Das Unruhrad einer mechanischen Uhr schwingt viermal pro Sekunde. Fast siebenhunderttausend Halbschwingungen pro Tag, jede einzelne einem Medium abgerungen, das man vergisst, weil es durchsichtig ist. Die Unruh stößt die Luft ab, nimmt einen Teil davon mit, lässt ihn wieder zurückfallen und beginnt von vorn. Am Meer kümmert das niemanden. Auf dem Gipfel des Everest, wo die Atmosphäre nur noch ein Drittel dessen wiegt, was sie in Brest wiegt, wird die Frage berechtigt: Was macht eine mechanische Uhr in der Höhe wirklich?
Die Antwort, die in Foren und auf einigen Online-Rechnern kursiert, hat den Vorzug, einfach zu sein. Sie verkündet einen Vorgang von so und so vielen Sekunden pro tausend Höhenmeter, als folgte der Zeitmesser einem Dreisatz. Was die Labore sagen, ist interessanter und deutlich unbequemer.
Die EPFL, Asulab und die von der Unruh mitgeführte Luft
Am Laboratoire de mécanique des fluides et instabilités der EPFL hat Professor François Gallaire gemeinsam mit Thierry Hessler von Asulab, der Forschungsabteilung der Swatch Group, ein Projekt mit ungewöhnlich bescheidenem Titel durchgeführt: „Effet de l'air embarqué sur la fréquence propre d'un balancier spiral“. Schon der Titel verschiebt das Problem: Die Luft, die die Unruh umgibt, ist nicht neutral. Es sei seit Langem bekannt, schreiben die beiden, dass der Gang einer Uhr mit dem Luftdruck variiert. Eine Sekunde pro Tag erscheint geringfügig. Für ein mechanisches Uhrwerk ist es dennoch eine winzige Toleranz: Bei jeder Schwingung muss die Unruh nahezu exakt dieselbe Bewegung wiederholen. In diesem Maßstab zählt selbst die Luft. Die Unruh stößt sie ab, nimmt eine kleine Menge mit und trifft auf einen Widerstand, der mit der Luftdichte variiert. Dieses am Handgelenk unsichtbare Phänomen haben die Forscher der EPFL und von Asulab zu messen und zu modellieren versucht, wobei sie auch den Einfluss der Elemente beobachteten, die die Unruh im Inneren des Uhrwerks umgeben. Eine Unruh schwingt nicht in einer abstrakten Atmosphäre: Sie schwingt in der wenigen Luft, die unter dem Glas eingeschlossen ist.
Bleibt die Frage, die alle stellen. In der Höhe wird die Luft dünner. Die Unruh trifft also auf weniger Widerstand und kann mit einer leicht veränderten Amplitude schwingen. Weniger Luft, also weniger Dämpfung, also mehr Amplitude: Bis hierhin ist die Physik gefügig. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Uhr zwangsläufig vorgeht. Alles hängt davon ab, wie ihr Uhrwerk auf diese Amplitudenänderung reagiert. Uhrmacher sprechen von Isochronismus: Im Idealfall müsste eine große Schwingung genau so lange dauern wie eine kleinere. In der Realität ist kein Uhrwerk vollkommen unempfindlich gegenüber diesen Schwankungen. Jedes Kaliber hat somit sein eigenes Verhalten.
Je nach Regulierung, Spirale und Hemmung kann ein und derselbe Aufstieg bei einer Uhr einen leichten Vorgang und bei einer anderen einen Nachgang bewirken. Hinzu kommen Kälte, Trageposition, Zustand der Schmierung oder auch Magnetismus. Anders gesagt: Niemand kann seriös vorhersagen, was Ihre Uhr auf 4 000 Metern tun wird, allein ausgehend von der Höhe. Das ist weniger spektakulär als eine fertige Formel, aber der Wirklichkeit weit näher.
Riefler und Shortt: Präzision durch das Vakuum
Die Uhrmacher haben nicht auf die EPFL gewartet, um der Atmosphäre zu misstrauen. Sie haben das Problem schlicht mit der harten Methode gelöst: indem sie die Luft entfernten.
In München schließt Siegmund Riefler ab Ende der 1880er-Jahre seine astronomischen Regulatoren in dichte Gehäuse mit reduziertem Druck ein, mit integrierter barometrischer Kompensation. 1921 geht der britische Ingenieur William Hamilton Shortt noch weiter. Seine Freipendeluhr, die Shortt-Synchronome, hängt ihr Hauptpendel in einer Vakuumkammer auf und berührt es fast nie: ein elektromagnetischer Impuls von drei Zehntelsekunden alle dreißig Sekunden, und das Pendel bleibt die übrige Zeit frei, also neunundneunzig Prozent seines Daseins. Das Gerät diente den Observatorien über zwanzig Jahre lang als Referenz, von Edinburgh bis Greenwich. 1984 holte das US Naval Observatory eine Shortt wieder hervor und verglich sie mit einer Atomuhr: eine Sekunde Abweichung in zehn Jahren.
