ASTRONOMISCHE NACHRICHTEN. Band 233. Nr. 5576. 8.

Genauigkeit der Zeitmessung mit Uhren und Chronographen. Von F. Hayn. Iin folgenden mochte ich einige Erfahrungen mit-

teilen, die ich in langjahriger Beschaftigung rnit Uhren, d. h. in dem Wunsche, die astronomische Zeitmessung zu verbessern, gesammelt habe. Diese Versuche gehen bis auf das Jahr 1898 zuriick und fiihrten zunachst zur Konstruktion eines oElek- trischen Pendelscc, iiber das ich 'in AN 192.149 ff. berichtet habe. In den letzten Jahren sind verschiedene Vorschlage gemacht worden, in ahnlicher Weise eine gronere Genauigkeit der Zeitmessung zu erreichen, d. h. ein Pendel ohne Rader- werk in Schwingung zu erhalten. Deshalb ist es vielleicht von Interesse, zu zeigen, welche Genauigkeit meine Konstruktion zu erreichen gestattet. Auch sind im Laufe der Jahre einige wenige griindliche Untersuchungen von Uhren bekannt geworden, sodaR ein Vergleich der verschiedenen Konstruk- tionen moglich ist.

Das Material wiirde vie1 reichhaltiger sein, wenn die Untersuchungen von Uhren zweckentsprechender durchgefiihrt wiirden. Man wei0, daR die Schwingungszeit eines Pendels von der Pendellange abhaigt, d. h. von der Temperatur, ferner von der Dichte des Mediums, in der die Schwingung erfolgt, ferner von der Amplitude der Schwingung, da ein volliger Tsochronismus nur selten erreicht wird. Temperatur, Dichte und Amplitude miissen daher dauernd gemessen aerden, um den EinfluB auf die Schwingungszeit festzustellen. Das geschieht nun oft nicht in ausreichender Weise; vor alleni ist die Kontrolle der Amplitude oft ungeniigend oder auch gar nicht vorhanden. Man liest da zuweilen die Behauptung, die Amplitude sei konstant gewesen. Das kann sie nicht sein, denn sie hangt auBer vom veranderlichen Antrieb wesentlich von der Dichte des Mediums ab. Die Uhren der Leipziger Sternwarte sind daher rnit Vornchtungen versehen, die den Schwingungsbogen bis auf wenige Sekunden genau zu niessen gestatten. Eine solche Vorrichtung ist an der oben genannten Stelle, S. I 53, beschrieben.

Bei gewissen Temperaturkompensationen wirkt diese Kompensation in ungeniigender Weise, wenn die Temperatur- schichtung in dem Uhrgehause veranderlich ist. Es ist selbst- verstandlich, d d in solchen Fallen auch diese Schichtung kontrolliert werden muR.

Wenn nun die Schwingungsart nur von den genannten Argumenten abhingig ware, dann wiirde bei geniigender Kenntnis der Argumente und ihres Einflusses jede sorgfaltig hergestellte Uhr zum Zeitmesser geeignet sein. Nun ist aber erfahrungsgemU die Voraussetzung falsch, daR die effektive Pendellange nur von der Temperatur abhangig ist. Die Pendellange ist nicht genau der Temperatur proportional, sondern unkontrollierbaren hderungen unterworfen. Je geringer diese Anderungen sind, um so genauer arbeitet die Uhr.

Die Ermittlung der verschiedenen Koeffizienten muB daher so geschehen, da13 man den Einflun dieser hderungen moglichst zu vermeiden sucht. In dieser Weise habe ich von

Auch das geschieht oft nicht.

Anfang an meine Untersuchungen angestellt. Bei jedem anderen astronomischen MeDinstrument wird der Beobachter durch Experiment die Fehler feststellen und nicht durch eine Ausgleichung der gefundenen Positionen. Warum man bei dem ZeitmeBinstrument anders verfahren soll, ist nicht zu verstehen. In AN 229.133 habe ich z. B. gezeigt, wie einfach und sicher man beim Grahamgang den Einflu13 der Amplitude auf die Schwingungszeit feststellen kann, nicht nur fur das freisehwingende Pendel, sondern auch fur das System Werk + Pendel, und wie leicht man experimentell die Ab- messungen der Pendelfeder finden kann, bei denen der Isochronismus nahezu erreicht wird. Den EinfluR der langsam veranderlichen Argumente, Temperatur und Schichtung, mu13 man freilich aus dem Beobachtungsmaterial errpitteln, wenn keine Vorrichtungen hestehen, diese Argumente heliebig zu andern.

In der reichen Literatur, die Herr KienZe in seiner Untersuchung von 2 Riefleruhren der Miinchener Sternwarte anfuhrt, befinden sich ganz wenig Arbeiten, aus denen man lehrreiche Aufschliisse iiber das Verhalten von Uhren erhalten kann. Ich benutze im folgenden die Resultate von 3 Ver- offentlichungen :

ZwinR : Die Pendeluhren im luftdicht verschlossenen Raum rnit besonderer Anwendung auf die beziiglichen Ein- richtungen der Berliner Stemwarte. Dissertation, Halle 1888.

KienZe : Untersuchungen iiber Pendeluhren rnit besonderer Beriicksichtigung der beiden luftdichten Rief ler-Uhren R 23 und R 33 der K. Sternwarte zu Miinchen. Neue Annalen der K. Sternwarte zu Miinchen, Bd. V, Heft 2.

Wanach: Der Zeitdienst des Geodatischen Instituts in den Jahren 1922 und 1923. Veroffentlichung des Preu- Dischen Geodatischen Instituts. Neue Folge Nr. 93.

In AN 192.160 habe ich die Gange des Elektrischen Pendels aus den Jahren 1906 bis 1912 niitgeteilt; die Uhr ist ungestort weiter gegangen bis Sept. I 914. Nach griindlicher Reinigung ging sie dann von Nov. 1914 bis Jan. 1919; w a r e n d dieser Zeit, in der ich langere Zeit abwesend war, sind mancher- lei Storungen eingetreten. 1919 wurde die Uhr gereinigt und hat von 1919 April 2 an wieder Dienst getan bis I 924 Sept. I I. Die auf Normalzustand reduzierten Gange aus dieser Periode sind in Tabelle I enthalten. Es ist die lingste ungestorte Gangperiode, fur welche auch das Zeitbestimniungsmaterial am gleichmaBigsten ist. Die Zeitbestimmungen sind von Herrn Dr. Weber im Vertikal von Polaris in Zeitriumen von durchschnittlich 7-8 Tagen ausgefiihrt worden. Die Zahl der Sterne war drei; die Fadenantritte wurden rnit dem Taster registriert ; der aus der inneren ubereinstimmung berechnete mittlere Fehler einer Zeitbestimmung betrlgt etwa f 0?03.

