Das Längengradproblem

Was ist das Längengradproblem?

Um sich auf der Erde orientieren zu können, nutzt man das sogenannte Gradnetz, bestehend aus Breitengraden und Längengraden. Die Breitengrade umkreisen die Erde horizontal (waagerecht), die Längengrade verlaufen senkrecht zwischen den Polen. Vielleicht hast du in diesem Zusammenhang im Geografie- oder Geschichtsunterricht schon einmal von dem Längengradproblem gehört?

Die Definition zum Längengradproblem wird dir hier einfach erklärt. Auch was eine Uhr damit zu tun hat und welche Bedeutung die Längengrade für die Schifffahrt haben, erfährst du in dieser Übersicht.

Die Erklärung des Längengradproblems

Zunächst einmal – heute haben wir das Längengradproblem nicht mehr. Aber wann und warum gab es dieses Problem? Dafür musst du wissen, dass unsere Erde in ein Gradnetz aus Breiten- und Längengraden gehüllt ist und sich Verkehrsmittel, wie Flugzeuge und Schiffe, an diesem sehr genau orientieren können. Das war aber nicht immer so.

Vor rund 250 Jahren passierte es häufig, dass sich Schiffe auf den weiten Weltmeeren verirrten. Die Seeleute orientierten sich anhand der Position der Sonne und konnten so den Breitengrad sehr genau bestimmen. Der längste Breitengrad, der Äquator, war dabei von großer Bedeutung. Er diente als Ausgangspunkt der Berechnung, da am Äquator die Mittagssonne am höchsten steht. Anhand des Winkels zwischen Sonne und Horizont konnte man so mithilfe des Sextanten den Breitengrad berechnen, auf dem man sich gerade befand.

Das funktionierte aber mit den Längengraden nicht. Wie weit die Seefahrer in Richtung Westen oder Osten segelten, war demnach schwer zu erfassen. Man wusste, dass für jede Verschiebung um 15 Grad nach Westen oder Osten die Sonne eine Stunde früher beziehungsweise später aufging. Für eine vollständige Umdrehung braucht die Erde 360 Grad. Teilt man 360 Grad durch 24 Stunden entspricht das 15 Grad pro Stunde. Aber um diese Kenntnis zu nutzen, musste man wissen, wie die Uhrzeit an zwei verschiedenen Orten war.

Der Heimathafen galt immer als Ausgangspunkt sowohl in Bezug auf den Längengrad als auch auf die Uhrzeit. Die zweite Zeit für die Berechnung war die Uhrzeit an Bord des Schiffs und genau da lag das Problem der Längengradberechnung – das Längengradproblem. Zur damaligen Zeit gab es noch keine Uhren, die an Bord eines Schiffs unproblematisch genutzt werden konnten. Pendeluhren, die damals an Land zuverlässig die Uhrzeit anzeigten, waren mit dem Seegang hoffnungslos überfordert und dadurch sehr ungenau. Für die Berechnung der Längengrade waren sie demnach nicht von Nutzen.

In der Tabelle siehst du ein Beispiel für die Berechnung des Längengrads anhand der Uhrzeit an zwei Orten.

Die Lösung des Längengradproblems

Ein britischer Uhrmacher namens John Harrison beschäftigte sich über drei Jahrzehnte mit diesem Längengradproblem und löste es schließlich. Der leidenschaftliche Handwerker erkannte, dass an Bord Uhren nötig waren, die sich nicht auf die Schwerkraft verlassen mussten. Er präsentierte 1759 eine außergewöhnlich präzise Uhr, ein sogenanntes Chronometer, und revolutionierte damit die Navigation der Seefahrt. Die Berechnung der Längengrade war nun zuverlässig möglich.

Noch heute verwenden wir genau diese Chronometer als Armbanduhren. In der Schifffahrt wird mittlerweile GPS (Global Positioning System) genutzt, das mit Atomuhren arbeitet, die die Zeit anhand von hochfrequenten Schwingungen messen. Mit dem globalen Positionsbestimmungssystem lassen sich sowohl Breiten- als auch Längengrade zuverlässig ermitteln.
Da aber auch die beste Technik ausfallen kann, sind der Sextant und übliche Chronometer nach wie vor Teil der Standardausrüstung auf jedem Schiff, um im Notfall weiterhin navigieren zu können. Die hierfür notwendigen Kenntnisse werden nach wie vor bei jeder nautischen Ausbildung (zur Schiffsführung) in der Seeschifffahrt vermittelt und auch im normalen Betrieb regelmäßig geübt.

Möchtest du dein Wissen testen und vertiefen, dann schau dir gerne auch die Arbeitsblätter und Übungen zum Längengradproblem an.