💧 Die Wasseruhren der antiken Griechen und Römer: Rekonstruktionen, Funktionsweisen und Anwendungsbeispiele ⚙️

Die fortschreitende Zeit mittels einer Uhr zu erfassen, hat eine bereits relativ lange Tradition. Zuvörderst ist die Sonnenuhr zu nennen, die jedoch den großen Nachteil mit sich bringt, dass sie bei bedecktem Himmel und in der Nacht nicht funktioniert. Deshalb entwickelte man daneben auch andere Arten von Uhren. So ist beispielsweise aus Überlieferungen bekannt, dass bereits vor der Zeit um 1500 v. Chr. die Wasserauslaufuhr in Verwendung gewesen sein muss, bei welcher man den in einem Gefäß sinkenden Wasserstand in Bezug zur vergehenden Zeit gesetzt hat. Allerdings wurde damit normalerweise nur die relative Zeit gemessen (z.B.: 2 Stunden sind vergangen), nicht jedoch die absolute (z.B. halb fünf Uhr am Abend). Später verwendeten die Griechen und Römer solche bei ihnen als "Klepsydra" (=Wasserstehler) bezeichneten Uhren besonders gerne, um im Rahmen von Gerichtsprozessen dafür zu sorgen, dass den unterschiedlichen Parteien eine jeweils gleich lange Redezeit zur Verfügung steht. In diesem Zusammenhang erwähnt sie etwa Plinius der Jüngere: 

Sobald ich mich jedoch gesammelt hatte, begann ich meine Rede, wobei der Beifall der Zuhörer ebenso groß war wie meine Aufregung. Ich sprach fast fünf Stunden, denn den zwölf großen Wasseruhren, die ich erhalten hatte, wurden noch vier weitere hinzugefügt. [...] Plinius, Epistulae II 11.14 | Übers.: Heribert Philips, Marion Giebel, Reclam 1998/2014

Wie dieses Erzählung des Plinius zeigt, hat man dazumal offenbar je nach Bedarf mehrere solcher Wasseruhren 'in Reihe geschalten'. War der Wasservorrat einer Uhr komplett ausgelaufen, wurde einfach die nächste gestartet. 

Anwendung fanden einfache Wasserauslaufuhren wie diese auch im militärischen Bereich, etwa um die Zeiten des Wachegehens zu regeln. Ein ziemlich ungewöhnlicher Verwendungszweck ist uns jedoch von den Karthagern überliefert.

Als die Karthager Sizilien verheerten, fertigten sie, damit das, was sie jeweils benötigten, schnell aus Afrika gebracht würde, zwei Wasseruhren (die den Ablauf der Zeit durch den gleichmäßigen Auslauf von Wasser aus einem Gefäß messen) von gleicher Größe an und beschrieben in jeder von ihnen gleiche Kreise, die auch dieselbe Aufschrift hatten. Am ersten stand, man brauche Schiffe, am zweiten Lastschiffe, am nächsten Gold, dann wieder am nächsten Kriegsmaschinen, dann wieder Proviant, dann wieder Tiere, dann wieder Waffen, dann Fußsoldaten, dann Reiter. So hatten alle Kreise eine bestimmte Aufschrift. Die eine dieser Wasseruhren behielten sie auf Sizilien, die andere schickten sie mit der Anweisung nach Karthago, sobald man sehen würde, dass eine Fackel erhoben werde, aufzumerken, und wenn das zweite Signal gegeben würde, nachzuschauen, bei welchem Kreis dies erfolge, sodann dessen Aufschrift zu lesen und ihnen rasch das zuzuschicken, was so angezeigt würde. Auf diese Weise konnten die Karthager sehr schnell mit allem versorgt werden, was sie für den Krieg benötigten. Polyainos, Strategika 6.16.2 | Übers.: Kai Brodersen, De Gruyter 2017