8

"5 I 16

I9 19-20 April 2- 7

7-15 15-22

22-27

27-39 Mai 9-15

15-20 20-25 25-30 3-38

Juni 7-16 16-29 29-44

Juli 14-19 19-24 24-3 I

31-41 Aug. 1-15

1 5-2 5 25-37 31-41

Sept. 10-16 I 6-2 5 25-44

Okt. 14-21 21-29 29-36

Nov. 5-14 14-27 27-34

Dez. 4-15 15-23 23-37 31-40

24-34 Febr. 3- 8

8-1 3 13-18 I 8-24 24-2 9 29-34

Marz 5-10

10-15 15-22 22-27

27-32 April 1-10

10-15 15-24 24-29 29-35

Mai 5-10

Jan. 9-24

10-20

Go t 0?014 + 0.032 + 0.055 + 0.051 + 0.007

+ 0.023

+ 0.054 + 0.048

+ 0.025

fO.081 + 0.047 fo.013 + 0.050 + 0.01 I

+ 0.022 -0.011

- 0.006 + 0.002

-0.037

- 0.004 + 0 .002

-0.011

-0.002

f 0.034

f 0.034

+ 0.043

- '1

-0.013

- 0.028 + 0.004 + 0.020 - 0.005 -0.016 + 0.006 + 0.030

0.000

+ 0.006 + 0.022

+o.o15

- 0.045 + 0.005 +0.014 - 0.014 + 0.036

-0.012

- 0.047

- 0.034

-0.012

-0.010

+ 0.034 + 0.074 1- 0.058 + 0.065 + 0.030

1920-21

Mai 20-27

27-32 Juni I- 8

8-14 14-20 20-2 7 27-32

Juli 2- 7 7-14

14-19 19-27 27-34

Aug. 3- 8 8-1 3

13-20

2 0-40 Sept. 9-17

17-28 28-37

Okt. 7-12 12-18 18-23 23-33

NOV. 2- 9 9-1 7

17-23 23-44

Dez. 14-21 2 1-26 2 6-4 2

Jan. 11-16 16-25 25-45

Febr. 14-19 19-27 27-35

Marz 7-12

22-28 28-34

April 3- 9 9-1 7

17-23 2

22-29 29-32

Mai 2-15 15-2 I

21-26 26-33

Juni 2- 7 7-17

17-24 24-38

Juli 8-14

12-2 2

l) Storung in der Battene.

GO - 0?003 - 0.035 - 0.091 - 0.067

-0.131

-0.183 -0.140 -0.153 -0.177 -0.137 -0.130 -0.114 - 0.145 - 0.092 -0.0 I g - 0.009

- 0.054 - 0.046 - 0.057 - 0.047 - 0.023 - 0.039 - 0.029 + 0.063 + 0 . 0 2 0

- 0.050

-0.029 - 0.005 - 0.027

+ 0.032 + 0.046 + 0.010

+ 0.033 - 0.034 - 0.064 - 0.003

- 0.036 - 0.009 + 0.045 + 0.020

- 0.026 -0.015

-0 .072

-0.052

-0.103 -0.045 + 0.003 - 0.007

- 0.069

-0.122

-0.134

- 0.01 I

- 0.002

-0.012

5576

T a b e l l e I .

1921-22

Juli 14-25 25-37 31-37

Aug. 6-16 16-20 20-31 31-37

Sept. 6-15 15-20

20-25 25-30 30-35

Okt. 5- 7 7-14

14-19 I 9-2 6 26-36

NOV. 5-10 10-24 24-32

Dez. 2-10

10-16 I 6-2 3 23-29 29-35

Jan. 4-15 15-20 20-27

27-39 Febr. 8-20

2 0 - 2 5

25-30 Marz 2- 8

8-14 74-25 25-30

April 7-14 14-22 22-30 30-34

Mai 4-11

21-27

2 7-3 5 Juni 4- 9

9-74 14-20 ao-28 28-33

Juli 3- 8

18-26 26-3 I

3-38

11-21

8-1 8

Go -0S132 -0.136 - 0 . 1 5 2

-0.113

-0.088 -0.140 -0.117 -0.117 -0.096 - 0.066 - 0.048 - 0.064 + 0.005

- 0.038 - 0.044 - 0.006 - 0.028 - 0.056 - 0.028 -0.041 - 0.050

+ 0.028 -0.010

+ 0.002

- 0.036 - 0 . 0 2 7

- 0.065 -0.023 - 0.008 -0.057 - 0.053 -0.001

- 0.044

-0.121

-0.112

+ 0.004 + 0.004 + 0.015 - 0.008 - 0 . 0 1 2

+0.023 '+ 0.035 + 0.026 + 0.024 - 0.029 - 0.088 - 0.048 - 0.048 - 0.145 -0.107 -0.107 -0.129 -0.080 - 0.093

1922-23

Juli 31-36 Aug. 5-10

10-16 16-21

21-28 28-35

Sept. 4-10 10-17 17-15 25-3 I

Okt. I- 6 6-1 2

12-19 79-24 24-33

Nov. 2-10

I 0-1 9 19-27 27-38

Dez. 8-15 15-2 I

21-27

27-33 Jan. 2-10

10-18 I 8-30 30-3 7

Febr. 6-18 18-24 24-30

Marz 2- 8 8-15

I 5-2 I

21-27

27-34 April 3-11

11-19 19-26

. 26-34 Mai 4-15

15-22

22-29 29-39

Juni 8-15 I 5-28 2 8-3 5

19-28

A%. 5- 9

28-33

Juli 5-12 12-19

28-36

9-23 23-28

GO - 0!063 - 0.060 - 0.035 - 0.086 - 0.067

- 0.064 - 0.045 -0.017 -+ 0.006 + 0.029 + 0.024 + 0.054 + 0.051 - 0.045 - 0.01 5 + 0.014 + 0.037 + 0.021

