Antike hydraulische Uhr

Die alte hydraulische Uhr ist eine hydraulische Uhr , die definitionsgemäß über die „Erfindung von Stunden“ abhängig ist aus der V - ten  Jahrhundert vor Christus.
Zuvor wurden in China , Mesopotamien und Ägypten einige Tests zur Messung der Zeit durch Wasser das Licht der Welt erblickt .
Aus dem Erscheinen der Stunden, in der griechisch-römischen Antike, waren es vor allem die Griechen, die diese monumentalen oder individualisierten Uhren entwickelten.
Wir finden sie später, im Mittelalter, in komplexer Form in China, aber die Erben der griechisch-römischen Antike werden die Völker der arabischen Zivilisation sein . Sie werden dort verewigt, bevor sie in der westlichen Welt eingeführt werden, wo sie bald von der mechanischen Uhr vorteilhaft abgelöst werden.

An den Ursprüngen

In China

Die ersten archäologischen Beweise für „Wasseruhr“ stammt aus dem Beginn der IV th Jahrtausend vor Christus, und die ältesten Texte im VI - ten  Jahrhundert  vor Christus. AD - . Diese potenziellen Zeugnisse bleiben vage und lassen daher nicht erkennen, ob versucht wurde, den Tag und / oder die Nacht in „Stunden“ zu unterteilen, um Wasseruhren anzuzeigen.

in Mesopotamien

In Babylon , Astronomie und Mathematik ist auf ihrem Höhepunkt aus dem VIII th  Jahrhundert vor Christus. Leider zeigte der babylonische Untergrund kein hydraulisches Instrument dieser Zeit, das für die Zeitmessung gedacht war, außer einer durchbohrten Schale namens "Tauchschale", die man auch in Indien findet , wo sie von Astronomen verwendet wurde. Mit dieser Art von Schüssel können wir eine Abfolge von Eintauchen messen, die eine Dauer ausdrücken können (ein, zwei, drei ... n Eintauchen).

Was die Dokumentation angeht, ist sie prägnant. Tabletten erwähnen zuerst ein Instrument namens Maltaktum oder Didbibdu, spezifiziert in Durchmesser und Höhe, aber ohne Zeitskala, dann spezielle Tabletten, genannt MUL.APIN - Tabletten von großer Bedeutung - die unterschiedliche Gewichte einer Flüssigkeit geben (immer ohne Zeitskala) das entkommt einem unbenannten Instrument. Letztere wird als Teil der Klepsydra / hydraulischen Uhren bezeichnet, "in Ermangelung von etwas Besserem". Viele Gelehrte haben vorgeschlagen, dass diese Instrumente zylindrisch oder prismatisch in Form und Strömungsart waren – mehr nicht. Die Häufigkeit, mit der ihre Verwendung in den Texten der Zeit auftaucht, zeigt, wie wichtig diese Instrumente für die Astronomie waren.

In Ägypten

Ägypten ist reich an archäologischen Referenzen zu hydraulischen Strömungsuhren, die aus den Jahren -1500 bekannt sind.

Eine eingehende Analyse von Karnaks „Wasseruhr“, datiert um -1350, findet sich auf der Seite Archaische Stunde: die Stunden der Wasseruhr .
Die verwendeten "stündlichen" Einteilungen sind noch keine historischen Stunden, aber sie erscheinen bereits bei zwölf für die Nacht und unterscheiden sich von Monat zu Monat etwas, wie in temporären Stunden .
Das Profil der Innenform des Behälters liegt nahe genug am theoretischen Profil, um eine konstante Durchflussmenge am Düsenauslass zu erhalten. Dieses theoretische Profil wird wahrscheinlich nur bestimmt XVII th - XVIII - ten  Jahrhundert. Jacques Ozanam (1640-1718) gibt in einem seiner Werke an, dass dieses Profil das eines Paraboloids vierten Grades ist. Das ägyptische Ergebnis zeigt hier das analytische Vermögen und den Pragmatismus ihrer Designer.

