Jagyeokru-Wasseruhr: So funktioniert sie

Eine Uhr, die die Stunden selbst schlug

Vor 1434 verkündeten Menschen im Palast von Joseon die Zeit. Ein Beamter beobachtete, wie ein Schwimmer in einem Bronzegefäß stieg, las die Markierungen an dessen Stab ab und rief die Stunde aus; ein Fehler konnte eine schwere Strafe nach sich ziehen. Der Bericht über den Borugak in den Annalen König Sejongs besagt, dass der König sich genau darüber sorgte und den Militäroffizier Jang Yeong-sil beauftragte, Holzfiguren anzufertigen, die ohne menschliche Kraft selbstständig die Zeit verkünden sollten. Das Ergebnis war Jagyeokru, die selbstschlagende Wasseruhr. Die neue Uhr wurde am ersten Tag des siebten Monats 1434 in Betrieb genommen.

Jagyeokru besteht aus zwei miteinander verbundenen Maschinen. Die eine ist eine Wasseruhr: Bronzevorratsgefäße leiten Wasser in ein hohes Auffanggefäß, in dem ein Schwimmer einen Stab mit Skala hebt. Die andere ist ein Schlagwerkgehäuse: Holzfiguren schlagen eine Glocke, eine Trommel und einen Gong. Verbunden sind beide durch eine Folge kleiner Kupferkugeln und großer Eisenkugeln sowie eine Reihe löffelförmiger Hebel. Auf dieser Seite lässt sich diese Verbindung in 3D beobachten, vom Wasser im obersten Vorratsgefäß bis zum Schlag einer Figur; anschließend lässt sich das Gehäuse aufschneiden, um zu sehen, wie eine Kugel die nächste auslöst.

Kein vollständiges Original ist erhalten. Das Funktionsmodell folgt der Rekonstruktion im National Palace Museum of Korea, deren Wasserteil nach den erhaltenen Gefäßen von 1536 und deren Schlagwerk nach dem schriftlichen Bericht nachgebaut wurde. Wo diese Seite eine Zahl nennt, die eine Modellannahme statt eines Messwerts ist, wird dies angegeben.

Sechs Szenen und was sie jeweils zeigen

Die Leiste am oberen Bühnenrand schaltet zwischen sechs Szenen um.

• Funktionsmodell. Die gesamte rekonstruierte Uhr: drei Vorratsgefäße auf einem gestuften Holzgestell, ein etwa 2 m hohes Auffanggefäß mit einem sich darum windenden Drachen, die Vierkantsäule darüber, eine Rinne zum Schlagwerkgehäuse und drei Figuren auf dessen oberer Ebene. Der Tag läuft beschleunigt und jede Kugel wird simuliert.
• Im Inneren der Kette. Die Säule und das Schlagwerkgehäuse sind aufgeschnitten und etwa doppelt so groß dargestellt. Bei Wahl von Stunde, Nachtwache oder Nachtpunkt werden die sechs Schritte dieses Signals langsam abgespielt, jeweils mit einem Erklärungstext.
• Borugak, 1434. Dieselbe Uhr in einem Pavillon mit drei Jochen, wie ihn die Annalen beschreiben: Vorrats- und Auffanggefäße im mittleren Joch, die Figuren auf zwei Ebenen im östlichen Joch.
• Erhaltene Gefäße, 1536. Die Bronzevorratsgefäße und die beiden Auffanggefäße, die von der 1536 für den Palast Changgyeonggung gebauten Uhr erhalten sind.
• Andere Wasseruhren. Eine ägyptische Auslaufuhr aus Karnak, die Einlaufuhr des Ktesibios, Su Songs Uhrturm, al-Jazaris Elefantenuhr und eine sinkende Schale.
• Sonnenuhrvergleich. Eine Angbu-ilgu, die schalenförmige Sonnenuhr, die 1434 an zwei Straßen Seouls aufgestellt wurde, neben einer Armillarsphäre. Ihr Schatten zeigt die Sonnenzeit; die Anzeige vergleicht sie mit der Wasseruhr.

Die Anzeige links oben im Funktionsmodell zeigt zwei Uhren gleichzeitig. Sonnenzeit ist die tatsächliche Zeit des Modells. Wasseruhr ist die Zeit, die der Schwimmer gerade anzeigt. Wird der Zufluss ins Auffanggefäß schwächer, bleibt der Schwimmer zurück, beide Zeiten entfernen sich voneinander und Zeitabweichung zeigt den Unterschied. Zeitraffer lässt den Tag bis zu 14.400-mal schneller als in Echtzeit ablaufen; bis zum 1200-Fachen wartet der Tag, solange eine Kugel rollt, damit kein Schlag verpasst wird. Kugelzeitlupe verlangsamt die Kugeln und Figuren auf ein Achtel ihrer Geschwindigkeit, und Kugel verfolgen bewegt die Kamera mit jeder Kugel.