+ 0.082 + 0.030 t-0.013

+ 0 . 0 2 2

- 0.049 + 0.048 + 0.006 + 0.052

- 0.047

-0.002

-0.001

+ 0.010

+ 0.082 + 0.082 + 0.056 + 0.046 + 0.006 + 0.020

+ 0.088 + 0.043 + 0.075

+ 0.040 - '>

+ 0.050 + 0.053 + 0.059 + 0.064 +o.o19 - 0.028 -0.156 - 0.07 I - 0.017

- 0.028 - 0.024 + 0.016

- 0.010

1923-24

Sept. 2- 7 7-1 2

I 2-24 24-30 30-3 7

Okt. 7-15 15-2 2

22-27

27-34 Nov. 3-12

12-17

17-22

22-30 30-34

Dez. 4-15 15-22

22-27

27-33 Jan. 2-10

10-1 5 I 5-26 26-31

Febr. 7-18 I 8-24 24-33

Mirz 4- 8 8-14

14-22 22-35

April 4- 8

15-25

Mai 6-13 13-18 18-26 26-3 I

31-35 Juni 4-16

16-23 23-29 29-37

Juli 7-15 15-25 a5-32

Aug. I- 6 6-1 2

22-28

Sept. 6-11

31-38

8-1 5

2 5-36

12-22

28-3 7

GO + oS035 + 0.029 + 0.007 + 0.053 + 0.035 -0.011

+ 0.035 + 0.004 + 0.026 + 0.068 + 0.049 + 0.033 + 0.080 + 0.061

+ 0.048 + 0.014 -0.017 + 0.002

+ 0.026 + 0.006 + 0.030 + 0.008

+ 0.058

- 0.033 - 0.037 +o.org + 0.062 + 0.034 +.o.oro + 0.031 +o.o17 + 0.007

+ 0.046 + 0.078 + 0.082

+ 0.004 + 0 . 0 2 7 + 0.010

+ 0.034 - 0.024 - 0.003

- 0.039 - 0.060 - 0.003 - 0.029 -0.019 + 0.028 + 0.043 - 0.001

-0.013

+ 0.049

- 0.047

"7 5 5 7 6 118

9

Im Jahre 1925 zeigte das Pendel mancherlei Storungen, deren Ursache beim offnen des Gehkuses offenbar wurde. Im inneren Gehause hatte der Holzwurm gehaust. Holzstaub und tote Kafer waren in den Apparat gefallen. Da das Ver- halten auch nach Beseitigung der Hemmnisse nicht befriedigte, wurde das Hebewerk des Antrkbshebels einer genauen Durchsicht unterzogen. Es war durch den langjahrigen Ge- brauch etwas abgenutzt. Nach der Instandsetzung ist das Pendel nun wieder bis heute befriedigend gegangen. Da aber in dieser letzten Gangperiode die Zeitbestimmungsintervalle zu groB sind, kann man aus den beobachteten Gangen keinen SchluI3 auf die Gute der Uhr ziehen; die Gangiinderungen gleichen sich zu stark aus. Die von Herrn Dr. We& auf- genommenen Signale von Nauen liefern seit I 927 wieder eine Kontrolle des Ganges.

Nennt man

G den beobachteten taglichen Gang, B den zugehorigen mittleren Stand des Barometers in

Millimetern. T den zugehorigen mittleren Stand des Thermometers in

Zentigraden, S den zugehorigen mittleren Schwingungsbogen in Bogen-

sekunden, 0- U die zugehorige mittlere Differenz des oberen und

unteren Thermometers,

dann folgte aus den Beobachtungen von 1906-1912 die Formel G = Go + oS00267 (5'- So) + or01 27 (D -Do) + oSo06 (T- To)

Die Luftdichte D wurde berechnet aus D =B-o.o0367 B T - &

wo e die Dampfspannung bedeutet. Man kann bei den in Betracht konimenden Werten von B , Tund e rnit hinreichender Genauigkeit setzen D = B - 3.0 T .

+oS25(0 - U ) .

Aus den Beobachtungen von 1906-rg24 folgt G= Go + 0!00267 (S - So) + o?or 27 ( B -Do) + oSo07 (T- To)

+ 0?40(O - U ) und S= So + AS, - 318 (D - Do) - 213(T- To) . Die GroOe AS, bedeutet, daB der Schwingungsbogen Schwan- kungen unbekahnter Ursache zeigt, die sich aber aus den Messungen von S ermitteln lassen. Man kann nach Einsetzen des Wertes D=B-3.0T die Formeln fur G und S auch so schreiben :

G = Go + oSo0267 AS, + o?ooz5(B -Bo) - oSoo7(T- To) t 0!40(O - U> s= So + ns, - 3%(B-B0) + 911 (T- To) .

Man erkennt aus der Formel fur G , daI3 das Pendel fur Luftdruck leidlich gut kompensiert ist, wie bei der Konstruk- tion beabsichtigt war, und daI3 auch der Temperaturkoeffi- zient klein ist. Da ich bei der Herstellung des Pendels ge- zwungen war, die Quecksilberkompensation anzuwenden, mu8 der grol3e Koeffizient fur das Argument (0 - U ) in Kauf genommen werden. Wenn man aber mit dem Pendel genau messen will, mu13 man dafiir sorgen, daB (0- U ) sich nur langsam iindert und sicher gemessen werden kann. Die Ablesungen der Thermometer in der hier mitgeteilten Gang-

58 56 56

60 s6 58

periode waren aber trotz der Funftelgradteilung recht ungenau. Durch Anwendung von Lupenablesung ist in der letzten Zeit die Bestimmung dieses Argumentes wesentlich sicherer geworden.

Die Tabelle I zeigt, daB Go in den 51/2 Jahren um null periodisch schwankt. Die meisten der groaeren Gangande- rungen fallen mit starkeren Temperaturiinderungen zusammen, aber sie treten in solchen Fallen nicht immer a d . In den ersten 6 Jahren hatte sich die effektive Pendellange standig vergroI3ert; diese Anderungen sind aber seit dieser Zeit vdllig verschwunden. Die periodischen Anderungen sind aber in gleicher Weise geblieben. Sie sind in den molekularen Span- nungen des Materials von Feder und Pendel begriindet. Wie wir spiter sehen werden, treten solche hderungen aber auch bei sorgfiiltig ausgewahltem Material auf. Die Stange meines Pendels ist eine ganz gewohnliche Stahlstange, die ich in einer Eisenhandlung gekauft habe.

