Warum die Greenwich Mean Time zum Astronomie-Standard wurde

Jedes Mal, wenn Sie auf eine Weltzeituhr schauen, eine GPS-Koordinate ablesen oder eine astronomische Beobachtung protokollieren, verlassen Sie sich auf eine Entscheidung, die vor mehr als 140 Jahren in einem Konferenzraum in Washington, D.C. getroffen wurde. Dass der nullte Längengrad durch einen Hügel im Südosten Londons verläuft — und nicht durch Paris, Berlin oder die Große Pyramide von Gizeh — ist einer der folgenreichsten Zufälle der Wissenschaftsgeschichte. Aber es war kein Zufall. Es war das Ergebnis britischer Seeherrschaft, astronomischer Präzision und eines Navigationsproblems, das mehr Seeleute getötet hatte als jede Seeschlacht.

Das Problem: Längengrad auf See

1675 gründete Charles II. das Royal Observatory in Greenwich mit einem einzigen Auftrag: das Problem der Längengradbestimmung auf See zu lösen. Die Breitengradbestimmung war einfach — man misst die Höhe des Polarsterns oder der Mittagssonne und kennt die Nord-Süd-Position. Aber der Längengrad — die Ost-West-Position — ließ sich nicht direkt an den Sternen ablesen, weil die Erde sich unter ihnen hindurchdreht.

Die Mathematik war klar: Wenn man die exakte Ortszeit an der Schiffsposition (durch Sterne bestimmt) und die exakte Zeit am Referenzmeridian (z.B. Greenwich) kannte, war der Unterschied zwischen beiden Zeiten der Längengrad. Jede Stunde Unterschied entspricht 15° Längengrad (360° ÷ 24 Stunden). Das Problem war, die Zeit am Referenzmeridian mit ausreichender Genauigkeit zu kennen — ein Uhrenfehler von nur 4 Minuten bedeutete einen Navigationsfehler von 1° (etwa 111 km am Äquator).

1707 lief eine Flotte britischer Kriegsschiffe auf dem Rückweg von Gibraltar aufgrund falscher Längengradberechnung bei Nebel auf die Scilly-Inseln auf. Vier Schiffe sanken. Zwischen 1.400 und 2.000 Seeleute ertranken — eine der schlimmsten Seekatastrophen der britischen Geschichte. Das Parlament reagierte mit dem Längengrad-Gesetz von 1714, das Preise von bis zu 20.000 Pfund für eine praktische Methode zur Längengradbestimmung aussetzte.

John Harrison und das Marinechronometer

Das Rennen um die Lösung des Längengradproblems spaltete sich in zwei Lager: die Astronomen, die für die Monddistanzmethode plädierten, und die Uhrmacher, angeführt von John Harrison, der glaubte, eine ausreichend genaue Seefahrtsuhr könne die Greenwich-Zeit überall auf der Erde halten.

Harrison, ein autodidaktischer Schreiner aus Yorkshire, verbrachte 31 Jahre mit dem Bau von vier Marinechronometern. Sein erster, H1 (1735), war eine 32-Kilogramm-Messinguhr mit Holzzahnrädern, die auf einer Probefahrt nach Lissabon der rauen See standhielt. Sein vierter, H4 (1759), war eine Taschenuhr von 13 cm Durchmesser, die während einer 81-tägigen Transatlantikreise nur 5,1 Sekunden verlor — eine Genauigkeit, die zuvor nur stationäre Pendeluhren an Land erreichten.

Die Längengradkommission, dominiert von Astronomen (darunter Isaac Newton und Nevil Maskelyne, der Astronomer Royal), lehnte Harrisons Ansprüche jahrzehntelang ab. Maskelyne förderte die Monddistanzmethode, veröffentlicht im Nautical Almanac — einer Publikation, die das Royal Observatory bis heute produziert. Harrison erhielt sein volles Preisgeld schließlich 1773, im Alter von 80 Jahren, nach einem persönlichen Appell an König George III.

Die Internationale Meridian-Konferenz 1884

Ende des 19. Jahrhunderts machten die Verbreitung von Eisenbahnfahrplänen und transatlantischen Telegrafenkabeln einen einheitlichen, universellen Nullmeridian zur wirtschaftlichen Notwendigkeit. Verschiedene Länder verwendeten unterschiedliche Meridiane — Frankreich Paris, Deutschland Berlin, die USA Washington D.C., und Großbritannien Greenwich.

Im Oktober 1884 versammelten sich Delegierte aus 25 Nationen im Außenministerium in Washington, D.C. zur Internationalen Meridian-Konferenz. Die Tagesordnung umfasste sieben Resolutionen.

Resolution 1: Ein einheitlicher Nullmeridian für alle Nationen. Einstimmig angenommen.

Resolution 2: Der Meridian durch das Zentrum des Transit-Instruments am Observatorium von Greenwich. Abstimmung: 22 dafür. Nur San Domingo stimmte dagegen. Frankreich und Brasilien enthielten sich.

