SANDuhren – Zeitmessung

SANDuhren zum Messen der Uhrzeit

SANDuhren werden im Allgemeinen als Zeitmesser für einen genau definierten Zeitabschnitt betrachtet. Die SANDgläser sind mit einer bestimmten Menge SAND gefüllt und der SAND läuft in der festgelegten Zeit vom oberen in das untere Glas. Somit erlaubt dieser Zeitmesser das Beobachten eines Zeitabschnittes, ohne dass der Betrachter etwas von Zahlen, Minuten oder Stunden verstehen muss. Die allseits bekannte Eieruhr ist dafür ein gutes Beispiel. Kaum jemand hat seine Eieruhr mit einer genau gehenden Uhr überprüft, ob sie denn auf die Sekunde genau geht. Wenn sie das Kochen der Eier richtig bemisst ist der Besitzer zufrieden. So sind viele SANDuhrtypen für bestimmte Zwecke eingerichtet, die für viele Tätigkeiten der Menschheit genutzt wurden. Der Wunsch, bestimmte Messungen mit der SANDuhr anschaulicher und genauer auszuführen, hat zur Herstellung von SANDuhren mit anderen Ablesemöglichkeiten geführt. Schon sehr früh wurden auf den beiden Glaskolben des SANDglases Markierungen aufgetragen, die eine Unterteilung der Laufzeit ermöglichen sollten.

Bild   SANDuhr mit aufgemalter Unterteilung

Obwohl auch diese SANDuhren letztlich nur einen bestimmten Zeitabschnitt messen konnten – oftmals handelte es sich hierbei um SANDuhren mit einer Stunde Laufzeit – ließ sich dennoch eine Zwischenablesung vornehmen. Wenn die Genauigkeit hierbei auch sehr zu wünschen übrig ließ, die Bemühung um die Ablesbarkeit bestimmter Teilabschnitte der Gesamtmessung ist unverkennbar. Die gleichen Bemühungen werden bei den SANDuhren mit mehrfach eingeschnürtem Glaskolben ersichtlich. Die Funktion der Markierungen auf den Glaskolben übernimmt hier der mit zusätzlichen Verengungen versehene Glaskolben. In beiden Varianten ist die Ablesung der Zwischenergebnisse jedoch nicht sehr genau – schon aus diesem Grunde sind SANDuhren mit solchen Unterteilungsmöglichkeiten nur kurze Zeit produziert worden und deshalb sehr selten anzutreffen.

Bild Stundenglas mit eingeschnürtem Glaskolben, zur Unterteilung der Stunde

Eine andere Idee hatte sich schon frühzeitig durchgesetzt und konnte den Wünschen nach einer Unterteilung der Gesamtlaufdauer deutlich besser nachkommen. Hierbei handelt es sich um SANDuhren, in deren Gläsergestell mehrere SANDgläser mit unterschiedlichen Laufzeiten untergebracht wurden.

Die Handhabung war denkbar einfach. Ein Gläsergestell in dem sich z.B. vier SANDgläser befinden wird umgewendet und alle vier SANDgläser beginnen zugleich ihren Lauf. Wegen der unterschiedlich großen Durchlassöffnungen in der Verengung der Gläser ist dann das erste Glas bereits nach 15 Minuten, das Zweite nach 30, das Dritte nach 45 und das vierte Glas schließlich nach 60 Minuten ausgelaufen. Der Ablauf einer Stunde kann also recht genau in einer Unterteilung von Viertelstunden beobachtet werden. Dieser Typ SANDuhr fand eine rasche Verbreitung, wobei die Vielfalt solcher Konstruktionen überraschend ist. Es finden sich SANDuhren mit zwei, drei, vier, fünf oder gar sechs SANDgläsern. Die Laufzeiten solcher Gläserzusammenstellungen und der Verwendungszweck für den diese Konstruktionen hergestellt wurden sind heute nicht immer nachvollziehbar. SANDuhren mit vier Gläsern sind vor allem in Kirchen als Kanzeluhren eingesetzt worden. Zahlreiche Kirchenordnungen schreiben die Nutzung solcher SANDuhren vor und legen je nach Jahreszeit Zeitspannen von 15, 30, 45 oder 60 Minuten für Taufen, Hochzeiten, Gottesdienste usw. fest. Mit mehrglasigen SANDuhren bestand nunmehr die Möglichkeit den Ablauf einer halben oder ganzen Stunde in kleinere Intervalle zu unterteilen und bestimmte Handlungen in ablesbaren Zeiträumen vorzunehmen.