Interessant ist vielleicht noch die Angabe, dal3 jeder der verschiedenen Kontakte in den 51/2 Jahren iiber 80 Milli- onen Stromschliisse ausgefuhrt hat, ohne zu versagen. Das ist nur moglich, wenn man fur geniigenden Staubschutz sorgt und die Induktionsfunken in geeigneter Weise un- schadlich macht.

Um zu zeigen, wie konstant die Antriebskraft ist, habe ich in Tabelle 2 fur einen Monat die aus den taglich mittags gemessenen GroDen S berechneten Werte So+ ASo angefuhrt. I" entspricht 0.006 mm am unteren Ende des Pendels. So um einen Mittelwert schwankt diese GroBe nicht immer, aber die hderungen von Tag zu Tag sind auch sonst nicht groBer als hier. Die auf Lucke stehenden Mittel dienen zur Reduktion der taglichen Giinge.

T a b e l l e 2. - 1926

Mai 1 1

' 3 14 15 16 '7 I8 19

I 2

2 0

S,+AS,

+ 42" + 50

57 64 " 62 52 61 56

66

59 52

53 62 'I2 66

;; 70

- 1926

Mai 21

2 3 24 25 26 27 28 29 30

22

S,+AS,

+ 60" + 65m

7' 70 70 63 56 56 55 60 65 62

62 60

64 66

50 67 58

Eine Uhr wird um so brauchbarer sein, je kleiner die willkurlichen Ganganderungen sind. Ich habe daher, um ein Kriterium fur die Giite der Uhr zu haben, in Tabelle I die Anderungen von Go gebildet und den Prozentsatz der ver- schiedenen GroBenordnungen festgestellt. Dasselbe habe ich rnit einer Reihe von anderen Uhren getan, deren reduzierte G k g e mir bekannt sind. Nur von recht wenig Uhren sind die Uhrgange in einer Weise veriiffentlicht worden, sodal3 man sie zum Vergleich heranziehen kann. Die miteinander ver- glichenen Uhren sind:

I. Tiede 400, Berlin, Grahamgang, Rostpendel, luftdichter VerschluB, Gangperiode 5 Jahre.

8'

I 19 5576 I2 0

2. Richter 60, Potsdam, Grahamgang, Rieflersches Srhich- tungspendel, Barometerkornpensation, Gangperiode zwei Jahre.

3. Rief ler 96, Potsdam, Rief lergang, Schichtungspendel, Barometerkornpensation, Gangperiode 2 Jahre.

4. Riefler 20, Potsdam, Rieflergang, gewohnliches Riefler- pendel, luftdichter Verschlu5, Gangperiode z Jahre.

5 . Denrker 28, Potsdarn, Grahamgang, Quecksilberpendel, Gangperiode 2 Jahre.

6. Strasser 95, Potsdam, Strassergang, Quecksilberpendel, Gangperiode 2 Jahre.

7. Riefler 23, Miinchen, Rief lergang, gewohnliches Riefler- pendel, luftdichter VerschluB, Gangperiode 2 Jahre.

8. Riefler 33, Munchen, Rieflergang, gewohnliches Rief ler- pendel, luftdichter VerschluO, Gangperiode z Jahre.

9. Elektrisches Pendel, Leipzig, gewohnliches Quecksilber- pendel, Gangperiode 51/z Jahre.

Urn die Zeitbestimmungsintervalle fur alle Uhren gleich groB zu machen, habe ich fur die 5 Potsdarner Uhren etwa 50 Zeitbestirnmungen gestrichen, soda0 auch fur diese Uhren das Interval1 durchschnittlich 7-8 Tage wie bei den anderen Uhren betragt.

Die Ganganderungen habe ich in GroBenklassen ein- geteilt, wie aus Tabelle 3 zu ersehen ist. Die Tabelle gibt den Prozentsatz der betreffenden Knderungen. Die Leipziger Zeitbestimmungen sind etwas weniger genau als die von Potsdam und Munchen, besonders auch wegen der Taster- methode und der Veranderlichkeit der personlichen Gleichung. Auf Grund gewisser Zahlenwerte komme ich zu der Annahme, da5 der m. F. eines taglichen Ganges in Leipzig auf foSoo8 und in Potsdam und Miinchen auf * 0 ! 0 0 3 bei etwa wochent- lichen Zeitbestimmungen zu veranschlagen ist. Ich habe des- halb fur das Elektrische Pendel die Stufen zu 0 ! 0 0 0 0 ~ 0 3 0 ,

0503 I-o!055 etc. angenomrnen und glaube, dadurch die Leistungen der Uhren besser vergleichbar gemacht zu haben. Doch ist diese geringehderung der Stufen ganz unwesentlich; denn ohne sie lauten die Prozente so, wie sie in Klammern daneben geschrieben sind.

Die Gange der Potsdarner Uhren sind nur in bezug auf die schnell verlaufenden Argumente auf Normalzustand reduziert ; die hierdurch eintretende geringe VergroBerung der Ganganderungen wird wohl ziemlich denselben EinfluB haben wie die unsichere Bestimmung des Argumentes (0 - V) beim Elektrischen Pendel.

Die Uhr Tiede 400 hat trotz des Rostpendels einen ungewohnlich gro5en Schichtungskoeffizienten. Da das Argument (0 - U ) bei dieser Uhr nicht genau genug ermittelt worden ist, gibt fur diese Uhr die Tabelle 3 wohl ein zu ungunstiges Bild. T a b e l l e 3.

AGO ITqmIRi 60 R 96 I R 20 I D 28

76- IOO 101- 150

2 - -

- I - l) Ein Fall in sl/* Jahren.