In der griechisch-römischen Antike

Wie schon vorher gesagt, haben die historischen Stunden bei erfunden V th  Jahrhundert vor Christus. Die ersten Sonnenuhren für temporäre Stunden erschien nicht vor dem IV - ten  Jahrhundert, als auf den ersten hydraulischen Uhren, sie aus der gleichen Zeit stammen. Wenn Informationen zu Sonnenuhren reichlich vorhanden sind, sind archäologische Quellen und Zeitdokumente zu hydraulischen Uhren eher rar: In römischen Zeitmessgeräten beträgt der Anteil der gefundenen Artefakte bei hydraulischen Uhren nur 3%.

Unter den ersten archäologischen Überresten hydraulischer Uhren der Griechen können wir eine 1953 auf der Agora von Athen entdeckte große Uhr mit einem Fassungsvermögen von tausend Litern erwähnen; es stammt aus dem Ende der IV - ten  Jahrhundert vor Christus und würde mehr als zwei Jahrhunderte gearbeitet hat. Es gibt keine Dokumentation über den Betrieb und die Angabe der Stunden.
Ein weiteres Beispiel für eine monumentale Uhr von großer Kapazität war in Oropos . Es scheint vom gleichen Typ zu sein wie das vorherige, eine Studie vergleicht diese beiden hydraulischen Uhren, die mit konstantem Durchfluss sein sollen; die Angabe von "Stunden" ist ein Rätsel.
Schließlich in der agora existierte von Samos zwei Maschinen dieses Typs bezeichnet, auf ein Dekret des II - ten  Jahrhundert vor Christus.

Was die dokumentarischen Quellen der ersten Jahrhunderte, Plato ( IV th  Jahrhundert  vor Christus. ), Archimedes und Philon von Byzanz ( III - ten  Jahrhundert  vor Christus. ), Evoke diese Uhren, aber vor allem griechischen Ctesibius von Alexandria, des gleichen Jahrhundert, die beschreibt , genauer die Maschinen, berichteten technische Informationen von Vitruv im I st  Jahrhundert  vor Christus. J.-C.

Uhren durch Vitruv

In seinem Werk De architectura beschreibt Vitruv im Detail zwei Versionen einer Wasseruhr aus Ktesibios sowie einer Uhr aus seiner Zeit, der anaphorischen Uhr. Sein Text ist präzise, ​​aber manchmal undeutlich, also mehr oder weniger gut interpretiert; er weist darauf hin, dass für weitere Erklärungen die Kommentare des Ktesibios gelesen werden müssen , die leider verschwunden sind.

Die Uhr Ctesibius ( III - ten  Jahrhundert  vor Christus. )

Vitruv weist in seiner Einleitung darauf hin, dass die erste Wasseruhr von Ktesibios von Alexandria erfunden wurde, und er beschreibt zwei Versionen, die die Tatsache gemeinsam haben, dass sie in ständigem Fluss sind, mit "einer Öffnung in einer goldenen Klinge. oder in einem Edelstein". ; diese Materialien verschleißen in der Tat nicht durch die Reibung des Wassers [was für Gold, ein weiches Metall, falsch ist] und produzieren keine Verunreinigungen, die die Öffnung verstopfen könnten.
Andererseits ersetzte es die interne Stundenmarkierung, die vorher ein externes Lesegerät sein musste: Das Wasser, das regelmäßig in den unteren Behälter fließt, hebt einen Schwimmer, auf dem sich ein Stab mit einer Figur befindet, die mit einem Stock angezeigt wird die Stunden auf einer Säule oder einem angrenzenden Pilaster.
Die Öffnungszeiten sind vorübergehend und variieren daher das ganze Jahr über von Tag zu Tag; Um sich dieser Einschränkung anzupassen, bietet es zwei Versionen an:

  1. da die Stundenskala festgelegt ist, wird er jeden Tag auf dem Wasserfluss spielen, um die Anzeige der Figur mit der vorübergehenden Zeit des Augenblicks zusammenfallen zu lassen; die Durchflussmenge wird dann durch eine Art Feinregulierventil eingestellt, das heute Durchflussbegrenzer oder Drossel genannt wird: ein konischer Zeiger in seiner komplementären Form (bei Vitruv Keile genannt), der durch Keile in seiner Position eingestellt wird. Da diese Lösung einige Schwierigkeiten bei der Umsetzung zu verursachen scheint, wahrscheinlich in Bezug auf die Durchflussrate - Stundenentsprechung und Anpassungsstabilität, schlägt sie eine zweite zuverlässigere Lösung vor;
  2. der Fluss bleibt konstant (es ist dann möglich, aber vielleicht nicht wünschenswert, den Zeiger zu entfernen), dann wird er für die feste Zeitskala durch ein aus dem Analemma konstruiertes und gezeichnetes Stundendiagramm [von Tag und Nacht nach Perrault] ersetzt auf einem um seine Achse beweglichen Zylinder, der jeden Monat korrekt vor dem Index der Figur dargestellt werden muss.

