder verlaufen in der Regel nach oben zum Gehäusedeckel, wo sie mithilfe eines Winkelhebelsystems horizontal über die jeweilige Zielbewegung bewegt werden, von wo aus sie wieder abwärts geführt werden können.

Impulse werden über Stangen übertragen. Dies sind diskret auftretende Signale, die diskontinuierliche Ereignisse auslösen, wie beispielsweise den Datumswechsel um Mitternacht. Auch hier kommt das Winkelhebelsystem im Gehäusedeckel zum Einsatz.

 

Quelle: Wikipedia