Ein Teil des mechanischen Präzisionsstrebens im 20. Jahrhundert bestand also darin, den Oszillator der Atmosphäre zu entziehen, statt besser mit ihr umzugehen. Man kompensiert die Luft nicht, man entfernt sie. Die Armbanduhr hatte nie diesen Luxus. Ihre Unruh schwingt in der Umgebungsluft, und diese Luft ändert sich mit dem Wetter ebenso wie mit der Höhe: Eine auf einem Tisch liegende Uhr erfährt Druckschwankungen, ohne sich einen Meter bewegt zu haben. Zwischen dem Vakuum der Sternwarte und dem Himalaya-Gipfel ändert sich der Maßstab, das Problem bleibt dasselbe: Das Medium, in dem der Regulator schwingt, ist keine Konstante.
Wie die NASA die Omega Speedmaster aus der Luft herausführte
Nur ein einziger mechanischer Chronograph wurde bis an das Ende dieser Logik getrieben, und es war keine Bergsteigeruhr.
Am 1. März 1965 qualifiziert die NASA die Omega Speedmaster für bemannte Flüge. Dafür muss der Chronograph eine Reihe besonders strenger Prüfungen bestehen: Feuchtigkeit, sauerstoffreiche Atmosphäre, Stöße, Vibrationen, Lärm, extreme Temperaturen und sehr niedriger Druck. Ein Millionstel Atmosphäre: Der Everest-Gipfel ist daneben ein gut geheizter Salon. Die Speedmaster geht dennoch funktionsfähig aus dieser Kampagne hervor, was zu ihrer Qualifizierung durch die NASA beiträgt. Die Chronographen der Konkurrenz von Rolex und Longines-Wittnauer, die denselben Tests unterzogen wurden, haben nicht alle Prüfungen bestanden. Die Ironie bleibt nicht unbemerkt: Der einzige mechanische Zeitmesser, von dem man genau weiß, wie er sich verhält, wenn die Luft verschwindet, ist ein Chronograph, der nicht für das Bergsteigen, sondern zur Zeitnahme bei Autorennen konzipiert wurde.
Favre-Leuba Bivouac, 1962: die mechanische Uhr, die die Höhe maß
Es gibt dennoch eine Familie von Zeitmessern, die den Druck nicht erträgt, sondern abliest.
1962 stellt Favre-Leuba die Bivouac vor, die erste mechanische Armbanduhr, die Barometer und Höhenmesser vereint. Das Prinzip beruht auf einer Aneroidkapsel, einem kleinen versiegelten Metallbalg, der sich ausdehnt, wenn die Luft dünner wird, und sich zusammenzieht, wenn sie dichter wird. Seine Bewegung wird auf einen Zeiger übertragen. Die erste Bivouac erlaubt so Messungen bis 3 000 Meter, ohne Batterie und ohne Elektronik. Alles beruht auf der mechanischen Reaktion dieser dünnen Metallkapsel auf Luftveränderungen.
Die Bivouac hat ihre Feuertaufe dort bestanden, wo es darauf ankam. Walter Bonatti trägt sie 1964 in der Nordwand der Pointe Whymper an den Grandes Jorasses. Junko Tabei nimmt sie 1975 mit auf den Everest, in dem Jahr, in dem sie als erste Frau dessen Gipfel erreicht. Als das Haus 2017 mit der Raider Bivouac 9000 zurückkehrte, erweiterte es die Skala auf 9 000 Meter, genug, um die 8 848 Meter des Everest abzudecken, in einem Titangehäuse von 48 Millimetern. Ein Detail fasst die Spezialisierung dieses Modells recht gut zusammen: Obwohl sie extreme Höhen messen kann, ist sie nur bis 30 Meter wasserdicht. Sie wurde dafür konstruiert, den Druck in nur einer Richtung zu lesen.
Everest, 29. Mai 1953: eine nie geklärte uhrmacherische Frage
Der Everest hält für Uhrenliebhaber im Übrigen eine weitere Ungewissheit bereit. Am 29. Mai 1953 um halb zwölf erreichen Tenzing Norgay und Edmund Hillary den Gipfel. Man weiß, dass Norgay eine Rolex Oyster Perpetual trug, denn er hat es selbst bestätigt. Bei Hillary bleibt die Frage offen. Eine 1950 gefertigte Oyster Perpetual war ihm vor der Expedition überreicht worden und ist heute in Zürich ausgestellt. Doch der Bergsteiger hat auch eingeräumt, eine britische Smiths De Luxe mitgenommen zu haben, die heute im Museum der Clockmakers' Company in London aufbewahrt wird. Beide Uhren existieren, beide Berichte bestehen fort, und die Archive erlauben es nicht, mit Sicherheit zu sagen, welche am Gipfel an seinem Handgelenk saß.