Neben solch einfachen Wasseruhren kannte man in der Antike aber auch wesentlich kompliziertere - wie die beiden folgenden schematischen Darstellungen bzw. Rekonstruktionsversuche zeigen. Sie sind auf technische Erfindungen zurückzuführen, für die vor allem der alexandrinische Gelehrte Ktesibios (3. Jh. v. Chr.) verantwortlich gewesen sein soll. Zahnstange und Zahnrad deuten bereits auf jene mechanischen Uhren hin, die dann im ausgehenden Mittelalter entwickelt worden sind (beide Grafiken fußen auf Darstellungen im "Lexikon der Antike" von Johannes Irmscher, Anaconda Verlag, 1990/2010)

Im "Lexikon der Antike" wird die Funktionsweise der obigen Zeigeruhr vom Altphilologen Johannes Irmscher kurz und bündig erläutert: Wasserzulauf hebt im Wasserkasten den Schwimmer, drückt die Zahnstange nach oben, so dass sie ein Rad mit Zeiger vor einem Ziffernblatt in Umlauf setzt, bis das Becken voll ist.

Der Althistoriker Karl Wilhelm Weeber beschreibt das Funktionsprinzip der unten abgebildeten zweiten Wasseruhren folgendermaßen: Durch einen Schwimmer in dem Gefäß, in das das Wasser floss, konnte der jeweilige Wasserspiegel mit einer Skala in Beziehung gesetzt werden, auf der die Stunden als Linien markiert waren. Eine vertikale Unterteilung der Skala nach den einzelnen Monaten bzw. Tierkreiszeichen bezog die je nach Jahreszeit unterschiedlichen Längen der Stunden ein. Änderungen der Skala oder eine Regulierung der Zuflussdüsen erlaubten es, die Wasseruhr an die geographische Lage des Ortes anzupassen. Den nicht unkomplizierten Aufbau des Ktesibios erläutert Vitruv ausführlich.  ("Alltag im Alten Rom: Das Leben in der Stadt", Albatros 2011)

Es folgt abschließend Vitruvs Beschreibung der Wasseruhren des Ktesibios. Ich gebe diese vollständig wieder, da sie für jene, die tiefer in die Materie einsteigen wollen, eine außerordentlich interessante - wenn auch nicht immer leicht zu verstehende - Quelle darstellt. Wer hätte z.B. gedacht, dass es von großer Bedeutung war, das Endstück des Wasserzulaufs solcher Uhren aus einem Edelstein oder aus Gold zu fertigen?

Ein für das sinnerfassende Lesen wichtiger Hinweis noch vorab: Die Stunden waren - wie bereits oben kurz erwähnt worden ist - in der Antike unterschiedlich lang: abhängig von der Jahreszeit bzw. der sich damit verändernden Zeitspanne zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang. Absurd kompliziert? Ja, hier allerdings findet man eine gute Erklärung. 