- ; 95

36 16

9 13 3 3

- -

2 0

Die Leistungen der beiden Uhren R 2 3 und R 33 sind als ideal zu bezeichnen. Auffallend gut ist der Gang von D 28, die rnit Grahamgang und Quecksilberpendel ausgerustet ist. Sehr ungiinstig fallt das Urteil aus fur S 95 mit Strassergang und Quecksilberpendel. Das wesentliche Resultat dieser Vergleichung ist nach meinen Erfahrungen folgendes. Nirht der Antrieb ist fur gute Leistungen das wichtigste Moment, sondern das Pendel, und zwar . das System Feder + Pendel. Das Material sol1 so beschaffen sein, daB die effektive Pendel- lange nicht willkurlichen hderungen untenvorfen ist, sondern moglichst genau der Temperatur proportional ist. Bei R 23, R 33 und auch bei D 28 ist dieser Zustand anniihernd erreicht. Doch scheint das giinstige Resultat inehr oder minder zufalliger Natur zu sein; denn die Pendel von Ri 60, R 96 und R 20,

die doch gewiB rnit derselben Sorgfalt hergestellt worden sind, leisten nichts Besseres als meine gewohnliche Stahlstange.

Die Aufgabe ist dernnach, dasjenige Material oder die Behandlungsweise zu finden, die in zuverlassiger Weise die Ursachen der Langenknderungen beseitigt. Es md3 vor allem fur die Pendelfeder die brauchbarste Stahlsorte und der richtige Hartegrad ermittelt werden. Ich glaube bestimmt, da5 weniger in dem Pendel als vielmehr in der Feder die Ursache fur die Gangfehler liegt. Ich kann das nicht zahlen- maBig beweisen, aber es ist doch an sich gar nicht wunderbar, daO bei geringen h d e r u n g e n der Elastizitat der Feder die ideale Drehachse des Pendels urn 2 p hinauf oder hinunter- riickt. Um solche Langenkderungen handelt es sich nur. Hier muO das Experiment einsetzen. Das sind aber Versuche, die viele Jahre in Anspruch nehmen; denn man wird nur zu einem Resultate kommen, wenn man ein Pendel und ein Werk, dessen Leistungen man aus jahrelangen Beobachtungen kennt, rnit verschiedenen Federn kombiniert.

Der Vorschlag des Herrn Dr. Max Schulev in Gbttingen, den EinfluO von Langenknderungen durch besondere Massen- anordnung zu beseitigen, kann vorteilhaft sein. Aber uber solche Fragen entscheidet nur das Experiment, das sich uber Jahre erstreckt. Denn durch Verbesserungen in einer Richtung treten andererseits haufig neue Fehler auf. Der Meinung des Herrn Dr. Schuler, daO die Ganganderungen fast immer auf Kosten des Uhrwerkes zu setzen sind, kann ich nach meinen Erfahrungen nicht zustimmen. Denn erstens zeigt mein Elektrisches Pendel die gleichen Gangiinderungen wie die anderen Uhren, und dann fallen bei unserer zweiten Hauptuhr D 12 die sprungweisen Ganganderungen nie rnit auffallenden hderungen des Schwingungsbogens zusammen, wie es sein muOte; denn jede andere Einwirkung des Werkes auf das Pendel miiBte sich in der Amplitude verraten. Auch ich bin friiher der Ansicht des Herrn Dr. SchuZer gewesen und habe aus diesem Grunde das Elektrische Pendel gebaut. Ich bin anderer Ansicht geworden und wurde jetzt der Uhr mit Raderwerk den Vorzug geben, obwohl man wohl sagen darf, daD meine Konstruktion, die ein erster Versuch ist, brauchbar ist und bei besserer Ausfiihrung noch Besseres leisten wiirde. Es sind schon friiher ausgezeichnete Raderwerke rnit Graham- gang hergestellt worden. Darin hat die Firma Dencker Vorziigliches geleistet, wie die Uhr D 28 zeigt und ebenso ein Werk D 12 , das noch heute in Leipzig nach 45 Jahren sehr gut arbeitet. Die Raderuhr ist leichter richtig zu behan- deln, wahrend mein Pendel bei der Reinigung und Justierung

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.sehr genaue Kenntnis von der Wirkungsweise der einzelnen Teile voraussetzt, die ahch ein guter Uhrmacher im allgemeinen njcht haben wird.

Der alte Grahamgang besitzt einen groBen Vorzug. Man kann bei ihm den EinfluB der veranderlichen Antriebs- .kraft leicht von anderen Einfliissen trennen; denn der Schwin- gungsbogen 1aBt die Andenmgen des Antriebs leicht und sicher erkennen. Ich habe vor lingerer Zeit einmal bei einer PlterenTiede-Uhr, einer Monatsuhr rnit starken Ubersetzungen, im Schwingungsbogen die Periode von jedem Rad und von den langsam laufenden Radern das Abwalzen eines jeden Zahnes nachweisen konnen.

Die Versuche, iiber die ich in AN 229.133 berichtet habe, lassen sich nur mit Grahamgang anstellen. Beim Rieflergang und Strassergang ist das nicht der Fall, der Vorgang ist hier vie1 komplizierter. Das ungiinstige Resultat von S 95 deutet wohl darauf hin, daD die Venvendung zweier Federn, der eigentlichen Pendelfeder und einer zweiten Antriebsfeder, die Fehler vergroeert.

Eine besondere Vorrichtung, rnit der die beiden Haupt- uhren der Leipziger Sternwarte ausgerustet sind, kann nicht genug empfohlen werden. Diese Vorrichtung, der sogenannte automatische Kontakt, ist in AN 192.153 genau beschrieben. Die von dieser Vorrichtung automatisch aufgezeichneten Signale sind so sicher, wie sie keine Tastervergleichung liefern kann. Erst durch einen solchen Kontakt kann die Genauigkeit einer Uhr voll ausgenutzt werden.

Im AnschluD an diese Untersuchungen iiber Pendel- uhren mochte ich nun noch iiber einige Versuche berichten, die ich in der Hauptsache im Interesse der Praktikanten angestellt habe, die aber wohl ahch dem erfahrenen Fachmann manchen Fingerzeig geben konnen.