Warum das Wasser gleichmäßig fließen muss

Eine Wasseruhr dieser Bauart misst die Zeit anhand des Volumens. Im Modell fließen jede Sekunde 1,47 Milliliter in das Auffanggefäß. Das sind 127 Liter am Tag, und ein Schwimmer in einem Gefäß mit 30 cm Durchmesser steigt um 1,8 m. Eine Stunde entspricht dann 75 mm Stabweg und eine Minute 1,25 mm. Eine Markierung am Stab steht für eine Zeit, aber nur, wenn der Zufluss den ganzen Tag gleich bleibt.

Das Problem ist, dass Wasser ein Vorratsgefäß nicht mit gleichbleibender Rate verlässt. Bei vollem Gefäß fließt es schneller aus. Die Geschwindigkeit des Wassers, das aus einem kleinen Loch in der Tiefe h unter der Oberfläche austritt, ergibt sich aus dem Torricelli-Gesetz:

v = √(2gh)

Dabei ist g gleich 9,81 m/s². Der Durchfluss ist diese Geschwindigkeit mal die Lochfläche (und einen Ausflussbeiwert für ein scharfkantiges Loch von etwa 0,62), wächst also mit der Quadratwurzel der Wasserhöhe. Eine Verdoppelung der Wasserhöhe über dem Loch erhöht den Durchfluss nur um etwa 41%, eine Halbierung verringert ihn jedoch um etwa 29%, und eine direkt aus einem Gefäß gespeiste Uhr würde mit dessen Entleerung immer langsamer laufen.

Dafür gibt es drei Lösungen, und Jagyeokru nutzt sie alle.

1. Einlauf statt Auslauf. Die Uhr liest das angekommene Wasser ab, nicht das verbliebene. Wasser fällt aus einer Tülle über der Oberfläche ins Auffanggefäß; deshalb beeinflusst dessen Füllstand nicht, wie schnell es sich füllt. Nur das speisende Vorratsgefäß ist entscheidend.
2. Mehrere Gefäße hintereinander. Ein großes Vorratsgefäß speist ein mittleres, dieses ein kleines und dieses das Auffanggefäß. Jedes untere Gefäß erhält von oben ungefähr so viel Wasser, wie es abgibt; sein Pegel ändert sich deshalb kaum, und das letzte speist das Auffanggefäß aus fast gleichbleibender Höhe.
3. Ein Überlaufloch. Nam Moon-hyon, der die Rekonstruktion leitete, beschreibt ein Loch in der Innenwand des kleinen Vorratsgefäßes, durch das Wasser oberhalb eines festgelegten Pegels abläuft. Wenn die oberen Gefäße etwas mehr liefern, als die Uhr benötigt, bleibt das kleine den ganzen Tag bis zum Rand dieses Lochs gefüllt, und die Wasserhöhe über seiner Tülle ändert sich nie.

Den Durchfluss mit v = √(2gh) überprüfen

Das Modell verwendet die vom Korea Heritage Service angegebenen Maße der erhaltenen Vorratsgefäße von 1536: Das große hat 93,5 cm Durchmesser und ist 70 cm hoch, das kleine hat 46 cm Durchmesser und ist 40,5 cm hoch. Das mittlere Vorratsgefäß (70 cm Durchmesser) und das Auffanggefäß sind Modellwerte. Zu Tagesbeginn steht das Wasser im großen Gefäß 60 cm hoch, im mittleren 45 cm und im kleinen 30 cm; jede Tülle ist so bemessen, dass alle drei dieselben 1,47 mL/s durchlassen.

Bei diesen Wasserhöhen ergeben sich folgende Geschwindigkeiten:

• großes Vorratsgefäß, h = 0,60 m: v = √(2 × 9,81 × 0,60) = 3,43 m/s
• mittleres Vorratsgefäß, h = 0,45 m: v = 2,97 m/s
• kleines Vorratsgefäß, h = 0,30 m: v = 2,43 m/s

Für 1,47 mL/s bei 2,43 m/s benötigt die Öffnung einen freien Strömungsquerschnitt von 0,61 mm²; bei einem Ausflussbeiwert von 0,62 hat das Loch selbst etwa 1,12 mm Durchmesser. Das Wasser bildet einen dünnen Faden. Die Einstellung Letzte Tüllenweite verändert dieses Loch in beide Richtungen um bis zu 20%.

