Urskive, ca. 1800, på ur på Astronomisk Obsertvatorium i København Thykier (Red:) Dansk Astronomi gennem 400 år, 1989

Grafen viser Solens kulmination i forhold til middelsoltid. MET = Middle European Time Kilde: Københavns Universitets Almanak 2001

Astronomisk ur med time-, minut- og sekundskive Astronomisk Obsertvatorium i København Thykier (Red:) Dansk Astronomi gennem 400 år, 1989

Udsnit af tavlen med Ole Rømers husobservatorium. Det ses, at Rømer brugte tre ure: to hovedure, som var isoleret og beskyttet så godt som muligt og et arbejdsur til venstre for passageinstrumentet. Horrebow: Basis Astronomiæ. 1735

Sekstant til navigation Lütken, André (red.): Opfindelsernes Bog, bd. 1-7, 1877-1881.

Tidsmåling og længdebestemmelse - navigation

Nøjagtig tidsmåling er vigtigt for astronomien - og for søfarten.

I astronomien er præcise tidsangivelser vigtige ved positionsbestemmelse af himmellegemer, i søfarten er de vigtige for bestemmelse af den geografiske længde. Et ur, som viser 10 minutter forkert giver en fejl i længdebestemmelsen, som eksempelvis vil placere skibet ved Møn i stedet for ved Bornholm. Bredden er principielt enkel at bestemme, se nedenfor.

Der er flere forskellige komplikationer i forbindelse med tidsbestemmelse:

Der er to forskellige døgn, som ikke er lige lange: soldøgn (tiden mellem to kulminationer af Solen) og stjernedøgn (tiden mellem to kulminationer af forårspunktet [forårspunktet er det punkt på himlen, hvor Ekliptika skærer himlens ækvator opstigende]).

Et soldøgn er ca. 24 timer langt, men varierer i årets løb. Derfor er der indført et døgn, middelsoldøgnet, som har samme længde hele året - det er middelsoldøgnet, vi bruger til daglig, men konsekvensen er, at Solen kun kulminerer præcis kl. 12 ganske få gange om året.

Soldøgn og stjernedøgn er ikke lige lange. Et stjernedøgn er på ca. 23 timer 56 minutter. Det er denne forskel, som forårsager, at de synlige stjernebilleder langsomt skifter position i forhold til tidspunktet på døgnet. I løbet af et år "vinder" stjernebillederne med én omgang.

Positionsbestemmelse på Jorden gøres i længde- og breddegrader; på himlen foretages positionsbestemmelsen i et tilsvarende net af længde- og breddegrader, som er Jordens gradnet projiceret op på himmelkuglen. Himlens ækvator ligger lige over Jordens. Himlens længdegrader kan, da de bevæger sig i forhold til Jorden, ikke svare til Jordens med nulpunkt ved Greenwich; på himlen er forårspunktet valgt som nulpunkt. Den præcise længdeangivelse på himlen (rektascensionen) er forskellen mellem kulminationen af forårspunktet og af det observerede himmellegeme. Det gøres ved præcise ure, som viser stjernetid.

Det første præcise ur var penduluret, som blev opfundet af hollænderen Christiaan Huygens (1629-1695). Pendulurets funktion hviler i det faktum, at et penduls svingningstid er afhængig af pendulets længde. Dette blev iagttaget af Galilei, og han fik formentlig idéen til et ur, men det var Huygens, som udviklede det tilet præcisionsinstrument.Tycho Brahe, Copernicus, Galilei og Kepler var altså allesammen henvist til at foretage observationer på et ringere grundlag end senere astronomer. Billeder fra observatorier viser meget ofte urene i kuplen.

Til søs var man afhængig af præcise ure, fordi bestemmelse af længden afhænger af, at man ved, hvad klokken er ved 0° længde. Det kan kun gøres med præcise og pålidelige ure. Penduluret kan, på grund af skibets bevægelser, ikke bruges om bord på skibe. Derfor var det stadig ikke muligt at bestemme et skibs position nøjagtigt. Den geografiske bredde er principielt let at bestemme: hvis man ser bort fra nødvendige korrektioner pga. atmosfærens påvirkning af observationerne, er det blot at bestemme højden på himlens nordpol (den ligger ganske tæt på Nordstjernen) og trække denne højde fra 90. Om dagen kan man observere solhøjden ved kulminationen og bruge denne til beregning ud fra Solens deklination på den pågældende dag.

For at hjælpe søfarten blev der udtænkt flere forskellige metoder til længdebestemmelse som baserede sig på astronomiske observationer. Det var bl.a. med dette formål, Ole Rømer observerede Jupiters måner for at udarbejde pålidelige tabeller over deres formørkelser.

Først med opfindelsen af kronometeret omkring 1730 fik søfarten et brugbart redskab. Præcis stedbestemmelse var dog stadig en kompliceret affære, som kun kunne foretages af kyndige navigatører. Den snævre sammenhæng mellem astronomi og navigation ses bl.a. af, at Thomas Bugge måtte bruge megen tid og mange kræfter på undervisning i navigation - tid som gik fra hans egentlige astronomiske arbejde.

Med radioens hjælp blev præcis stedbestemmelse enklere, og med hjælp af satellitter er præcis navigation nu et spørgsmål om tilstrækkelig computerkapacitet. Ikke desto mindre undervises der stadig (år 2000) i brug af sekstant på navigationsskolerne.