Wie misst man den Längengrad mit einem Sextanten?

Längengradmessung mit dem Sextanten: Eine Reise in die Zeit der nautischen Präzision

Die Bestimmung des Längengrades auf See war lange Zeit eine der größten Herausforderungen der Seefahrt. Während die Breitengradmessung relativ einfach mit Hilfe des Höhenwinkels der Sonne oder anderer Himmelskörper bestimmt werden konnte, blieb die genaue Längengradmessung ein Rätsel, das erst mit der Entwicklung genauer Uhren gelöst werden konnte. Der Sextant, ein präzises Messinstrument, spielte dabei eine entscheidende Rolle, aber allein er reichte nicht aus. Er ermöglichte lediglich die Messung eines wichtigen Zwischenschrittes: die Bestimmung der lokalen scheinbaren Sonnenzeit.

Der Sextant misst den Höhenwinkel eines Himmelsobjekts, in der Regel der Sonne, über dem Horizont. Diese Messung ist jedoch nur ein Teil der Gleichung. Um den Längengrad zu ermitteln, benötigt man zusätzlich die exakte Greenwich Mean Time (GMT), also die mittlere Zeit in Greenwich, England. Der Schlüssel liegt in der Differenz zwischen der lokalen scheinbaren Sonnenzeit und der GMT.

Der Prozess im Detail:

1. Sonnenhöchststand beobachten und messen: Mit dem Sextant wird der höchste Punkt der Sonne über dem Horizont (ihr Meridiantransit) präzise gemessen. Dieser Zeitpunkt markiert die lokale scheinbare Mittagssonne. Die Genauigkeit dieser Messung ist entscheidend und erfordert Übung und eine ruhige Hand. Atmosphärische Refraktion muss dabei berücksichtigt werden.

2. Lokale scheinbare Sonnenzeit bestimmen: Aus dem Zeitpunkt des Sonnenhöchststands lässt sich die lokale scheinbare Sonnenzeit berechnen. Dies erfordert Kenntnisse der aktuellen Tageszeitgleichung, die die Abweichung zwischen der scheinbaren Sonnenzeit und der mittleren Sonnenzeit (die Grundlage für unsere Uhren) berücksichtigt. Diese Korrektur ist notwendig, da die Erdbahn um die Sonne nicht perfekt kreisförmig ist.

3. GMT mit einer hochgenauen Uhr bestimmen: Hier liegt der entscheidende Punkt. Eine extrem präzise Uhr, früher eine mechanische Marinechronometer, heute eine Atomuhr, ist unerlässlich. Diese Uhr muss die GMT mit hoher Genauigkeit anzeigen. Jede Sekunde Abweichung führt zu einem erheblichen Fehler im berechneten Längengrad.

4. Längengrad berechnen: Die Differenz zwischen der GMT und der lokalen scheinbaren Sonnenzeit, multipliziert mit 15° (da die Erde sich in 24 Stunden um 360° dreht), ergibt den Längengrad. Ein östlicher Längengrad resultiert aus einer späteren lokalen Zeit im Vergleich zur GMT, während ein westlicher Längengrad eine frühere lokale Zeit bedeutet.

Fehlerquellen und Herausforderungen:

Die Längengradmessung mit dem Sextanten und einer hochgenauen Uhr war – trotz des Prinzips – fehleranfällig. Neben den oben erwähnten Faktoren spielten auch die Genauigkeit der Uhr, die korrekte Berücksichtigung der Tageszeitgleichung und die Präzision der Sextantenmessung eine entscheidende Rolle. Stürme, Bewölkung und die Bewegung des Schiffes stellten zusätzliche Schwierigkeiten dar.

Fazit:

Die Längengradmessung mit dem Sextanten war ein Meilenstein in der Geschichte der Seefahrt. Diese Methode, die präzise Zeitmessung mit präzisen Winkelmessungen verband, ermöglichte erst die sichere Navigation auf hoher See und die Entdeckung und Erschließung neuer Handelswege. Sie verdeutlicht die enge Verbindung zwischen Astronomie, Mathematik und Technologie und ihren Einfluss auf die menschliche Geschichte.