Werden die Gefäße in Schritten von 30 Sekunden berechnet, ergibt sich folgende Zeitabweichung, wenn jedes Gefäß einmal um 10:30 gefüllt und dann 24 Stunden sich selbst überlassen wird (Verspätung in Minuten):

Die Pufferwirkung entsteht durch die Größe jedes Gefäßes im Verhältnis zum Durchfluss. Das kleine Vorratsgefäß hat eine Wasseroberfläche von 0,166 m². Damit sein Pegel sich um 1 cm ändert, müssen 1,66 Liter zu- oder abfließen; das entspricht 18,8 Minuten des gesamten Durchflusses. Eine Veränderung im oberen Gefäß erreicht das kleine deshalb langsam und stark abgeschwächt. Mit Überlaufloch läuft das kleine Gefäß über; dabei verliert es etwa 42 Liter am Tag, der Preis für eine vollkommen gleichbleibende Wasserhöhe.

Das Durchflusslabor unter den Einstellungen stellt alle vier Anordnungen für einen Tag dar. Zwei weitere Versuche lohnen sich dort. Wird die anfängliche Wasserhöhe im großen Vorratsgefäß auf wenige Zentimeter gesenkt, versiegt sein Ausfluss im Tagesverlauf: Das mittlere und das kleine halten die Uhr noch eine Weile in Gang, dann geht sie nach, bis Tagesende um 66,6 Minuten. Wird die letzte Tülle bei eingeschaltetem Überlaufloch 10% weiter gemacht, geht die Uhr etwa fünf Stunden am Tag vor, weil die Wasserhöhe festliegt und allein das Loch den Durchfluss bestimmt. Ohne Überlaufloch wirkt dieselbe Vergrößerung weniger stark, etwa zweieinhalb Stunden, weil der Pegel des kleinen Gefäßes sinkt und sie teilweise ausgleicht.

Vom steigenden Stab zur fallenden Kugel

Der Schwimmer im Auffanggefäß hatte die Form einer Schildkröte. Nam Moon-hyons Artikel der Korea Heritage Foundation erklärt die Symbolik: Das Gefäß stand für das Meer, die Schildkröte für langes Leben und der Drache am Gefäß für den Herrscher, der die Zeit vom Himmel empfängt und an das Volk weitergibt. Die Schildkröte trägt den Stab, und der Stab steigt im Inneren einer hohlen Vierkantsäule aus Holz, des bangmok, die über dem Gefäß steht. Der Bericht über den Borugak gibt die Säule mit 11 cheok 4 chon Länge, 6 chon Breite und 4 chon Tiefe an, mit offener Vorderseite.

Im Inneren der Säule befinden sich zwei Kupferstreifen, so lang wie der Stab. Der linke Streifen hat 12 Löcher für die zwölf Doppelstunden, der rechte 25 für die Nachtwachen und Nachtpunkte. Jedes Loch hält eine kleine Kupferkugel „von der Größe eines Schrotkorns“ hinter einer Sperre. Beim Steigen drückt ein 4 chon 5 pun langer Querbalken am Kopf des Stabes nacheinander gegen jede Sperre und gibt die jeweilige Kugel frei.

Hier wird eine stetige Messung zu einer Folge einzelner Signale. Der Schwimmer bewegt sich wie ein Zeiger auf einem Zifferblatt. Eine Kugel fällt entweder oder sie fällt nicht. Die Lage der Löcher ist das Programm der Uhr: Wird ein Loch am Streifen nach oben versetzt, kommt dieses Signal später. Nam vergleicht die Wasseruhr mit einem analogen System und das Schlagwerkgehäuse mit einem digitalen; die Kugeln bilden den Wandler dazwischen.

Im Modell liegen die 12 Stundenkugeln auf dem linken Streifen und die 25 Nachtkugeln auf dem rechten. Ihre Höhen ergeben sich direkt aus dem idealen Anstieg von 75 mm pro Stunde, sodass an einem perfekten Tag jede Kugel rechtzeitig fällt. Mit weniger Vorratsgefäßen bleibt der Schwimmer zurück und damit auch jedes nachfolgende Signal.

Die Kugel- und Löffelkette Schritt für Schritt

Der Bericht über den Borugak beschreibt die Kette im Einzelnen, und die Szene Im Inneren der Kette folgt dieser Beschreibung. Ihre Anordnung setzt den Text als Modell um und ist keine maßhaltige Zeichnung.