Die Leipziger Sternwarte besitzt z Chronographen von Hipp, die recht gut sind. Sie wtxden zur Unterscheidung mit GroBer und KleGei Chronograph bezeichnet. Der groBe Apparat hat eine langere Laufzeit, sons't unterscheiden sie sich in keiner Weise. Ich befasse mich hier nur mit dem Kleinen Chronographen. Er ist so justiert worden, daB man rnit kleinen Stromstarken (0.030 Ampere) auskommt. Die Bewegungen der Anker sind moglichst klein, ihr Abstand von den Polen ist moglichst groB gewahlt worden, darnit man groBe Betriebssicherheit err'eicht und annehmen darf, der EinfluD der Stromstarke und Federspannung auf den Ort der Signale ist nur gering.

Durch wiederholte Versuche habe ich diesen EinfluB bei Offnung und SchlieBung des Stromes untersucht, indem ich das Uhrrelais ' gleichzeitig auf heide Elektromagnete schaltete und zunachst durch vorgeschaltete ' Widerstande die Stromstarke in dem einen Stromkreis meabar anderte und sodann die Federspannung. Der eine Anker, der fur gewohnlich die Uhrsignale aufzeichnet, sol1 rnit S-Anker, der andere fur die Tastersignale rnit T-Anker bezeichnet werden. Die wiederholten Versuche ergaben nun bei einer mittleren Stromstarke von 0.030 Ampere in guter tfbereinstimniung, daB eine Verminderung der Stromstarke um 1/15 und eine VergroBerung der Federspannung um I Rev. der Spann- schraube die Signale um folgende Betrage friiher (-) oder spater (+) eintreten lieBen.

S tromstiirke Federspannung offnung SchluO offnung SchluB

S-Anker - o?oor + oJo5z - 0?004 + oior6 T-Anker -0.001 +o.ozr -0.006 +o.ozz

Die Versuche zeigen, daD der EinfluB der Stromstlrke und der Federspannung bei Stromohung fast unmerklich ist. Beim Stromschld sind beide Einfliisse bedeutend groDer ; besonders beim S-Anker hangt der Ort des Signals des Strom- schlusses sehr von der Stromstarke ab, ein Zeichen dafiir, daB dieser Anker noch nicht so justiert ist, wie er sein sollte. Man sieht daraus, daO man die Justierung durch solche Ver- suche priifen muB, wenn man rnit dem Chronographen die grof3te Genauigkeit erhalten will. Die Ermittlung der ab- soluten Betrage der 4 Armaturzeiten wird weiter unten be- sprochen werden.

In der Werkstatt der Sternwarte ist nach meinen An- gaben ein Apparat gebaut worden, der die Vorgange und Fehler, die bei dem mnpersonlichen Mikrometercc auftreten, zu untersuchen gestattet. Er besteht aus einer horizontal gelagerten leicht drehbaren Achse, an beiden Enden rnit Knopfen versehen, rnit denen man rnit beiden Handen die Achse in moglichst gleichformige Drehung versetzen kann. Die Achse tragt an den1 einen Ende eine Mikrometertrommel, die aufo.ooI Rev. genau ablesbar ist. Auf der Achse sitzen z Kon- taktscheiben aus Messing und aus nicht rostendem Stahl. Gegen diese Scheiben legen sich z Schleiffedern aus demselben Metall. Jede Scheibe besitzt eine Stromunterbrechungsstelle aus Glas von etwa lle0 der Lange des Umfanges. AuBerdem sitzt auf der Achse ein Arm, der bei der Drehung einen Kontakthebel zur Seite driickt und damit einen Kontakt, den sogenannten automatischen Kontakt (Platin), offnet und schlieBt. Der Arm und auch die Kontaktscheiben lassen sich auf der Achse drehen und festklemrnen, sodal3 die Stromunter- brechungen des automatischen Kontaktes und die der Schleif- kontakte nahe zusammenfallen. Es lassen sich nun leicht die Ablesungen der Trommel ermitteln, bei derleri die metdischen Beriihrungen eintreten und aufhoren. Der Apparat ist in beiden Drehrichtungen in gleicher Weise brauchbar. Die Achse tragt nun noch an dem der Mikrometertrommel ent- gegengesetzten Ende eine Scheibe fur Schnurlauf, urn ihr durch ein Uhrwerk eine moglichst gleichformige Umlaufs- geschwindigkeit zu geben. Diese Geschwindigkeit laBt sich variieren.

Diese Einrichtungen wiirden geniigen, um die Wir- kungsweise der Kontakte und ihre Fehler zu ermitteln. Damit der Apparat nun auch noch als Ubungsmodell dienen kann, ist nachfolgende Einrichtung vorhanden. Mikronieter- trommel und Kontaktscheiben sitzen fest auf der Achse, Schnurlauf und Hebelarm sind miteinander fest verbunden, lassen sich aber auf der Achse frei drehen oder rnit ihr fest verbinden. Diese beiden gegeneinander drehbaren Teile tragen nun je eine Trommel mit Teilung; diese Tromnieln jtehen dicht nebeneinander. Wenn nun das Uhrwerk den Hebelarm und die damit verbundene Trommel in Umdrehung versetzt, wird der automatische Kontakt geoffnet und ge- jchlossen. Sind die beiden drehbaren Systeme nicht gekoppelt, dann steht die 2. Trommel still und ebenso die Kontakt- jcheiben. Der Reobachter hat nun durch Drehen der Achse fur Koinzidenz der beiden Tromnieln zu sorgen, wie am

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Fernrohr fur Koinzidenz von Faden und Stern. Der beob- achtete Vorgang ist zwar ein ghzlich anderer als am Fern- rohr; aber fur Ubungszwecke ist das gleichgultig. Vor oder nach der Beobachtung mussen die beiden Trommeln zur genauen Koinzidenz gebracht und gekoppelt werden. Dann werden die Ablesungen der Mikrometertrommel ermittelt, die den Beriihrungsstellen entsprechen. Wenn man nun die Umdrehungsgeschwindigkeit geniihert kennt, lassen sich die verschiedenen Kontakte aufeinander reduzieren.