Bild   SANDuhrzusammenstellung mit zwei SANDgläsernLaufzeiten 30 u. 60 Minuten, Hersteller unbekannt, Leipzig, 2. Hälfte 17.

Ob die Feststellung „die SANDuhren sollen nur einen bestimmten Zeitabschnitt messen“ der Wirklichkeit entspricht, ist nicht ganz sicher. Schon beim Stundenglas in der Seefahrt (in Wahrheit ist es ein Halbstundenglas) kann erlebt werden, dass hier mit dem Ablauf eines SANDglases nicht nur der Verlauf einer halben Stunde gemessen werden soll. Die Zählung der SANDdurchläufe diente einer fortlaufenden Zeitmessung an Bord. Die Anzahl der abgelaufenen SANDgläser wurde auf einer separaten Uhrtafel registriert und an der Schiffsglocke angeschlagen. Mit Hilfe dieser Zeitmessung erfolgte eine Einteilung des Tages in sechs vierstündige Wachen und gab so der Besatzung an, in welcher Zeit des Tages man sich gerade befand. Auch an Land gab es Versuche, mit Hilfe der SANDuhr eine Stundenzählung zu erreichen. Schon im sechzehnten Jahrhundert finden sich SANDuhren mit einem SANDglas, an dessen Trägergestell ein Zifferblatt angebracht ist. Im niedersächsischem Harzraum sind so genannte Schichtuhren überliefert. Ihre Laufzeit beträgt die Länge einer Arbeitsschicht in der Mine oder Stollen; acht Stunden.

Bild   SANDuhr mit Zifferblatt und einstellbarem Zeiger

Darstellungen von Albrecht Dürer (z.B. Hieronymus im Gehäus) haben diesen Typ SANDuhr weltbekannt gemacht. Es musste an solchen SANDuhren der Zeiger auf die richtige Stunde eingestellt werden und dann nach Ablauf des SANDes das Glas wieder herumgedreht und der Stundenzeiger manuell um eine Ziffer weiterbewegt werden. Bei ordnungsgemäßer Handhabung konnte so über einen längeren Zeitraum die Uhrzeit – wenn auch noch relativ ungenau – angezeigt werden.

Bild   Albrecht Dürer, Ausschnitt aus „St. Hieronymus in der Zelle“Holzschnitt, 1511
Aus: Dr. Joh. Damrich, Albrecht Dürer, Allg. Vereinigung für Christliche Kunst, München, 1927

Die Verbindung der mehrglasigen SANDuhren mit Zifferblättern erfolgte spätestens in der Mitte des 17. Jahrhundert. Oftmals war hier der Stundenzeiger mit der Hand ein- und weiter zu stellen. Die Kombination von mehrglasiger SANDuhr und Zifferblatt erlaubt nun auch ein genaueres Ablesen der Uhrzeit, denn bei einer vierglasigen SANDuhr konnte die Zeit auf die Viertelstunde genau angezeigt werden, obwohl nur ein Zeiger vorhanden war. Die Unterteilung der Viertelstunden war an den SANDgläsern leicht abzulesen. Vor allem bei Leipziger SANDuhren mit Rückwandbrett wurde der Drehpunkt des Gläsergestelles mit dem Drehpunkt des Stundenzeigers mechanisch verbunden. Solche SANDuhren mit beweglichem Stundenzeiger, bei dem der Zeiger durch das Umwenden des Gläsergestelles mechanisch fortbewegt wird, sind in geringeren Stückzahlen verwendet worden. Die Bewegungsübertragung konnte durch unterschiedliche Mechanismen erreicht werden. Bisher sind drei verschiedene Möglichkeiten nachgewiesen:

I Die Übertragung der Drehbewegung des Gläsergestelles zum Stundenzeiger über ein Zahnradgetriebe.