1. Zwei Kupferrohre. Unter der Säule verläuft ein breites Brett schräg vom Säulenfuß zum östlichen Joch. Darauf liegen ebenfalls schräg zwei Kupferrohre: links eines von 4 cheok 5 chon Länge mit 12 Bodenlöchern für die Stunden, rechts eines von 8 cheok Länge mit 25 Löchern für die Nachtwachen und Nachtpunkte. Jedes Loch hat eine Klinke.
2. Die kleine Kugel öffnet eine Klinke. Eine herabfallende kleine Kugel rollt in ihr Rohr und fällt durch ihr eigenes Loch. Dabei löst sie die Klinke aus, die danach dieses Loch verschließt, sodass die nächste kleine Kugel daran vorbeirollt.
3. Die Eisenkugeln. Auf vier Trennwänden entlang des Bretts liegen große Eisenkugeln „von der Größe eines Hühnereis“: links 12 für die Stunden, in der Mitte 5 für die Nachtwachen und deren jeweils ersten Nachtpunkt, rechts 20 für die übrigen Nachtpunkte. Die geöffnete Klinke gibt eine davon frei.
4. Die hängenden Rohre und die Löffel. Unter der oberen Ebene des östlichen Jochs hängen kurze Rohre. In jedem befindet sich ein löffelförmiger Hebel, an einem Ende hakenförmig und am anderen rund, mit einer Achse in der Mitte. Die Eisenkugel fällt auf das runde Ende; das andere steigt aus dem Rohr und drückt den Ellenbogen einer Figur auf der Ebene darüber hoch. Bei den Stunden schlägt diese Figur die Glocke.
5. Trommel, dann Gong. Eine Nachtwachenkugel betätigt den Löffel in der linken Rundsäule, und die Nachtwachenfigur schlägt die Trommel. Dieselbe Kugel rollt anschließend in das Nachtpunktrohr, dreht den Löffel für den ersten Nachtpunkt in der rechten Rundsäule und die Nachtpunktfigur schlägt den Gong. Die Kugel bleibt in einem geraden kurzen Rohr unter einem Lotusblatt liegen.
6. Lotusblätter und Drachenmäuler. In zwei Vierkantsäulen stecken schräge kleine Rohre, vier pro Säule, mit einem Lotusblatt an einem Ende und einem Drachenmaul am anderen: Das Blatt fängt eine Kugel auf und das Maul spuckt sie auf das darunterliegende Blatt. Nachtpunktkugeln ab dem zweiten Nachtpunkt laufen hindurch und bleiben jeweils in ihrem eigenen kurzen Rohr stehen. Wenn die Kugel des fünften Nachtpunkts ankommt, löst sie die unterste Sperre aus, eine Eisenkette zieht die Riegel nacheinander heraus und alle wartenden Kugeln fallen gemeinsam hinunter, bereit für die nächste Nachtwache.
7. Die Stundenfigur steigt auf. Nach dem Glockenschlag rollt die Stundenkugel weiter und landet auf dem Nordende eines 6 cheok 6 chon langen Balkens. Das Südende steigt und schiebt einen 2 cheok 2 chon langen Rundstab unter die Füße einer von zwölf Figuren auf einem flachen Rad, die jeweils ihre Stundentafel halten. Diese Figur wird über die mittlere Ebene gehoben; die Figur der vorigen Stunde gleitet auf einer gelenkig befestigten Kupferplatte zurück auf das Rad.

Die Annalen ergänzen ein für den gesamten Aufbau wichtiges Detail: Jeder Mechanismus war verborgen und sichtbar waren allein die Holzfiguren in Hoftracht.

Warum eine kleine Kugel eine schwerere freigeben muss

Der Fall einer schrotkorngroßen Kugel kann einen Schlägel nicht kräftig genug schwingen lassen, um eine Bronzeglocke zum Klingen zu bringen. Deshalb fügt die Uhr eine Stufe hinzu, die bei der Rekonstruktion als Energieverstärkung bezeichnet wird. Die kleine Kugel muss nur eine Sperre lösen. Die Arbeit des Schlagens stammt vom Fall der Eisenkugel; das Wasser entscheidet nur, wann dieser Fall beginnt.

Im Modell haben die kleinen Kugeln 48 mm und die Eisenkugeln 84 mm Durchmesser. Bestünden beide aus massivem Metall ähnlicher Dichte, wäre die Eisenkugel etwa (84 ÷ 48)³ ≈ 5,4-mal schwerer. Derselbe Gedanke, dass ein schwaches Signal ein gespeichertes Gewicht freigibt, liegt der Hemmung einer mechanischen Uhr zugrunde, die ein Gewicht oder eine Feder die Zeiger schrittweise antreiben lässt.

Kugelzeitlupe auf 1/4 stellen und im Rundgang Schritt 5 drücken, um im Funktionsmodell eine vollständige Übergabe zu sehen: Die kleine Kugel verlässt den Streifen, fällt durch die Säule, rollt die Rinne hinunter ins Gehäuse und eine Eisenkugel verlässt die Halterung.

Zwölf Doppelstunden und 100 gak

Joseon verwendete gleichzeitig zwei Zeitsysteme, und Jagyeokru verkündete beide.