Die Kontaktscheiben sind rnit nur einer Unterbrechungs- stelle versehen; das hat den Vorteil, da13 man langere Zeit die Stromstirke am Am$remeter beobachten und die Zu- verlassigkeit des Schleifkontaktes priifen kann. Da hat sich nun gegen alle Erwartung gezeigt, daB das leicht oxydierende Messing einen gut arbeitenden Schleifkontakt liefert, wenn man zuvor die Achse einige Male herumdreht; der Zeiger des Ameremeter steht vollkommen still ; ein meBbarer Wider- stand an den Kontaktstellen ist nicht vorhanden. Dagegen arbeitet der blanke Stahl ganz unzuverlassig. Der Zeiger springt um sehr grol3e Betrage hin und her, und erst wenn der Druck der Schleiffeder sehr stark wird, kommt er einigermaBen zur Ruhe. So stark wird man aber den Federdruck bei einem Mikrometer nicht machen. Die folgenden Untersuchungen sind daher nur rnit dem Messingkontakt ausgefuhrt worden.

Der automatische Kontakt wird nun in den einen Strom- kreis des Chronographen eingeschaltet, der Schleifkontakt in den anderen. Durch einen Umschalter lassen sich die beiden Stromkreise vertauschen. Die Offnung des automati- schen Kontaktes erfolgt genau bei einer gewissen Ablesung der Mikrometertrommel. Das Zeichen dieser Stromofiung auf dem Chronographen ist der Nullpunkt, auf den die anderen Zeichen bezogen werden. Der Chronograph lauft so gleichmaBig und rnit so konstanter Geschwindigkeit, daB man aus den Streifenablesungen auch ohne Sekundensignale die kleinen Zeitunterschiede genau und die Umdrehungs- geschwindigkeit rnit genugender Sicherheit ermitteln kann.

die Zeit der Stromoffnung X , , die Ablesung des Streifens A,,

und beim Schleifkontakt die Zeit der Stromoffnung Y,, die Ablesung des Streifens F,,

und die Armaturzeiten beim Ofken und SchlieBen beim S-Anker s1 und s,, beim T-Anker t1 und t,, femer die Feder- parallaxe p im Sinne S - T , so liefem die Beobachtungen die folgenden Gleichungen :

Nennt man beim automatischen Kontakt

die Zeit des Stromschlusses X , , D 0 )) )) - 4 2 ,

die Zeit des Stromschlusses V, , )) n n * F2,

A auf S: Fl -Al +p= Y1- X , - ( S ~ -tJ F, - A, + p = Y2- X , - (51 - t z ) A, - A, = x, - x, - (5, - .J F, - A , -p = Y, - x, + (s, - t l )

A , - A , = x, - x, - (f1 - t,)

A auf T : Fz - A , -9 = Y2 - XI + ( s Z - ti)

Die Federparallaxe p laBt sich bestimmen durch gleich- zeitige Bewegung beider Anker rnit der Hand; die kleinen Zeitdifferenzen Yl - XI, V, - XI, X , - XI liefem die Trommel- ablesungen in Verbindung rnit der genahert bekannten Dreh- geschwindigkeit. Man kann sornit finden

sg-s* f , - t l s l - t , t 2 - s 1 s z - t l .

Die Untersuchungen wurden an 2 aufeinander folgenden Tagen angestellt. An beiden Tagen war p = +0?158. Die 4 Zeitdifferenzen waren, wenn U die Umlaufszeit bedeutet:

1928 Jan. 5 Jan. 6 Y, - X , = + 0.0025 U = + 0.0028 U Y, - XI = + 0.0465 U = + 0.0468 U X 2 - X , = + 0 . 0 5 2 5 U = + 0 . 0 5 2 8 U Y2 - Y1= + 0.040 u= + 0.0440 c/

U hatte die Werte: u,= 5?3= 5?4 O;= 8.9= 8.8

Die Ablesung des Chronographenstreifens lieferte die folgenden Differenzen (Mittel aus 10 Ablesungen) :

1928 Jan. 5 Jan. 6

u3=13.9=13.7

A auf S U, U, U , u, u, u, F, -Al -o!145 - 0 ? 1 2 7 -0s114 -o?149 - 0 ~ 1 3 1 - O ? I I Z

A , - A , +0.385 +0.574 +0.874 +0.383 + 0 . 5 7 0 + a 8 4 2 A auf T F, -A , +0.165 fo.180 +0.189 +o.171 +0.174 +0.185 p 2 - A 1 +0.508 +0.683 +o.921 +o.gro +0.668 +o.914 A , - A , +0.346 +0.529 +o.817 +0.350 +0.527 +o.811 Aut. Kont.

s2-s, + 0 . 1 0 7 + 0 . 1 0 7 +o.145 +0.098 +o.rog +o.117 t,-#, +0.068 +0.062 $0.088 +0.065 1-0.062 t-0.086

s2-s1 + O . I O I + O . I I I +o.121 +0 .102 +0.106 +0.125 t2-t , +o.o81 +0.063 +0.083 +0.085 +0.069 fo.081 t , - s l +0.003 f0.004 +0.006 -0.002 f0 .006 +O.OIO

t , -s , +0.081 + 0 . 0 7 2 +0.092 +0.079 + 0 . 0 7 1 +0.088 sZ- - t , +o.r04 fo.111 +o.117 +O.IOO +0.097 +o.113

Fur beide Kontakte und fur alle Geschwindigkeiten mussen s, und t, ihren Wert beibehalten; denn die Stromoffnung findet bei einer bestimmten Ablesung der MikrometertrommeI statt. s, und t, aber werden von der Art des Kontaktes und der Geschwindigkeit abhingen, wie auch die Zahlen andeuten. Beim automatischen Kontakt schlagt bei der Geschwindigkeit U , der Kontakthebel nicht so stark auf die Unterlage, das Signal erfolgt darum etwas spater. Etwas iihnliches scheint auch beim Schleifkontakt vorzugehen; auch hier unter- scheiden sich die Zahlen fur U, und U, nicht nachweisbar, aber U , zeigt eine deutliche Verzogerung.

Im Mittel ergibt sich tl-sl= +oboo4. Bildet man fur die anderen Differenzen die Mittelwerte fur 4( U, + V,), dann ergibt sich:

Aut. Kont. s2-s1 + O ? I O ~ +0?131 t2-t , +0.064 +0.087

Schl. Kont. sz-sl +o.rog +0 .123

f , - s , + a 0 7 6 +0.090 s2-f1 +0.103 fo.115

Fz-A, +o.169 +0.328 +0.580 +0.173 +0.326 +0.573

Schl. Kont.