Die Übertragung der Drehbewegung des Gläsergestelles auf den Stundenzeiger erfolgt über ein hölzernes Zahnradgetriebe, das in einem flachen Kasten auf der Rückseite der SANDuhr untergebracht ist. Die einzig bisher bekannte SANDuhr dieser Bauart trägt die Signatur „DD 1674“, sie befindet sich im Besitz des Mathematisch-Physikalischen Salons in Dresden. Das Rückwandbrett mit dem Zahnradgetriebe und das Gläsergehäuse mit vier SANDgläsern ist sehr harmonisch aufeinander abgestimmt, ein Hinweis auf eine spätere Zusammenfügung dieser beiden Baugruppen ist nicht zu erkennen. Das Gläsergestell mit den vier SANDgläsern entspricht in seiner Bauweise vollkommen den Leipziger SANDuhren aus der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts. Es kann davon ausgegangen werden kann, dass auch das Rückwandbrett mit seiner Mechanik aus den Leipziger Werkstätten stammt.

Hinweise auf den Verwendungszweck dieser SANDuhr sind nicht vorhanden.

II Die Übertragung der Drehbewegung des Gläsergestelles zum Stundenzeiger über einen Stößel und Schaltrad.

Die Mechanik ist in der Rückwand verborgen und wird nach Abnahme einer dünnen Holzplatte auf der Rückseite sichtbar. Die Übertragung der Drehbewegung vom Gläsergestell zum Stundenzeiger erfolgt an einem Nocken (Kurvenscheibe), der sich am hinteren Ende der kurzen Welle befindet, an der das Gläsergestell angebracht ist. Durch das Drehen des Gläsergestelles wird der Nocken gedreht und hebt einen Stößel soweit aus, dass dieser gegen ein eisernes Federblech drückt, das in das 12-zähnige Schaltrad eingreift und dieses um einen Zahn weiterbewegt. Auf dem anderen Ende der Welle des Schaltrades befindet sich der Stundenzeiger und wird somit um eine Ziffer weiter geschaltet. Der Nocken gibt während der Vollendung seiner Drehung den Stößel wieder frei, so dass er von der eisernen Feder in seine Ausgangslage zurückgedrückt wird. Eine zweite eiserne Feder dient als Sperrfeder und verhindert ein Rückwärtsdrehen des Schaltrades beim Absenken des Stößels.

Bild   Schematische Zeichnung des Schaltvorganges

Eine SANDuhr mit dieser Übertragungsmechanik befindet sich in Privatbesitz und steht dem Mathematisch-Physikalischen Salon als Dauerleihgabe zur Verfügung. Auf der Rückseite des als Tischuhr gestalteten Rückwandbrettes ist der Übertragungsmechanismus der Drehbewegung vom Gläsergestell zum Stundenzeiger zu erkennen. Das Rückwandbrett trägt die Jahreszahl 1690. Auf dem mit fünf SANDgläsern ausgestatten Gläsergehäuse befinden sich die Buchstaben „AEB“. Auch hier entspricht das Gläsergehäuse in seiner Bauweise den Leipziger SANDuhren aus der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts.

Eine weitere SANDuhr – ebenfalls mit fünf SANDgläsern und gleicher Übertragungsmechanik im Rückwandbrett – befindet sich in der Sammlung des Stadtmuseums in Bautzen. Sie trägt auf einem Kalenderblatt unterhalb des Gläsergestelles die Signatur: „Chritoph Pann (warum nicht in der Liste?) Artillerietrommelschläger und SANDuhrmacher in Dresden 1684“. Das Gläsergehäuse entspricht in seiner Bauweise ebenfalls den Leipziger SANDuhren aus der zweiten Hälfte des 17. Jahrhunderts.