Das erste teilt den gesamten Tag in zwölf Doppelstunden (si), benannt nach den zwölf Tieren, von der Ratte um Mitternacht bis zum Schwein. Jede dauert zwei unserer Stunden und hat eine erste Hälfte (cho) und eine zweite Hälfte (jeong). Der Bericht über den Borugak setzt 8 gak pro Doppelstunde zuzüglich der Reststücke der Hälften an, insgesamt 100 gak am Tag, und teilt jedes gak in 12 Teile. Ein gak entspricht daher 14,4 Minuten, und eine Doppelstunde enthält 8 1/3 gak. Die Anzeige schreibt die Zeit so: „Stunde des Hahns, zweite Hälfte, Marke 2“ liegt zwischen 18:28,8 und 18:43,2.

Zu jeder Doppelstunde schlägt eine Figur einmal die Glocke, und die Figur mit der Tafel der neuen Stunde erscheint und bleibt bis zur nächsten sichtbar. Im Modell erklingt die Glocke zu Beginn jeder Doppelstunde, zu ungeraden Stunden örtlicher Sonnenzeit: beim Pferd um 11:00, bei der Ziege um 13:00 und so weiter. Die örtliche Sonnenzeit in Seoul liegt etwa 32 Minuten hinter heutigen koreanischen Uhren, weil die amtliche Zeit auf 135° O festgelegt ist und Seoul bei etwa 127° O liegt.

Nachtwachen: von der Abend- bis zur Morgendämmerung in 25 Nachtpunkten

Das zweite System zählt nur die Nacht, mit Beginn und Ende in der Dämmerung. Uri History Net, verfasst für das National Institute of Korean History, erklärt, dass die Abenddämmerung (hon) auf 2,5 gak, also 36 Minuten, nach Sonnenuntergang und die Morgendämmerung (sin) auf 2,5 gak vor Sonnenaufgang festgelegt war. Die Nacht dazwischen wurde in fünf Nachtwachen (gyeong) und jede Nachtwache in fünf Nachtpunkte (jeom) geteilt, insgesamt 25 Nachtpunkte pro Nacht. Weil die Nächte im Winter lang sind, sind auch die Nachtwachen und Nachtpunkte lang.

Eine Uhr mit festen Markierungen kann einer Nacht veränderlicher Länge nicht folgen; deshalb verwendete sie einen Satz Nachtstäbe und Platten. Der Bericht über den Borugak besagt, dass die zuvor benutzten 21 Nachtstäbe reduziert wurden, wobei ein Stab zwei Sonnenabschnitte abdeckte. Sejongs Uhr verwendete 11 Nachtstäbe: Laut dem National Science Museum of Korea ordnet das Handbuch Nujutongui Stab 1 den Wochen um die Wintersonnenwende, Stab 6 den Tagundnachtgleichen und Stab 11 der Sommersonnenwende zu. Später, nach Einführung des Shixian-Kalenders, erhöhte König Yeongjo die Zahl auf 24 und König Jeongjo auf 37.

Im Modell ist jeder Stab für einen gleichmäßig verteilten Punkt auf der Sonnenbahn eingeteilt; Sonnenuntergang und Sonnenaufgang werden für Seoul (37,57° N) berechnet. Für drei der Stäbe:

Uri History Net zitiert Nam Moon-hyons Tabellen für Sejongs Stäbe 1 und 11. Auf Stab 1 begann der erste Nachtpunkt zur Stunde des Hahns, erste Hälfte, Marke 1 plus 4 Minuten, etwa 17:18, und der letzte zur Stunde des Hasen, zweite Hälfte, Beginn plus 1,8 Minuten, etwa 06:02. Das Modell ergibt 17:23 und 06:05, also innerhalb von 5 Minuten. Für Stab 11 nennt der Bericht etwa 19:45 und 03:47; das Modell ergibt 19:59 und 03:42, der erste Nachtpunkt liegt 14 Minuten zu spät. Die Tabelle im Labor zeigt alle vier. Das Modell berechnet die Sonne für Seoul mit modernen Formeln, während die Stäbe von 1434 anhand der Tabellen des Shoushi-Kalenders eingeteilt wurden; einige Minuten Unterschied sind deshalb zu erwarten.

Einen Stab mehrere Wochen lang zu verwenden hat ebenfalls seinen Preis. Das Labordiagramm Nacht im Jahresverlauf vergleicht die tatsächliche Dauer einer Nachtwache an jedem der 24 Sonnenabschnitte mit dem verwendeten Stab. Liegt ein Sonnenabschnitt zwischen zwei Stäben, weicht die Nacht auf dem Stab um bis zu 18,8 Minuten von der wirklichen Nacht ab; die letzten Nachtpunkte verschieben sich deshalb ungefähr um diesen Betrag.

Das Schlagwerkgehäuse kennzeichnet eine neue Nachtwache mit der Trommel, die entsprechend der Nummer der Nachtwache geschlagen wird, und jeden Nachtpunkt mit dem Gong, entsprechend der Nummer des Nachtpunkts. In einer Nacht ergibt das 15 Trommel- und 75 Gongschläge. Das Labor listet für den eingesetzten Stab jeden einzelnen auf.