2. Auch das Verfahren, mittels Wasser Uhrwerke herzustellen, ist von denselben Gelehrten erforscht worden, und zwar zuerst von Ktesibios aus Alexandria, welcher auch den natürlichen Luftdruck und dıe Verwendung desselben entdeckte. Es ist wohl der Mühe wert, dass die Lernbegierigen erfahren, wie diese Entdeckung gemacht wurde. Ktesibios nämlich, in Alexandrien geboren, war der Sohn eines Barbiers; an Talent und großem Fleiß aber vor den übrigen hervorragend, hatte er, wie berichtet wird, an mechanischen Künsten seine Freude. Da er nun in der Barbierstube seines Vaters einen Spiegel so aufhängen wollte, dass. wenn man ihn herabgezogen hatte und man ihn wieder hinaufbringen wollte, dann eine verborgene Schnur das Gewicht des Spiegels wieder aufwärts zog, da brachte er zu dem Zwecke folgende Vorrichtung an.   3. Er stellte unter einem Deckbalken (der Stube) eine hölzerne Rinne her und setzte in dieselbe Rollen ein; durch die Rinne zog er dann die Schnur bis an die Ecke und stellte dort eine senkrechte Röhrenfügung her, in welche er eine Bleikugel, an die Schnur befestigt, hinabließ. Da nun das Bleigewicht durch sein Hinabsinken in die enge Höhlung der Röhren auf die in derselben enthaltene Luftmasse drückte, drängte sie die durch den Druck verdichtete Luftmasse in raschem Entweichen durch die Mündung in die freie Luft und presste ihr, sobald sie mit der letzteren in Berührung trat, einen hellen Ton aus. 4. Als daher Ktesibios beobachtet hatte, dass aus dem mit der freien Luft in Berührung tretenden ausgepressten Lufthauch Töne entstünden, erbaute er zuerst, auf diese Grundlage fußend, Wasserorgeln, ferner Wasserdruckwerke, die sogenannten Automateninstrumente, und viele Arten von auf Verschönerung des Lebens berechneten Werken, unter welchen er namentlich auch die Herstellung der durch Wasser getriebenen Uhrwerke entwickelt hat. Zuerst stellte er nämlich eine Mündung her, indem er diese entweder in einem Stück Gold ausarbeitete, oder mit einem durchbohrten Edelstein; denn diese beiden Körper werden weder von dem Hindurchfließen des Wassers angegriffen, noch bildet sich an ihnen Unreinigkeit, welche das Mündungsloch verstopfen könnte. 5. Indem nun das Wasser ganz gleichmäßig durch diese Mündung hindurchfließt, hebt es ein umgestürztes Becken, das von den Technikern der Kork oder die Scheibe genannt wird, auf welchem ein Stab angebracht ist, der mit gleichen Zähnen besetzt ist, wie die damit in Verbindung stehende Drehscheibe, welche Zähnchen, ineinander eingreifend, eine langsame regelmäßige Drehung und Bewegung verursachen. Andere, damit in der Verbindung stehend und in derselben Weise gezahnte Drehscheiben, die alle durch ein und dieselbe bewegende Kraft getrieben werden, bewirken durch ihre Drehung der verschiedenen Bewegungen, nach welchen Figuren sich bewegen, Kegelsäulen sich drehen, Kügelchen oder Eier fallen, Blasinstrumente ertönen, und andere Nebendinge mehr. 6. Bei diesen Uhrwerken sind die Stunden entweder auf einer Säule oder auf einem Pfeiler verzeichnet und eine von unten heraufsteigende menschliche Figur zeigt den ganzen Tag über mit einem Stäbchen auf diese hin; die Abnahme und Zunahme der Stundenlänge muss durch das Einstecken oder Wegnehmen von Keilen für jeden einzelnen Tag oder Monat erzielt werden. Der Verschluss zur Regulierung des Wassers muss so hergestellt werden: Man lasse zwei Kegel, von welchen der eine massiv, der andere hohl ist, drechseln, und zwar so, dass der erste in den letzteren sich hineinfügt und genau passt und dass die Lockerung oder engere Zusammenfügung durch einen Regulatorstab entweder das Einschließen des Wassers in jene Gefäße lebhafter oder sanfter macht. So werden nach diesen Regeln und mit dieser durch Wasser in Bewegung gesetzten Vorrichtung Uhrwerke für den Winter hergestellt. 