Umlaufszeit : 7 8 '48

f 2 - f 1 +0.074 +0.082

1 2 5 5576 I 26

Bei der grofleren Umlaufszeit sind die Verzogerungen beim automatischen Kontakt As,= + 09026, At, = + 05023, beim Schleifkontakt As, = + 09015, At2 = + 0501 I .

1928 Jan. 9 sind die absoluten Betrage von sl und t , direkt bestimmt worden. Am Chronographen wurde eine kleine Kontaktvorrichtung festgeklemmt, die so eingerichtet ist, daB in dem Augenblicke, in dem man den einen Anker mit der Hand in Bewegung setzt, der Strom fur den anderen Anker unterbrochen wird. Wenn man nun die Federparallaxe wie oben bestimmt, findet man die absoluten Betrage von s1 und f , . Ich fand sl= +o?o13, f l = +o!oz5, fl-sl- +o6orz. Haben sich in der Zwischenzeit die Armaturzeiten nicht geandert, so kann man annehmen t , - s1 = + oSo08, und somit wird s, = + 0601 5 C, = + 0?023

und fur u= 7 5 14s Aut. Kont. s 2 = + O ? I I O +o?r46

f 2 = +0.087 + O . I I O

Schl. Kont. s2= +0.123 +o.r38 f 2 = +0.094 +O.XOS

Auch nach den Versuchen mit diesem Modell sind die Strom- unterbrechungen den Stromschlussen iiberlegen, und zwar wird das am Fernrohr noch mehr der Fall sein als am Modell. Denn bei der starken Verunreinigung, der ein ungeschutzter Schleifkontakt ausgesetzt ist, kann die Drehgeschwindigkeit einen groBeren Einflul3 haben. Jeder exakt arbeitende Kontakt muB gegen Staub geschiitzt werden; daB es meist nicht ge- schieht, ist ein bedenklicher Konstruktionsfehler.

Auf eine Fehlerquelle muB ich noch hinweisen. Die verschiedenen hier geschilderten Versuche geben zwar gut iibereinstimmende Resultate, und doch ist die Ubereinstim-

mung nicht so gut, wie sie sein konnte. Es mu13 noch ein veranderliches Moment auBer acht gelassen worden sein. Die Armaturzeiten scheinen kleine Verlnderungen zu erleiden, die keine mechanische Ursache haben. Gewisse Jhfahrungs- tatsachen deuteten darauf hin, da13 der permanente Magnetis- mus in den Eisenkernen und Ankern daran schuld ist. Eine Priifung mit einer Bussole zeigte, daB die Eisenkerne von beiden Elektromagneten stark magnetisch sind, und daB dies beim S-Anker in vie1 starkerem MaBe der Fall ist. Dieser Magnetismus ist aber veriinderlich, je nachdem langere oder kurzere Zeit Strom durch die Spulen gegangen ist. Rerht deutlich und sehr stark zeigte sich diese Erscheinung bei einer Gelegenheit. Aus Versehen war durch ein Spulenpaar Stark- strom gegangen. Daraufhin muRte die betr. Fadenspannung sehr erheblich geandert werden, um brauchbare Signale zu erhalten. Erst nach vielen Stunden trat wieder der alte Zustand ein. Im allgemeinen scheinen diese hderungen der Armatur- zeiten nicht grofl zu sein, etwa von der GroBenordnung von o?or-o?oz. Wenn man demnach bei der Zeitmessung 0601 verbiirgen will, muB man suchen, auch diese Fehlerquelle zu vermeiden.

Meine Versuche- zeigen, wie genau man mit dem Chronographen von Hipp bei entsprechender Justierung messen kann, selbst wenn, wie in unserem Falle, die Schreib- federn keine recht srharfen Linien ziehen. Das Hauptergebnis aber erblicke ich in dem Nachweis, da13 bei genauesten Messungen nur die Stromunterbrechung in Frage kommt.

Vielleicht ist es mir gelungen, durch Mitteilung meiner Versuche und Untersuchungen zu einer Steigerung der Genauigkeit bei astronomischen Zeitmessungen etwas bei- zutragen.

Leipzig, 1928 Marz 19. F. Hayn. ~~~

A Photometric Study of Uranus. By PauZSdaveizas. Photometric observations of Uranus were carried out at

Yale Observatory in September, October, November, and partly in December of 1927. The instrument employed was a short photographic camera equipped with a Zeiss ))Planar(( (1/4.5), the focal lengthbeing F = 423 mm; 7 5 plates were taken with eight exposures on each plate. Two different apertures were used alternately making the difference of brightness nearly equal to one stellar magnitude. It was decided, at first, to use only one comparison star. For this purpose the star 13 Ceti (a =oh30’!’1, 6 = -4Oy’, 1900) was chosen, for the reason that its spectrum does not differ much from that of the sun. Each plate after four exposures was reversed in the plateholder in order to bring the images of the comparison star close to the images of Uranus. The plates were measured with the thermoelectric microphotometer. It appeared that the plate error could be very efficiently eliminated. Unfortunately, the results of the reduction suggested that the comparison star might be slightly variable. In order to clear up the matter, 35 plates of relatively low weight were rejected, and on the remaining 40 plates two new comparison stars were employed. This enabled the author to discuss Uranus and 13 Ceti separa-

tely. The mean error of each plate was esthated to be not larger than i-0.063 magnitude.

The results of the measurements of Uranus can best be represented by assuming the period P=od4497. This value, which is very close to Slz$her’s and Lowell’s1) spectroscopic determinations of the period of the rotation of Uranus (0.4514 day and 0.4479 day, respectively), was derived independently, and hence is unaffected by any bias. The light curve resembles the visual light curve published by E . C. PicRering2), though my range of the light variation appears to be smaller, about 0.08 as against 0 . 1 5 magnitude. The variation of 13 Ceti, as indicated by the present data, amounts to nearly om2. the period being P=od4692, and the epoch of the maximum, J. D. 2425186.808.

Due to the limited number of the observations it is impossible to regard both variations as definitely established. The further study of both objects is therefore desirable.

The author owes his thanks to Professor F. Schlesiqyr and Dr. J. Sthilt, whom he has consulted during the progress of this work.

Yale University Observatory, New Haven, 1928 Febr. 2 1 . P. Slavenas.

l) Lowell O h . Bull. 53. *) Harv. Circ. zco.