III Die Übertragung der Drehbewegung des Gläsergestelles zum Stundenzeiger über einen Schnurantrieb

Die Mechanik ist im Rückwandbrett verborgen und wird nach Abnahme einer dünnen Holzplatte auf der Rückseite sichtbar. Die Übertragung der Drehbewegung des Gläsergestelles auf den Stundenzeiger erfolgt über zwei hölzerne Rollen und einer Schnur.

Auf dem hinteren Ende der kurzen Holzwelle, welche das Gläsergestell trägt, ist eine kleine Rolle aufgesteckt. Über eine straff gespannte dünne Schnur wird eine große Rolle angetrieben. Auf dem vorderen Ende der Welle für diese große Rolle ist der Stundenzeiger befestigt. Die Durchmesser der beiden Schnurrollen sind so ausgeführt, dass beim Umwenden des Gläsergehäuses der Stundenzeiger auf dem Zifferblatt um eine Stunde weiter rückt. SANDuhren in dieser Bauweise konnten bisher bei etwa 20 Exemplaren nachgewiesen werden, die sich in verschiedenen Privatsammlungen, Museen oder Kirchen befinden. Einige davon sind mit den Namen der vier bekannten Leipziger SANDuhrmacher versehen.

Bild   Schnurantrieb der Zeigerbewegung

SANDuhren mit mechanisch angetriebenem Stundenzeiger bieten nicht nur die allgemein bekannte Möglichkeit der Messung eines bestimmten Zeitabschnittes, sondern ermöglichen bei ordnungsgemäßer Handhabung eine relativ genaue Messung der Uhrzeit über einen längeren Zeitraum. So kann beispielsweise um zehn Uhr der Stundenzeiger an der SANDuhr auf die neunte Stunde eingestellt werden. Nun wird das Gläsergestell herum gedreht. Hierdurch rückt der Zeiger auf die Stundenziffer zehn und der SAND beginnt zu laufen. Nun kann man an der SANDuhr ablesen, dass es zehn Uhr und 15, 30 oder 45 Minuten ist – je nachdem wie weit die SANDgläser inzwischen abgelaufen sind. Beendet dann das letzte Glas seinen Lauf ist die Stunde vorbei, das Gläsergestell wird wieder umgewendet, der Zeiger rückt auf die elfte Stunde vor und der SAND beginnt wieder in den Gläsern zu laufen. So kann bei pünktlichem Umwenden des Gläsergestells über einen beliebigen Zeitraum eine Angabe der Uhrzeit ermöglicht werden.

Im Allgemeinen kamen SANDuhren mit vier Gläsern zur Anwendung und ermöglichten somit eine Zeitmessung mit der Genauigkeit einer Viertelstunde. Seltener ist die Verwendung von fünf oder sechs SANDgläsern. Neben den üblich vier SANDgläsern mit ¼, ½, ¾ und 1 Stundeneinteilung sind mehrere SANDuhren mit fünf SANDgläsern bekannt. Hier weist das fünfte Glas eine Laufzeit von 7,5 Minuten – also eine achtel Stunde auf.  Eine SANDuhr mit sechs SANDgläsern weist die Unterteilung der Stunde in 10, 20, 30, 40, 50 und 60 Minuten auf.

SANDuhren mit Rückwandbrett und Stundenzeiger wurden in erheblichen Stückzahlen in Sachsen produziert. Interessanterweise befinden sich auch fast alle SANDuhren mit mehr als vier Gläsern in Sachsen. Aus diesen zwei Tatsachen ergeben sich zwei Fragen: Wozu wurden SANDuhren mit beweglichem Stundenzeiger benötigt und wozu diente eine Unterteilung der Stunde in fünf oder noch mehr Teile? Um es vorweg zu nehmen: Beide Fragen sind noch nicht vollständig geklärt. Einen eindeutigen Nachweis aus der Literatur oder aus Archivalien ist bisher nicht erbracht. Aber es gibt Lösungsansätze und Hypothesen.