7. Wenn aber die Abnahme oder Zunahme der Tageslängen mittels der Hinzufügung und Wegnahme der Keile nicht stimmen will, weil die Keile oft Fehler verursachen, so wird man sich also zu helfen haben. Man schreibe die Stunden unter Zugrundlegung der Analemmen schräg rings um die Säule und verzeichne für jeden Monat eine besondere Zahlenreihe, die Säule aber muss drehbar gemacht werden, so dass sie durch ihre entsprechende Drehung die Zunahme und Abnahme der Stundenlängen in jedem gehörigen Monat zeigt. 8. Man macht aber auch eine andere Art von Winteruhren, welche Anaphorika genannt und nach folgenden Regeln gefertigt werden. Man verteilt die Stunden unter Zugrundlegung der Analemmafigur, indem man an der Außenwand vom Mittelpunkt aus radienförmig Kupferdrähte zieht, um diese aber Kreise spannt, welche die monatlichen Zeiträume begrenzen. Hinter diesem Drahtnetz bringt man eine Scheibe, an, auf welcher das Weltall verzeichnet und dargestellt ist und der Tierkreis und die Verzeichnung der zwölf Sternbilder abgebildet ist. Von dessen Mittelpunkt ausgehend, verzeichne man das Zeitverhältnis eines jeden Sternbildes, das eine größer, das andere kleiner. Auf der Rückseite der Scheibe aber ist in der Mitte das Ende einer drehbaren Welle eingefugt und über diese ist ein weiches Kupferdrahttau gewunden, an dessen einem Ende der sogenannte Kork oder die Hohlscheibe, welche von dem Wasser gehoben wird, befestigt ist, während an dem anderen ein Sandsack hängt, der ganz dasselbe Gewicht hat, wie der sogenannte Kork.  9. So wird dies Sandgewicht, indem es in demselben Maße, in welchem der Kork vom Wasser gehoben wird, nach abwärts sinkt, die Welle drehen, die Welle aber die Scheibe, deren Drehung bald bewirkt, dass der größere Teil des Tierkreises, bald, dass der kleinere Teil bei seinen Umdrehungen in der gehörigen Zeit die je nach Jahreszeit ungleich langen Stunden bezeichnet. In den einzelnen Sternbildern sind nämlich so viele Löcher, als jeder entsprechende Monat Tage hat, ein in dieselbe eingestecktes Knöpfchen, welches an den Uhren das Bild der Sonne zu tragen pflegt, zeigt die Stundenlängen an, und dieses Knöpfchen, von einem Bohrloch in das andere bis zum Ende eines Monats gesteckt, verfolgt seine Bahn. 10. Wie daher die Sonne, während sie die Sternbilder der Reihe nach durchzieht, die Tage und Stunden verlängert und verkürzt, so gibt an diesen Uhren das Knöpfchen, von einem Loch zum andern täglich in der Linie gegen den Mittelpunkt weiterrückend, indem es in der einen Zeit durch weitere, in der andern durch engere Räume kreist, innerhalb jeden Monats das Abbild der Stunden und Tage. Um aber den Wasserzugang gehörig regulieren zu können, muss man es so machen: 11. Hinter der Uhrwand im Innern lege man den Wasserbehälter an, in welchen das Wasser durch eine Röhre fällt und welcher ganz unten eine Mündung hat. Vor diese aber ist ein bronzener Hohlzylinder zu heften, mit einem Loch versehen, durch welches das Wasser aus dem Behälter in den Zylinder hineinfließt. In diesem aber ist noch ein kleinerer Hohlzylinder eingeschlossen, und zwar in kreisförmigem Falz und entsprechender Falzpfanne gehend, die so ineinander gefugt sind, dass der kleinere Zylinder, wenn man ihn wie einen Hahn in dem größeren Zylinder herumbewegt, sich eng anschließend und doch sanft dreht. 