Injeong und paru: Die Stadt hört die Uhr

Die Palastuhr bestimmte die Zeit für die gesamte Hauptstadt. Der Bericht über den Borugak beschreibt die Weitergabe: Wenn Glocken und Trommeln der Figuren erklangen, schlugen die Wächter am Südtor von Gyeonghoeru, an Wolhwamun und Geunjeongmun nacheinander ihre eigenen Glocken und Trommeln, bis zur großen Glocke und Trommel an Gwanghwamun. Zwei Signale waren für die Menschen Seouls besonders wichtig. Bei injeong schlossen die Stadttore und die Ausgangssperre begann; bei paru öffneten sie.

Uri History Net nennt die Regeln. Injeong erklang bei Nachtwache 1, Nachtpunkt 3 mit 28 Glockenschlägen und paru bei Nachtwache 5, Nachtpunkt 3 mit 33 Schlägen, bis 1469 auf der Trommel, danach auf der Glocke. Bis 1414 kam das Morgensignal zum ersten Nachtpunkt der fünften Nachtwache; 1423 wurden beide Signale vom Ende des Nachtpunkts an dessen Anfang verschoben. Nach der Regel von 1469 wurden Trommel und Gong nachts entsprechend der Nummer der Nachtwache und des Nachtpunkts geschlagen, insgesamt 295 Trommel- und 303 Gongschläge von injeong bis paru. Mit eingesetztem Stab 6 fällt injeong im Modell auf 19:31 und paru auf 04:03 örtlicher Sonnenzeit.

Die Annalen verzeichnen auch eine Debatte kurz vor Inbetriebnahme der neuen Uhr. Am 24. Tag des sechsten Monats 1434 bemerkte der König, dass die alte Uhr injeong zu spät und paru zu früh gegeben hatte, und fragte, ob die neue Uhr, die dem Shoushi-Kalender genau folgte, verwendet werden sollte, obwohl sie beide Signale verschob. Der Hof entschied sich für die neue Uhr.

Der Borugak von 1434

Der Bericht über den Borugak beschreibt das Gebäude in wenigen Zeilen. Ein Pavillon mit drei Jochen (gan) stand in Gyeongbokgung; Uri History Net verortet ihn südlich von Gyeonghoeru. Im mittleren Joch stand ein Gestell mit den Vorratsgefäßen oben und den Auffanggefäßen unten. Im östlichen Joch befand sich ein zweistufiger Aufbau. Drei Figuren standen auf der oberen Ebene: eine für die Stunden mit einer Glocke, eine für die Nachtwachen mit einer Trommel und eine für die Nachtpunkte mit einem Gong. Unter der mittleren Ebene trug ein flaches Rad die zwölf Stundenfiguren. Das Gebäude hieß Borugak, der Pavillon, der die Uhr meldet; Schreiber des Astronomischen Amts versahen dort abwechselnd Dienst.

Die Szene Borugak, 1434 stellt das Funktionsmodell in einen solchen Pavillon: eine Steinplattform, acht Rundsäulen, bemalte Balken und ein ziegelgedecktes Walmdach mit angehobenen Ecken. Proportionen und Farben sind Modellannahmen. Die Annalen nennen keine Gebäudemaße, und nichts davon ist erhalten.

Was von 1536 erhalten ist

Laut der Objektgeschichte des Korea Heritage Service wurde die Uhr 1505 in einen Borugak in Changdeokgung versetzt. Etwa hundert Jahre nach Sejongs Uhr entstand östlich von Munjeongjeon in Changgyeonggung ein neuer Borugak, und der Handwerker Bak Se-ryong fertigte nach dem Bericht über den Borugak eine neue selbstschlagende Uhr an, die 1536 fertiggestellt wurde. Nam Moon-hyon bemerkt, dass man die neue Uhr teilweise benötigte, um auch einem Glockenturm an Heunginjimun die Zeit übermitteln zu können.

Nur der Wasserteil dieser Uhr ist erhalten: drei Bronzevorratsgefäße und zwei Auffanggefäße. Die Vorratsgefäße tragen die Inschrift für den sechsten Monat des Jahres byeongsin der Jiajing-Regierungszeit, wodurch sie auf 1536 datiert sind; die Rückseite jedes Auffanggefäßes nennt die Hersteller. Die Gefäße sind mit einem fünfklauigen Drachen zwischen Wolken verziert.

