Experimentelle Wissenschaftsgeschichte

Lehr- und Forschungssammlung experimentelle Wissenschaftsgeschichte

Rund 150 wissenschaftshistorische Instrumente – darunter historische Originale sowie Replikationen – umfasst die im Ernst-Haeckel-Haus aufbewahrte Sammlung. Sie dient sowohl der Lehre (Experimentelle Wissenschaftsgeschichte ist ein Wahlpflichtmodul) als auch der Forschung. Außerdem wird sie in Ausstellungsprojekte im Bereich der Wissenschaftswahrnehmung, Technik- und Kunstgeschichte und zunehmend in Schulprojekte eingebunden.

Oktant

Oktant Foto: Digitalisierung MVT
Zugehörige Sammlung:
Lehr- und Forschungssammlung experimentelle Wissenschaftsgeschichte
Inventarnummer:
EWG_2012_00019
Sachgruppe:
Messen/Wiegen
Objekttyp:
Quadrant (Messgerät)
Datierung:
Mitte 18. Jahrhundert
Maße:
Gesamt: Höhe: 36,5 cm; Breite: 29 cm; Tiefe: 9,5 cm; Gewicht: 1226 g
Material:
Messing: Schrauben und Skalierung
Glas
Bemerkung:
Es handelt sich hier um ein frühes Modell eines Oktanten. Diese Instrumente wurden im 18. Jahrhundert für die Navigation auf See, astronomische Bestimmungen und geodätische Messungen entwickelt und gehören zur selben Instrumentenfamilie wie der Sextant und der Quadrant.

1. Bau und Funktionsweise
Ein Oktant ist ein optisches Messgerät, mit dem sich der Winkel zwischen zwei Objekten bestimmen lässt. Er fand vor allem in der Nautik und der geodätischen Vermessung Verwendung, wurde aber früh durch den präziseren Sextanten, der bis heute in Gebrauch ist, abgelöst.
Der Oktant besteht im Wesentlichen aus einem Kreisbogen von 45° (daher der Name, im Vergleich zum Sextanten, dessen Kreisbogen 60° aufweist) sowie zwei Spiegeln (Index- und Horizontspiegel) und in weiter entwickelten Modellen einem Teleskop bzw. einem ohne Linsen verstärkten Rohr. Der Indexspiegel ist der obere der beiden Spiegel. Er ist auf der Alhidade angebracht, dem länglichen Verbindungssteg zwischen dem oberen Punkt und dem Kreisbogen, welche ein Ablesen auf der Bogenskala ermöglicht. Da die Alhidade beweglich ist, lässt sich der Winkel des Spiegels verändern. Der zweite Spiegel ist fest angebracht und leicht geneigt. Er liegt auf der Höhe des Teleskopes und ist nur halb eingefasst. Die andere Hälfte ist entweder leer oder mit durchlässigem Glas ohne spiegelnde Oberfläche versehen. Schaut man durch das Teleskop auf den Horizontspiegel, so sieht man also ein geteiltes Bild, das zum einen aus dem besteht, was sich vor einem befindet (bei der Messung des Sonnenstandes wäre das der Horizont) und zum anderen aus der Reflexion des Spiegels.
Am Beispiel des Sonnenstandes erläutert, peilt man nun die Sonne und den Horizont an und schiebt die Alhidade so über den Kreisbogen, dass die Reflexion der Sonne auf den Horizontspiegel trifft. Damit bietet sich dem Betrachter des geteilten Bildes der Eindruck, die Sonne würde (auf der Seite des Spiegels) auf den Horizont hinab geschoben. Bilden Sonne und Horizont eine Linie, kann man auf dem Kreisbogen den Winkel ablesen, in welchem die Sonne über dem Horizont steht. Auf diese Weise lässt sich also bestimmen, in welchem Winkel die Sonne zum Horizont steht. Ebenso ist es möglich, mit einer Hilfsrechnung die Höhe großer Gebäude oder den Stand von Sternen zu bestimmen.