Zusätzliche Informationen in der Einführung zu Vitruv beschreiben kurz Hilfsgetriebemechanismen zur Animation aller Arten von Freizeitautomaten, die später auf Maschinen aus der arabischen Wissenschaft zu finden sind. Andererseits ist durch die Interpretation eines obskuren Textteils nicht ausgeschlossen, dass die Drehbewegung des Stundenzylinders mechanisiert ist, was Perrault in einer sehr persönlichen Darstellung dieser Uhr illustrierte.

  • Ctesibios-Uhr, Version 1

  • Strombegrenzer mit einfachem Keil in Position gebracht.

  • Durchflussbegrenzer von Perrault (gesehen XVII th  Jahrhundert) mit geneigtem Keil.

  • Schema des einstellbaren Durchflussmechanismus mit Automat.

  • Ctesibios-Uhr, Version 2

  • Entwicklung des Zylinders der temporären 24 Stunden des Jahres.

  • Die Angabe von temporären Stunden nach Perrault.

  • Diagramm der Konstantflussuhr und des manuellen Stundenzylinders.

  • Mechanisierter Stundenzylinder mit der Phantasie von Perrault.

Die anaphorische Uhr

Ein zweites Winteruhrenmodell, das Vitruv beschrieben hat, betrifft sogenannte anaphorische Uhren.
Ihr Mechanismus ist komplex und die Darstellung der Stunden ähnelt der einer Astrolabiumuhr. Kurz gesagt besteht die einfachste Version bei konstantem Durchfluss aus:

  • Eine Scheibe mit den Tierkreiszeichen, den Konstellationen und dem täglichen Sonnenstand, also der Ekliptik . Die Sonne wird für einen bestimmten Tag durch den Kopf eines Nagels materialisiert, der manuell in eines der 365 auf der Ekliptik gebohrten Löcher implantiert wird;
  • die mit ihrer Achse verbundene Scheibe wird durch eine gleichförmige Drehbewegung angetrieben, die von einer Kette und einem Gegengewicht übertragen wird, das mit dem oben beschriebenen Schwimmer der Uhr verbunden ist. Die Zifferblattscheibe macht eine Umdrehung pro Tag und der Sonnennagel zeigt in seinem Verlauf die Stunden an;
  • vor der Scheibe materialisiert ein feststehendes Bronzegitter das strahlende Netz der ungleichen 24 Stunden, hinter dem sich der Sonnennagel bewegen wird; auf diesem Raster finden wir auch die Monatskreise und vielleicht den Horizont.

  • Raster legt temporäre Stunden fest; die Tageslichtstunden sind über dem Horizont.

  • Schema der täglich rotierenden Scheibe hinter dem Stundenraster.

  • Allgemeines Diagramm der anaphorischen Uhr mit konstanter Rate.

  • Auf der Tafel, Abb. Ich, anaphorische Uhr, offenes Gitter, nach Perrault.

Diese Uhren wurden von Vitruv, einem römischen Architekten, mehr als 150 Jahre nach dem Erscheinen der ersten Wasseruhr in Rom beschrieben. Es war die Uhr, die Scipio Nasica in der Basilika von Emilia und Fulvia in den Schatten stellte. Es besteht kein Zweifel, dass diese Art monumentaler Uhren im Jahr -20, dem Jahr, zu dem De architectura geschrieben wurde, gebräuchlich war .