Die spätere Geschichte der Uhr zeigt ihre lange Verwendung. Reparaturen sind für 1601 und 1652 verzeichnet. Nachdem Sejongs Uhr bei den japanischen Invasionen verloren gegangen war, baute König Gwanghaegun den Heumgyeonggak wieder auf und ließ die Uhr von 1536 als Normaluhr reparieren. Sie arbeitete in Changgyeonggung, dann etwa 20 Jahre nahe Deoksugung, ab 1616 wieder in Changgyeonggung und ab etwa 1866 in Gyeongbokgung, bis die Signale injeong und paru 1895 abgeschafft wurden. Nam zählt etwa 360 Dienstjahre. Ab 1908 wurden die Gefäße im kaiserlichen Museum in Changgyeonggung als geumnugi gezeigt; 1938 kamen sie nach Deoksugung und standen dort 80 Jahre im Tor Gwangmyeongmun. Sie waren von 1979 bis 2008 auf dem 10.000-Won-Schein abgebildet, wurden 1985 zum Nationalschatz erklärt, kamen 2018 zur Konservierung und wurden 2020 ins National Palace Museum of Korea gebracht.

Rekonstruktionen und neue Befunde

Die funktionsfähige Rekonstruktion leitete Nam Moon-hyon von der Konkuk University. Ein Artikel des Korea Heritage Service von 2008 beschreibt, wie die Arbeit Anfang der 1980er-Jahre mit einer Übersetzung des Berichts über den Borugak begann und als gemeinsames Projekt des Instituts für koreanische Technikgeschichte der Konkuk University, traditioneller Handwerkswerkstätten und des National Palace Museum endete. Nam schreibt, dass die Uhr 2005 im Museum aufgestellt wurde, ihre Wasseruhr die erhaltenen Gefäße kopiert und das Schlagwerk dem Bericht über den Borugak folgt; seit Ende 2007 gibt sie die Zeitsignale Joseons wieder.

Neue Befunde kommen weiterhin hinzu. 2021 wurden in Insadong, Seoul, Kupferplatten und Teile einer Kugelfreigabe ausgegraben. Das National Science Museum of Korea identifizierte sie als Nachtstäbe (jujeon) für Nachtpunkte: Eine Platte ist als Stab 1 markiert, andere gehören zu den Stäben 3 und 6. Durch den Vergleich mit dem Bericht über den Borugak und den gemeinsam gefundenen Instrumenten datierte das Museum sie auf den Borugak von 1536 und veröffentlichte 2022 einen Entwurf des gesamten Stabsystems: Schwimmerstab, Vierkantsäule, zwei Arten Kupferplatten und Kugelfreigabe.

Jang Yeong-sils zweite große Wasseruhr, die Okru von 1438, wird ebenfalls in den Annalen beschrieben. Sie stand im Heumgyeonggak neben den königlichen Gemächern: ein 7 cheok hoher Papierberg mit wassergetriebenen Rädern im Inneren und einer goldenen Sonne, die ihn einmal täglich umkreiste. Sie gehört nicht zu diesem Exponat, doch hinter beiden stehen derselbe Handwerker und dieselbe Idee, Wasser eine Anzeige antreiben zu lassen.

Andere Wasseruhren

Wasseruhren sind viel älter als Jagyeokru, und die Szene Andere Wasseruhren zeigt fünf Bauweisen.

Wasser auslaufen lassen. Die 1904 in Karnak gefundene Wasseruhr stammt aus der Regierungszeit des dritten Amenhotep (Amenhotep III.), etwa 1390 v. Chr. Die Science Museum Group, die einen Gipsabguss besitzt, erklärt, dass Wasser durch ein kleines Loch nahe dem Boden austrat; die schrägen Wände waren so geformt, dass der Pegel gleichmäßig sank. Zwölf Skalen im Inneren, eine pro Monat, zeigten die Stunden an, weil ägyptische Stunden ihre Länge mit der Jahreszeit änderten. Das Original befindet sich heute im National Museum of Egyptian Civilization in Kairo. Eine Auslaufuhr hat das Problem, das Jagyeokru vermeidet: Ihr Durchfluss nimmt beim Leeren ab, weshalb die Gefäßform das ausgleichen muss.

Wasser einlaufen lassen. Vitruv schreibt Ktesibios von Alexandria Wasseruhren zu, bei denen Wasser durch ein in Gold oder einen Edelstein gebohrtes Loch eintrat, damit es weder verschliss noch verstopfte; ein steigender Schwimmer trieb eine Zahnstange und Trommelräder an. Vitruv erklärt auch, wie Durchfluss oder Skala entlang des Tierkreises verändert wurden, damit die Uhr die längeren Sommer- und kürzeren Winterstunden anzeigte, ein Problem, das Joseon mit seinen Nachtstäben löste.