Die SANDuhren mit Stundenzeiger ermöglichen die Zeitmessung über einen längeren, wenn man will sogar über einen unbegrenzten Zeitraum. Eine solche Zeitmessung war in den Haushalten der Bürger wenig sinnvoll, denn es musste jemand den Lauf der SANDuhr beobachten und das Gläsergestell rechtzeitig umdrehen. So viel Zeit war auch damals kaum vorhanden. Der Gebrauch von vierglasigen SANDuhren war in den Kirchen lange Zeit stark verbreitet. Doch die gewöhnlicher Weise genutzten Zeiten lagen innerhalb einer Stunde. Selbst wenn einmal eine kirchliche Handlung über eine Stunde hinaus dauerte, gab es keine unbedingte Notwendigkeit für den Stundenzeiger. Hierfür wurden die SANDuhren mit Stundezeiger wohl eher nicht gefertigt – obwohl doch einige solcher SANDuhren letztlich in den Kirchen zu finden waren. Aber das lag wahrscheinlich eher daran, weil dieser SANDuhrentyp verfügbar und von den Kosten her erschwinglich war. Für öffentliche Angelegenheiten – das waren vor allem die Ratssitzungen, Gerichtsverhandlungen oder Prüfungen an den Universitäten – bekommt die Zeitmessung über mehrere Stunden mit einer Ablesbarkeit von bestimmten Teilen der Stunde eine größere Bedeutung. Ratssitzungen und Gerichtsverhandlungen konnten mehrere Stunden dauern. Für die Vorbereitung und die Dauer eines Plädoyers gab es festgelegte Zeitabschnitte deren Einhaltung mit Hilfe einer SANDuhr bemessen wurde.

Viele Ratsordnungen belegten, dass das Zuspätkommen zur Ratssitzung mit empfindlichen Geldstrafen geahndet wurde. Sehr oft wird eine Verspätung innerhalb der ersten viertel Stunde (kommt von hier der Begriff des „Akademischen Viertels?“) mit einem geringen Abzug, eine Verspätung über die Viertelstunde hinaus jedoch mit einer drastischen Geldstrafe belegt. Zur Messung dieser Zeitspanne wird die SANDuhr immer wieder erwähnt.

Es kann also durchaus möglich sein, dass die SANDuhr mit Stundenzeiger vor allem für den Einsatz im öffentlichen Bereich hergestellt worden war.

Die Frage nach der Stundenunterteilung in fünf Teile ist ebenfalls noch nicht geklärt. Mit Sicherheit ist die Nutzung einer Zeitspanne von 7,5 Minuten bei mehreren SANDuhren nicht willkürlich eingeführt worden sein. Es muss einen eindeutigen Grund dafür gegeben haben.

Die Sichtung der Literatur zu den Themen Zeitmessung, Handwerk, Religion und regionales Brauchtum ergab inzwischen drei verschiedene Möglichkeiten bei der Nutzung einer achtel Stunde.

1. In einer Neufassung der Konstanzer Ratsordnung von 1543 wird der Einsatz einer SANDuhr mit der Laufzeit von „achthenthail der stund“ – also 7,5 Minuten – gefordert, um die fällige Strafe für das Zuspätkommen zur Ratssitzung noch genauer feststellen zu können.

2. In einem Mesner-Handbuch wird als Richtzeit beim Zusammenläuten zum Gottesdienst an Sonn- und Festtagen eine halbe Viertelstunde genannt.

Diese beiden Beispiele für den Gebrauch einer halben Viertelstunde stammen jedoch aus dem Süddeutschen Raum. In Sachsen oder Anderenorts ist bisher keine vergleichbare Regelung nachgewiesen.

Auf den Sächsischen Postmeilensäulen findet sich keine Entfernungsangabe in Meilen sondern in Zeiteinheiten. Die hier verwendeten Größen sind neben den ganzen Stunden auch die achtel Stunden. Allerdings handelt es sich dabei um eine Umrechnung der Sächsischen Meilen in Zeitabschnitte. Ob hier eine Messung mit Uhren oder die Einhaltung eines Postkutschenfahrplanes in achtel Stunde realisiert wurde ist wenig wahrscheinlich.