Andere Uhren

Der Turm der Winde in Athen

Der Turm des Windes auch bekannt als die Uhr Andronicus würde das sein II e und I st  Jahrhundert vor Christus. .
Von dieser monumentalen Uhr sind nur wenige Überreste übrig geblieben: ihre Spur auf dem Boden, Kanäle und ein zentraler Abflussbrunnen, der mit dem Äußeren verbunden ist, sowie die Struktur eines halbzylindrischen Reservoirs, das im südlichen Teil des Turms angebracht ist. Der Durchmesser der Schiene am Boden wird mit etwa 10 Fuß oder etwas mehr als 3 m angegeben, was eine Vorstellung von den Abmessungen der Uhr und des Turms gibt. Das Gebäude, das im Wesentlichen aus der Zeit Vitruvs stammt, lässt auch erahnen, um welche Art von Uhr es sich handelte.
Von außen befindet sich im oberen Teil jedes achteckigen Gebäudeteils eine Sonnenuhr. Für die Uhr ermöglichten diese acht Zifferblätter, sie zu jeder Tageszeit in die Sonne zu stellen.

  • Turm der Winde, Athen, mit seinem großen Stausee auf der linken Seite.

  • Eine andere Ansicht, nach Süden ausgerichtet.

  • Lageplan der Uhr: Spuren am Boden, Leitungen, Mittelbrunnen, in schwarz; der Süd-Stausee ist an der Spitze.

  • Heute pflastern.

  • Mit Blick auf den XVII th  Jahrhundert, nach Süden ausgerichtet, mit dem Reservoir und einem von acht Sonnenuhr.

Frankfurter Uhr

Diese im Maintal in Deutschland gefundene hydraulische Uhr wird im Archäologischen Museum in Frankfurt aufbewahrt . Römischen Ursprungs ist datiert III - ten  Jahrhundert. Im Gegensatz zu den zuvor vorgestellten Uhren handelt es sich nicht um eine monumentale öffentliche Uhr. Es handelt sich um eine schlichte, abgestufte Schale oder Vase, die in ihrer Form der Klepsydra für besondere Zwecke ähnelt.

Dieses halbkugelförmige Instrument, ca. 40 cm Durchmesser, 1 mm dick, aus Bronze, mit Innenabfall am Rand, erinnert in seinen Inschriften und zeitlichen Abstufungen an Karnaks Uhr; es beinhaltet tatsächlich:

  • am fallenden Rand die Angabe der lateinischen Monate mit ihren Unterteilungen ( Kalender , Iden und Nichten ) sowie 368 oder [365?] Punkte, die die Tage des Jahres sein sollen;
  • im Inneren der Vase zwölf abgestufte Punkteskalen, die den Monaten entsprechen und die Sonnenstunden darstellen.

Aufgrund seiner zeitlichen Markierung könnte es Tag oder Nacht verwendet werden, da die Nachtstunden eines beliebigen Datums symmetrisch den Tageslichtstunden des ergänzenden Datums entsprechen (also zum Beispiel die Länge der Nacht vom 21. Sommersonnenwende, entspricht der Tageslänge der Wintersonnenwende, um den 20. Dezember.)
Das Wasser fließt durch ein kleines Loch mit einem Durchmesser von 0,4 mm am unteren Rand und es gibt ein 17 mm großes Abflussloch im Boden. Der Becher wurde wahrscheinlich auf ein Stativ gestellt, um seine Horizontalität einzustellen und den Ölwechsel durchzuführen.

  • Skizzenhafte Zeichnung der Frankfurter Uhr.

  • Zeitmarken erkannt.

  • Draufsicht auf die Uhr.

Weitere Referenzen

Es gibt einige interessante archäologische Beweise auf anaphorischen Uhren aus den ersten Jahrhunderten unserer Zeitrechnung; dies sind Fragmente, die in Salzburg ( Österreich ), Grand ( Vogesen ) und Vindolanda ( Großbritannien ) gefunden wurden. Diese Überreste beweisen die Richtigkeit der Schriften von Vitruv.

  • Ekliptisches Fragment der Salzburger Scheibe.

  • Speicherort des Fragments auf der Festplatte.

  • Diskfragment, Grand (Vosges).

Unter den späten literarischen Quellen, Held von Alexandria im lebenden I st  Jahrhundert nimmt einen besonderen Platz. Er soll der Autor einer Wasseruhr mit konstantem Durchfluss sein, die dank der Adaption eines auf einem Schwimmer montierten Siphons erhalten wurde. Er veröffentlichte auch in Les Pneumatiques eine Vielzahl genialer Verfahren, die später ihren Platz in der Gestaltung der Uhren des Byzantinischen Reiches und der arabischen Zivilisation fanden .