Mehrere Gefäße hintereinander. Das National Astronomical Observatory of Japan beschreibt die rokoku, die aus China eingeführte gestufte Wasseruhr: Mehrere Kästen leiten Wasser in einen letzten weiter, in dem ein Pfeil schwimmt. Das Nihon Shoki berichtet, dass Prinz Naka-no-Oe 660 die erste in Japan anfertigte und sie 671 als Kaiser Tenji auf einen neuen Unterbau stellte und mit Glocke und Trommel die Stunden verkündete. Japan begeht den 10. Juni als Tag der Zeit.

Wasser als Energiequelle. Su Songs astronomischer Uhrturm, 1088 in China gebaut, drehte mit Wasser ein Rad. Die Science Museum Group erklärt, dass Gelehrte, die den Text im 20. Jahrhundert wiederentdeckten, darin eine Hemmung erkannten, die ihre Energie in kleinen Mengen in regelmäßigen Abständen freigab. 1206 vollendete der Ingenieur al-Jazari in Diyarbakir sein Buch über raffinierte Vorrichtungen; in seiner Elefantenuhr sinkt, nach Donald Hills Übersetzung, jede halbe Stunde eine gelochte Schale in einem Tank im Elefanten, dreht dabei einen Schreiber, und beim Sinken fällt eine Kugel aus einem Falkenschnabel und ein Vogel auf der Kuppel pfeift und dreht sich. Wie Jagyeokru lässt sie eine fallende Kugel das Schauspiel auslösen.

Die einfachste von allen. Eine sinkende Schale ist eine Schale mit einem kleinen Loch, die auf Wasser schwimmt. Die Science Museum Group besitzt die Nachbildung einer sächsischen Bronzeschale von 750 bis 850 n. Chr., die in etwa einer Stunde sinkt, und eine Kupferschale aus Sri Lanka mit goldgefüttertem Loch, die in etwa 24 Minuten sinkt.

Die Uhr mit der Sonne vergleichen

Eine Wasseruhr weicht mit der Zeit ab und muss deshalb durch einen Vergleich mit dem Himmel überprüft werden. Der Bericht über den Borugak besagt, dass die neue Uhr mit dem Beobachtungsinstrument ganui „haargenau“ übereinstimmte. Drei Monate später verzeichnen die Annalen die erste Aufstellung von Angbu-ilgu-Sonnenuhren an der Brücke Hyejeonggyo und vor dem Schrein Jongmyo, damit Vorübergehende die Zeit ablesen konnten.

Eine Angbu-ilgu ist eine zum Himmel gerichtete Bronzehalbkugel. Die Spitze ihres Schattenstabs liegt im Mittelpunkt der Schale und der Schattenstab zeigt zum Himmelspol, sodass der Schatten seiner Spitze auf ein Liniennetz fällt. Im Modell trägt die Schale Stundenlinien und 13 Kurven, jeweils eine für zwei Sonnenabschnitte mit gleicher Tageslänge. In der Szene Sonnenuhrvergleich bewegt sich die Sonne mit Zeit und Datum, das Hauptlicht folgt ihr und die Anzeige stellt die Sonnenuhrzeit neben die Zeit der Wasseruhr. Die auf der Schale eingezeichneten Linien werden für den Breitengrad von Seoul mit denselben Sonnenformeln berechnet wie die Nachtstäbe.

Wo das Modell einfacher als die echte Uhr ist

• Das mittlere Vorratsgefäß, das Auffanggefäß (30 cm Innendurchmesser, 2 m Höhe), die Tüllenweiten und der Überlauffaktor (die oberen Gefäße liefern das 1,35-Fache des Durchflusses der Uhr) sind Modellwerte.
• Die Auffanggefäße werden im Modell um 10:30 Sonnenzeit ausgetauscht, damit ein Schwimmer eine ganze Nacht abdeckt. Das Original verwendete zwei Gefäße abwechselnd; dieses Exponat beansprucht aber nicht zu wissen, zu welcher Stunde sie gewechselt wurden.
• Die Nachtstäbe sind für gleichmäßig verteilte Punkte auf der Sonnenbahn eingeteilt, nicht nach den Tabellen des Nujutongui; Sonnenuntergang und Sonnenaufgang werden mit modernen Formeln berechnet.
• Im Funktionsmodell laufen die Kugeln durch eine Rinne und auf einer Schiene. Die Szene Im Inneren der Kette folgt dem Bericht über den Borugak genauer, doch ihre Positionen und Größen bleiben eine Interpretation des Textes.
• Figuren, Kleidung, Pavillon und die Wasseruhren anderer Länder sind vereinfacht dargestellt. Ihre Formen und Farben kopieren kein bestimmtes Objekt.
• Die Vorratsgefäße sind zu Tagesbeginn voll und werden nicht nachgefüllt. Wärter, die das oberste nachfüllten oder das Überlaufloch nutzten, hätten die Uhr näher an der Sonnenzeit gehalten.