12. Der Rand des größeren Hohlzylinders hat in gleichen Abständen dreihundertfünfundsechzig Punkte verzeichnet; die schließende Scheibe des kleineres dagegen hat an ihrem Kreisrand ein Zünglein festgenietet, dessen Spitze nach den Punkten zeigt; an dem Scheibenrand ist das Mündungsloch sorgfältig hergestellt, weil durch dieses das Wasser zum sogenannten Kork fließt und durch dieses die Speisung der Wasseruhr vollzogen wird. Da aber am Rande des größeren Zylinders die Figuren der Sternbilder des Tierkreises sind, und dieser größere Zylinder unbeweglich ist, so muss er ganz oben das Zeichen des Krebses, von da in senkrechter Linie unterhalb das des Steinbockes zur Rechten für den gegenüberstehenden Beschauer das der Waage, zur Linke das des Widders haben, und es sollen auch die übrigen zwischen den Räumen dieser so verzeichnet sein, wie man sie am Himmel sieht.  13. Wenn daher die Sonne im Steinbock steht, so wird während das Zünglein der Scheibe (des inneren Zylinders) auf der Seite des Steinbockes an dem Rand des größeren Zylinders Tag für Tag je einen Punkt berührt, und der starke Druck des abfließenden Wassers senkrecht seine Entladung findet, dieser Druck es rasch durch das Mündungsloch in das das Wasser aufnehmende Gefäß drängen, und weil das letztere in verkürzter Frist gefüllt ist, so wird er die Tages- und Stundenlängen beeinträchtigen und verkürzen. Wenn aber das Zünglein des kleineren Zylinders, Tag für Tag in der Umdrehung weiterrückend, im Raum des Wassermannes eintritt, dann weicht das Mündungsloch von der senkrechten Richtung ab und das Wasser wird gezwungen, von seiner heftigen Strömung abzulassen und seinen Strahl etwas langsamer zu entsenden; und je weniger rasch das Gefäß das Wasser empfängt, desto mehr werden die Stundenlängen wachsen. 14. Steigt dann das Mündungsloch der Scheibe an den Punkten innerhalb der Räume des Wassermanns und der Fische wie auf Stufen aufwärts, so wird es, indem es im Widder den achten Teil berührt, mit gemäßigter Stärke des Wasserstrahls die Stundenlänge der Tag- und Nachtgleiche erzielen. Gelangt dann das Mündungsloch durch die Umdrehung des Zylinders vom Widder durch die Räume des Stieres und der Zwillinge bis zu den höchsten Punkten des ersten Achtels des Krebses dem Scheitel zugehend, so wird die Kraft des Wasserstrahls gemindert, und durch das langsamere Fließen dehnt es die Tageslängen aus und erzielt die Stundenlängen der Sonnenwende im Sternbild des Krebses. Wenn sich dann das Mündungsloch vom Krebs an abwärts neigt und in seiner Drehung durch den Löwen und die Jungfrau bis zu den Punkten des ersten Achtels der Waage vorwärts schreitet, vermindert es stufenweise die Stundenlängen, und so zu den Punkten der Waage gelangend, bringt es wieder die Stunden der Tag- und Nachtgleiche zur Darstellung. 15. Indem sich dann endlich die Mündung durch die Räume des Skorpions und des Bogenschützen noch weiter abwärts bewegt und nach seiner vollen Umdrehung in das erste Achtel des Steinbockes zurückkehrt, wird auch die Raschheit seines Wasserstrahls wieder der Kürze der Stunden in der Zeit der Wintersonnenwende entsprechend hergestellt“. Die Regeln und Vorrichtungen bei Herstellung von Uhren habe ich nun, um sie für die Anwendung zugänglicher zu machen, so klar, als es mir möglich war, beschrieben: es ist nur noch übrig, über den Maschinenbau und die dafür geltenden Grundsätze zu handeln. Ich will daher von diesen in dem folgenden Buch zu schreiben beginnen, damit dieses Handbuch der Architektur lückenlos zum Abschluss gebracht werde. Vitruv, Zehn Bücher über Architektur IX 8.2-15 | Übers.: Franz Reber, Marix Verlag 2019

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Quellen bzw. weiterführende Informationen:

• Rezension von Karl-Wilhelm Weebers "Alltag im Alten Rom: Das Leben in der Stadt" und "Alltag im Alten Rom: Das Landleben"
• Rezension von Vitruvs "Zehn Bücher über Architektur"
• Rezension von Polyainos' "Strategika"

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