Gesandte des Kalifen

Gesandte des Kalifen Harun al-Raschid überbringen Karl dem Großen eine Wasseruhr. Bild: Wikicommons.org

Seine erste Erfindung machte Ktesibios im Babierladen seines Vaters. Hier erfand er den ersten höhenverstellbaren Spiegel der Welt. Dieser war an einem Seil aufgehängt, das über eine Rolle mit einem Gegengewicht aus Blei ausbalanciert wurde. Das Gewicht befand sich in einer Röhre und verursachte beim Heraus- und Heruntergleiten ein heulendes Geräusch, während die komprimierte Luft aus einem kleinen Loch entwich. Diese Erfahrung war der Beginn seiner Karriere und legte den Grundstein für die Lehre der Pneumatik.

Als nächstes baute er eine Druckpumpe, um mit Druckluft Wasser anzuheben, etwa für Brunnen oder an anderen Orten, an denen Wasser auf ein höheres Niveau gepumpt werden musste. Die Pumpe bestand aus zwei Zylindern, die in einem Wassertank standen und abwechselnd arbeiteten. Sobald der Kolben im Zylinder heruntergedrückt wurde, komprimierte er die Luft im Zylinder, und die Druckluft presste Wasser in einem Rohr in einen höher gelegenen Tank. Wenn der Kolben wieder hochgezogen wurde, sog er Luft durch ein Ventil an.

Der große Vorteil war, dass das Wasser in jede Höhe gepumpt werden konnte, solange Kolben und Zylinder, der laut Ktesibios ausschließlich aus Bronze bestehen sollte, dem Wasserdruck widerstanden. Viele dieser Pumpen fanden Archäologen bei Ausgrabungen. Das zeigt, dass die ktesibische Pumpe nützlich und weit verbreitet war.

Eine Pumpe, 1895 in Silchester, Südengland entdeckt, hatte einen 56 Zentimeter langen Eichenblock als Wassertank, dessen Rohre mit Blei ausgekleidet waren, um Lecks zu verhindern. Eine andere Pumpe aus dem italienischen Bolsena war wahrscheinlich Teil einer römischen Feuerspritze, dem Vorgänger heutiger Feuerlöschpumpen.

Verbesserungen dank Druckluft

Neben seinen neuen Erfindungen verbesserte der Mathematiker auch bestehende Geräte. So auch die Klepsydra, die traditionelle Wasseruhr. Mit ihr wurde damals die Redezeit vor Gericht überwacht. Bei der Wasseruhr strömte von einem Behälter in einen anderen Wasser und definierte dadurch konstante Zeiteinheiten.

Wasserorgel

Ktesibios entdeckte als Erster die Eigenschaften des Winds und der pneumatischen Kraft.
Vitruv. Bild: Wikicommons.org

Dieses Prinzip wurde später auch bei Sanduhren verwendet. Bei Ktesibios Version war das Gefäß der Klepsydra mit einem Überlaufrohr verbunden und besaß einen zusätzlichen Wasservorrat. Dadurch blieb der Wasserabfluss konstant. Das ausfließende Wasser strömte in einen Zylinder mit Korkschwimmer. Daran war der Uhrzeiger befestigt, der sich durch den stetigen Wasserfluss an einer Skala entlangbewegte.

In der Antike hatte ein Tag stets zwölf Stunden Tageslicht, unabhängig von der Jahreszeit. Im Winter waren die Stunden einfach kürzer. Ktesibios variierte die Breite der Stunden auf der Anzeigentafel und veränderte das Ventil am Wassertank. So floss jeden Tag, je nach Jahreszeit, unterschiedlich viel Wasser ab.

Militärischer Einsatz

Hydraulis

Hier eine Hydraulis aus dem ersten Jahrhundert vor Christus, die in Dion (Makedonien) gefunden wurde. Bild: I, QartierLatin1968, wikicommons.org

Ktesibios nutze sein Wissen über die Pneumatik auch für militärische Zwecke. Die ägyptischen Katapulte während der Herrschaft von Ptolemaios I. waren teuer. Die Sehnen, mit denen der Bogen gespannt wurde, neigten dazu, feucht zu werden oder zu verschleißen.

Daher entwarf der Ägypter ein neues Katapult, bei dem ein Bronzezylinder mit Druckluft die Spannung aufbaute und Kolbenstangen mit jedem Arm des Katapults verbunden waren.

Er erfand außerdem ein Katapult, bei dem mehrere übereinander angeordnete Bronzefedern den Bogen spannten. Doch leider scheiterten die beiden Systeme am hohen Grad der Technik, um sie in einem großen Umfang zu bauen.

Ktesibios hielt die Funktionsweise seiner Maschinen in der Schrift Mechanica detailliert fest, diese ging aber leider verloren. Doch Vitruv hatte sie gekannt und das meiste davon aufgeschrieben.

Deshalb zählen Ktesibios Erfindungen, besonder die ktesibische Pumpe, zu den bekanntesten Erfindungen der Antike.

Der Erfinder

Wasserorgel

Rekonstruktion einer Wasserorgel von Ktesibios. Hier wurde wie bei einer Druckpumpe Luft komprimiert, um Töne zu erzeugen. Die Erfindung war im antiken Rom weit verbreitet. Bild: mef-presseservice/Manfred E. Fritsche

Ktesibios

Über dem Leben des Ktesibios ist nur wenig bekannt. Er war Mathematiker und Erfinder. Er lebte vermutlich in Alexandria während der Herrschaft von Ptolemaios I. (366 – 282 v. Chr.) und Ptolemaios II. (308 – 246 v. Chr.) von 285 bis 222 vor Christus. Ktesibios war wohl der erste Leiter des Nauseion, des Zentrums der Gelehrten, das der Bibliothek von Alexandria angeschlossen war.

Er entwarf etwa zwischen 274 und 270 v. Chr. ein akustisches Füllhorn, das Töne erzeugte und auf einer Statue der Arsione stand, der Frau des Ptolemaios II.

Er erfand die Hydraulis, eine Wasserorgel, die mit Druckluft verschiedene Töne erzeugte, wenn der Organist die Tasten drückte. Außerdem entwarf der Mathematiker die Wasseruhr, die lange die exakteste Methode war die Zeit zu messen, sowie das Prinzip des Siphons.