2. Geschichte und Entwicklung
Bereits zu Beginn des 18. Jahrhunderts legte Isaac Newton der Royal Society erste Konzepte zur Entwicklung eines Oktanten vor; diese wurden aber erst nach seinem Tod veröffentlicht. 1730/31 entwickelten John Hadley und Thomas Godfrey unabhängig voneinander Oktanten. Hadleys Modell, ein zweckmäßigerer Oktant, der fälschlicherweise als „Hadleys Quadrant“ bekannt wurde, stellte die Basis für die Weiterentwicklung zukünftiger Oktanten und Sextanten dar. Späteren Modellen des Sextanten wurden zusätzliche Elemente hinzugefügt, um die Präzision zu erhöhen. Während der Oktant auf Grund der kleineren Messspannweite aber bald neben dem Sextanten in Anwendung und Entwicklung eingestellt wurde, fand der Sextant sehr schnell Gebrauch in der Seefahrt und diente zur Bestimmung des Breitengrades und – als Ende 18. Jahrhunderts eine Möglichkeit geschaffen wurde, auch auf See präzise Zeitmessungen vorzunehmen – auch zur Bestimmung des Längengrades. An Land dienten Oktant und Sextant vor allem der Bestimmung der Höhe von Objekten, aber auch zu astronomischen Beobachtungen.

In seinem frühen Entwicklungsstadium war der Korpus des Oktanten aus Holz, was auf See zu erheblichen Problemen führte. Da sich das Material bei Wettereinflüssen stark verzieht, entstanden Ungenauigkeiten bei Messungen, die sich oftmals in Fehlberechnungen von mehreren hundert Seemeilen niederschlagen konnten. Deswegen wurde der Oktant früh komplett aus Messing gebaut (bzw. von Sextanten aus Messing abgelöst), um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Witterung zu verbessern.

3. Über das vorliegende Objekt
Bei dem vorliegenden Objekt handelt es sich um ein frühes Modell des Oktanten aus der Mitte des 18. Jahrhunderts. Der Korpus ist noch aus Holz, einzelne Teile sind bereits aus Messing gefertigt. Der Oktant ist nicht mit einem Teleskop oder Schaurohr ausgestattet, es sind aber bereits Verdunklungsgläser zum Schutz des Auges angebracht. Ebenso befindet sich ein Messfeld an der Alhidade, was das Ablesen des Winkels erleichtert. Der Oktant gehört mit seiner Gesamthöhe von 36,5 cm zu den größeren Exemplaren.
Die genaue Datierung des Objektes selbst gestaltet sich als schwierig. Über Ursprung und Hersteller ist weiter nichts bekannt, es finden sich keine Hinweise in Form von Gravuren, wie es bei solchen Instrumenten nicht selten ist, die Transportkiste ist nicht erhalten. Auf Grund der schnellen Verbreitung von Sextant und Oktant blieb das Herstellungsmonopol zudem nicht lange in England, weswegen es ohne die Angabe eines Herstellers auf dem Objekt selbst nahezu unmöglich ist, das Produktionsland zu bestimmen. Auch lässt sich anhand des zum Bau verwendeten Materials keine eindeutige Datierung oder nähere Eingrenzung vornehmen. Das vorliegende Modell wird auf Grund von mangelnder Präzision seit dem Ende des 18. Jahrhunderts nicht mehr gebaut, allerdings kann es sich auch um einen späteren Nachbau zu Demonstrationszwecken handeln. Das Material ist in gutem Zustand und lässt daher gerade in Anbetracht auf den Holzkorpus weniger darauf schließen, dass der Oktant tatsächlich zur Blütezeit des Instrumentes konstruiert wurde. Ausschließen lässt es sich aber nicht. Obwohl die Datierung also ungenau bleiben muss, lässt sich festhalten, dass der Oktant sich in einsatzfähigem Zustand befindet und durch seine rudimentäre Bauweise noch heute zur Bestimmung von Höhen und Winkeln eingesetzt werden könnte. Das Objekt ist voll funktionstüchtig.
Literatur:
Adams, Goerge: Description: use and method of adjusting Hadley’s quadrant and sextant. By George Adams, Mathematical instrument maker to His Majesty, and optician to His Royal Highness the Prince of Wales. London 1789.
Stephenson, Bruce: Qudrants, Sextants, Octants. In: The Universe Unveiled. Instruments and Images through History. Hrsg. von Bruce Stephenson, Marvin Bolt, Anna Felicity Friedmann. Cambridge 2000, S. 42–43.
Abbildungsrechte:
Ernst-Haeckel-Haus Jena