  • Konstanter Durchflusssiphon.

  • Siphon mit konstantem und einstellbarem Durchfluss.

  • Siphon mit konstantem und regulierbarem Durchfluss, Detail.

Hinweise und Referenzen

Anmerkungen

  1. Im Englischen gibt es keine Unterscheidung zwischen Klepsydra und hydraulischer Uhr, die wir unter dem einzigen Begriff „Wasseruhr“ finden.
  2. Diese Uhren werden von Vitruv „Winter“ genannt, im Gegensatz zu Sommeruhren, die Sonnenuhren sind; Tatsächlich zeigen hydraulische Uhren auch im Winter die Zeit an, wenn die Sonne oft verschleiert ist.
  3. Vitruv geht nicht auf die Konstanz des Flusses ein, "das Wasser, das in gleicher Weise durch diese Öffnung fließt", was davon ausgeht, dass dieser Prozess der Regulierung des Flusses lange Zeit erworben wurde; Die „Erfindung“ von Ctesibis ist daher nur eine Verbesserung eines bestehenden Modells.
  4. Es gibt eine andere Art von einstellbaren Strömungsmodellen, die von Vitruvius entwickelt wurde, deren Text jedoch schwer zu verstehen ist. Perrault bietet seine Geschwindigkeitsvariatorlösung Online-Zugriff an.

Verweise

  1. Aus dem englischen Wikipedia-Artikel Wasseruhr: Hydraulische Uhr
  2. Siehe auch die MUL.APIN-Seite in englischer Sprache, Online-Zugang , die weitere Informationen zu den Schreibterminen enthält.
  3. Text zu Mesopotamien entnommen aus Jérôme Bonnin 2015 , S.  47-48.
  4. Ozanam, Montucla, Mathematische und körperliche Erholung , t.  II, Paris, 1778( online lesen ) , s.  47.
  5. Jérôme Bonnin 2015 , p.  55 und Arpad Szabo und Erka Maula ( über.  Von Deutsch), Die Anfänge der Astronomie, ..., bei den Griechen , Paris, Vrin, 1986, 238  S. ( ISBN  2-7116-0911-1 ) , S. 28  107.
  6. Jérôme Bonnin 2015 , p.  88.
  7. Studium, Online-Zugang  ; siehe auch einen Ansatz zur Stundenangabe, Online-Zugriff.
  8. Jérôme Bonnin 2015 , p.  59-60; auf diesen Seiten verweist Jérôme Bonnin auf Referenzen mit Angaben zu den technischen Details.
  9. Jérôme Bonnin 2015 , p.  92
  10. Perrault, Die zehn Architekturbücher des Vitruv , Paris, Coignard, 1684( online lesen ) , s.  Buch IX, Kap. VIII. S. 285 ... ; siehe auch den lateinischen Text und seine Übersetzung auf der Website von Philippe Remacle, Remacle, online lesen sowie eine Übersetzung von Jean Soubiran, Soubiran, online zugreifen
  11. Jérôme Bonnin 2015 , p.  94-98; siehe Diagramm der anaphorischen Uhr
  12. Varro zitiert von Jérôme Bonnin 2015 , p.  61.
  13. (in) Stuart & Revetts, The Antiquities of Athens , Flug.  ICH, 1762( online lesen ).
  14. Dagmar Stutzinger 2001 .
  15. Jérôme Bonnin 2015 , p.  90-92.
  16. Jérôme Bonnin 2015 , p.  94-98.
  17. Reifen, Online-Zugang

Anhänge

Literaturverzeichnis

Dokument, das zum Schreiben des Artikels verwendet wurde : Dokument, das als Quelle für diesen Artikel verwendet wird.

  • Dokument, das zum Schreiben des Artikels verwendet wurde Jérôme Bonnin, Das Maß der Zeit in der Antike , Paris, Les Belles Lettres ,2015, 444  S. ( ISBN  978-2-251-44509-0 ).
  • Dokument, das zum Schreiben des Artikels verwendet wurde (de) Dagmar Stutzinger, Eine römische Wasserauslaufuhr , Frankfurt,2001, 66  S. ( ISBN  3-88270-342-3 )

Zum Thema passende Artikel

Externe Links