Lesen Sie unseren Artikel über die Bergsteigeruhren, die den Himalaya tatsächlich bezwungen haben.
Was die Höhe sich nicht messen lässt
Wir erwarten von der Uhrmacherei gerne eine präzise Zahl. Die Höhe ist gerade ein Bereich, in dem diese Präzision trügerisch wird. Was sich behaupten lässt, ist letztlich recht einfach: Sinkt der Druck, trifft die Unruh in der Luft auf weniger Widerstand, und ihre Schwingung kann sich leicht verändern. Diese Veränderung kann den Gang der Uhr beeinflussen, doch ihre Richtung und ihr Ausmaß hängen vom Uhrwerk selbst, von seiner Regulierung und von den Bedingungen ab, unter denen es arbeitet.
Das macht die Frage wahrscheinlich interessanter als eine bloße Zahl verlorener oder gewonnener Sekunden pro tausend Höhenmeter. Zwei Uhren können gemeinsam denselben Gipfel erreichen und dennoch nicht genau gleich reagieren. Die Arbeiten der EPFL zeigen, wie tief man in die Strömungsmechanik hinabsteigen muss, um nur einen Teil dessen zu verstehen, was sich zwischen einer Unruh und den wenigen Kubikzentimetern Luft abspielt, die sie umgeben.
Ob Ihre Uhr am nächsten Pass vor- oder nachgehen wird, muss man ausprobieren, indem man sie dorthin mitnimmt. Eine Regulierung lässt sich vom Tal aus nicht erraten.
FAQ
Wie stark kann eine mechanische Uhr in der Höhe abweichen?
Es gibt keinen verlässlichen veröffentlichten Wert, und das sollte man bedenken, bevor man Online-Schätzern vertraut, die so und so viele Sekunden pro tausend Höhenmeter versprechen. Diese Rechner ignorieren die Temperatur, die Position der Uhr, das betreffende Uhrwerk und seinen Wartungszustand, vier Faktoren, deren Wirkung oft größer ist als die des Drucks allein. Die verfügbaren universitären Arbeiten beschreiben den Mechanismus, keine allgemeingültige Konstante. Die richtige Methode bleibt, den Gang Ihrer Uhr am Handgelenk vor und nach dem Aufenthalt zu messen, was Ihnen ihr eigenes Verhalten statt eines theoretischen Durchschnitts liefert.
Kann meine Uhr vom Druck beeinflusst werden, ohne dass ich den Meeresspiegel verlasse?
Ja. Der Luftdruck hängt nicht nur von der Höhe ab, er variiert auch mit dem Wetter. Der Durchzug eines Tiefs oder eines Hochs verändert die Luftdichte um die Unruh, obwohl sich die Uhr nicht vom Nachttisch bewegt hat. Der Effekt bleibt gering, erinnert aber daran, dass eine mechanische Uhr ein zur Umgebung hin offenes Instrument ist und kein geschlossenes System.
Warum standen Observatoriumsuhren im Vakuum, während Armbanduhren es nie sind?
Weil eine Präzisionsuhr ein Möbelstück ist und eine Armbanduhr ein getragener Gegenstand. Ein Pendel in einer Vakuumkammer zu isolieren, wie es Riefler und später Shortt taten, setzt ein Volumen, eine Unbeweglichkeit und eine Wartung voraus, die mit einem Gehäuse von vierzig Millimetern unvereinbar sind, das man aufzieht, unsanft behandelt und zur Wartung öffnet. Die Shortt-Synchronome stattete Observatorien aus, keine Handgelenke. Der Kompromiss, der für die Armbanduhr gewählt wurde, besteht seit jeher darin, mit der Luft zu leben, statt sie zu beseitigen.
Ist eine bis 200 Meter wasserdichte Uhr besser für das Hochgebirge gerüstet?
Nicht unbedingt, denn es handelt sich nicht um dieselbe Beanspruchung. Ein Taucher-Gehäuse ist dafür gebaut, einem äußeren Druck standzuhalten, der höher ist als der Innendruck, während die Höhe genau das Gegenteil bewirkt: Die in der Uhr eingeschlossene Luft wird dichter als die Außenluft. Die Favre-Leuba Raider Bivouac 9000, die 9 000 Höhenmeter messen kann, ist nur bis 30 Meter wasserdicht, was die Unabhängigkeit beider Leistungen gut veranschaulicht. Im Gebirge zählen der Zustand der Dichtungen, das Verhalten des Uhrwerks bei Kälte und der Schutz vor Stößen mehr als ein Tiefenwert.
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