Warum Greenwich? Die einfache Antwort: Daten. 1884 verwendeten etwa 72% der weltweiten Schifffahrtstonnage britische Admiralitätskarten, die alle Greenwich als Nullmeridian referenzierten. Die USA hatten Greenwich bereits für ihre eigenen Seekarten übernommen. Deutschland hatte sein Eisenbahnnetz auf GMT ausgerichtet. Selbst die französische Marine verwendete für die praktische Navigation Greenwich-basierte Karten.

Resolution 4: Einführung des universellen Tages als mittlerer Sonnentag, der um Mitternacht in Greenwich beginnt. Dies schuf das 24-Zeitzonen-System, das wir heute verwenden.

Der Airy-Transit-Circle und der 102-Meter-Versatz

Das physikalische Instrument, das den Meridian definierte, war der Airy Transit Circle, entworfen vom siebten Astronomer Royal, George Biddell Airy, und 1851 installiert. Zwischen 1851 und 1954 machte das Instrument über 650.000 Beobachtungen von Sterntransiten und baute den fundamentalen Himmelsreferenzkatalog für die gesamte Prä-Satelliten-Ära auf.

In einer Ironie der Geodäsie zeigen moderne GPS-Messungen, dass der Airy Transit Circle nicht genau bei 0° 0' 0" Länge liegt. Der moderne IERS-Referenzmeridian verläuft etwa 102 Meter östlich des Airy-Meridians. Die Diskrepanz entsteht durch lokale Schwerkraft: Der Airy Transit Circle wurde an der lokalen Vertikalen ausgerichtet, die durch die Masse des umliegenden Geländes abgelenkt wird. Der IERS-Referenzmeridian ist geozentrisch definiert — relativ zum Massenzentrum der Erde.

Von GMT über UT1 zu UTC

Weltzeit (UT), 1928

Die IAU führte 1928 die Weltzeit (UT) ein, formell definiert durch die mittlere Sonnenzeit in Greenwich. UT1 korrigiert die Polbewegung und ist die von Astronomen verwendete Zeitskala, weil sie direkt die Erdrotation verfolgt.

Koordinierte Weltzeit (UTC), 1972

UTC ist der Kompromiss: Sie basiert auf der Internationalen Atomzeit (TAI), die Sekunden aus einer Cäsium-Atomfontäne mit einer Genauigkeit von 1 Sekunde in 30 Millionen Jahren zählt. Aber Atomzeit und UT1 driften auseinander, weil die Erdrotation sich allmählich verlangsamt. Um UTC innerhalb von 0,9 Sekunden von UT1 zu halten, werden Schaltsekunden eingefügt. Seit 1972 wurden 27 Schaltsekunden hinzugefügt.

Der IERS-Referenzmeridian, 1984

1984 definierte der IERS den Nullmeridian als IERS-Referenzmeridian neu — eine Linie, die durch die gewichteten Koordinaten von etwa 500 globalen Satelliten-Laserentfernungsstationen, VLBI-Radioteleskopen und GPS-Verfolgungsstationen definiert wird. Dies ist der Meridian, den GPS, GLONASS, Galileo und BeiDou verwenden. Er verläuft innerhalb eines 100 Meter breiten Korridors um den Airy Transit Circle.

Der Pariser Meridian und Frankreichs 27-jähriger Widerstand

Frankreichs Enthaltung auf der Konferenz von 1884 war der Beginn eines 27-jährigen diplomatischen und wissenschaftlichen Stillstands. Frankreich behielt den Pariser Meridian — definiert durch das Pariser Observatorium, das 1667 gegründet wurde und Greenwich um 8 Jahre vorausging — als gesetzliche Zeitreferenz bis 1911.

1911 verabschiedete die französische Nationalversammlung schließlich ein Gesetz zur Synchronisierung der französischen Zeit mit GMT, definiert als „Pariser Mittlere Zeit, verzögert um 9 Minuten und 21 Sekunden" — eine gesichtswahrende Formel, die genau dasselbe wie GMT bedeutete. Der Pariser Meridian liegt 2° 20' 14,025″ östlich von Greenwich; der Zeitunterschied beträgt genau 9 Minuten und 20,93 Sekunden.

Referenzen

Howse, Derek. Greenwich Time and the Longitude. Philip Wilson Publishers, 1997.
Sobel, Dava. Längengrad. Berlin Verlag, 1997. Die Geschichte von John Harrison und H4.
Internationale Meridian-Konferenz. Protokolle der Internationalen Meridian-Konferenz, Washington, D.C., Oktober 1884. Gibson Bros., 1884.
McCarthy, Dennis D., und P. Kenneth Seidelmann. Time: From Earth Rotation to Atomic Physics. Wiley-VCH, 2009.
Malys, Stephen, et al. "Why the Greenwich Meridian Moved." Journal of Geodesy, vol. 89, 2015, S. 1263–1272.
Royal Museums Greenwich. "Geschichte des Royal Observatory." rmg.co.uk.

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