ЮНЕСКО в Финляндии > Геодезическая дуга Струве

Геодезическая дуга Струве

Геодезическая дуга Струве - это цепочка триангуляций, которая использовалась для измерения размеров и формы Земли, простирающейся от Черного моря до Северного Ледовитого океана. Триангуляция или измерение меридианов была обширным проектом, проводившимся между 1816 и 1855 годами. Российско-скандинавское сотрудничество возглавлял Ф.Г.В. Струве. Российская академия наук приступила к измерениям в южных частях цепи и договорилась со Швецией о продолжении измерений от Торнио на север. Дуга тянется через Финляндию до Торнио, откуда продолжается на север между реками Торнио и Муонио и направляется к Альте и Хаммерфесту в Норвегии. Измерения Струве были продолжением многих других экспедиций, проведённых в северных районах.

Дуга Струве простирается от самой северной точки станции в Хаммерфесте в Норвегии до самой южной точки Украины недалеко от Чёрного моря. Из более чем 200 пунктов базирования 34 защищены. Шесть из них находятся в Финляндии, три из которых расположены на землях, находящихся в ведении Metsahallitus. Свартвира (ныне Муставиири) - остров в национальном парке Финского залива в архипелаге муниципалитета Пюхтяа. Авасакса (Aavasaksa) - холм в муниципалитете Алиторнио в Западной Лапландии. Стуоройви (Stuorrahanoaivi) - водопад в дикой местности Тарвантоваара в муниципалитете Энонтекие недалеко от норвежской границы.

Внесённая в список Всемирного наследия ЮНЕСКО геодезическая дуга Струве представляет собой научно-техническое культурное наследие.

Цепочка триангуляций была сформирована путём соединения точек, отмеченных на местности. Это позволило математически рассчитать расстояния между ними. Технология того времени требовала установления прямой видимости между каждой точкой станции - разумеется, с помощью доступных измерительных приборов. Расстояния между точками могут достигать десятков километров в зависимости от их видимости друг от друга. Например, расстояние между церковью Алаторнио и вокзалом в Каакамавааре составляет около 35 километров. Большинство пунктов станции были расположены на возвышенностях с хорошей видимостью вокруг. Обычно для достижения прямой видимости требовалась некоторая дополнительная работа: вырубались деревья и делались отметки, чтобы облегчить определение местоположения точки на большом расстоянии.

Цель проекта состояла в том, чтобы более точно измерить длину воображаемой дуги на поверхности Земли - меридиана. Измерения также стали важным шагом на пути к созданию более точных карт. В дополнение к измерениям углов, информация, собранная в точках, включала измерения высоты и широты. Исследовательские группы использовали различные приборы от разных производителей. Они также имели в своём распоряжении довольно продвинутый для того времени инструмент теодолит, который можно было использовать для измерения углов как по вертикали, так и по горизонтали.

Измерение базовой линии было важной частью измерительных операций, и измерения проводились на выбранных участках, охватывающих всю дугу. Базовые измерения были использованы для создания шкалы для сети треугольников. Они были измерены на ровной поверхности с точностью до миллиметра. Исходные линии были намного короче фактических расстояний между основными станционными точками треугольников геодезической дуги Струве. Они были использованы для определения подходящих точек для треугольников. Измерения треугольника проводились до тех пор, пока не был достигнут желаемый результат, т.е. были найдены места, которые подходили бы для проведения фактических измерений. Самая длинная сторона сети треугольников в конечном итоге образовала линию между двумя станционными точками. Длина этих линий обычно составляла около 20-40 километров. Например, базовая линия, измеренная в Алиторнио, была преобразована в сторону треугольника Аавасакса-Пуллинки. После этого можно было бы провести измерения по всей сети треугольников. Это означает, что длины линий можно было бы рассчитать на основе измеренных углов треугольников. Измерив несколько исходных линий, ученые убедились, что масштаб был одинаковым по всей дуге.

Геодезическая дуга Струве была внесена в список Всемирного наследия ЮНЕСКО в 2005 году. Все станционные точки Дуги являются важными частями единого целого. Некоторые из пунктов станции были выбраны в качестве объектов всемирного наследия, чтобы представить этот научный подвиг. Церковь Алаторнио является одним из избранных объектов всемирного наследия.

Измерения в церкви Алаторнио

На установление северной части цепочки триангуляций ушли годы. Работы велись в основном летом. Когда измерения подходили к концу, Струве с началом навигации прибыл на север на пароходе. Измерения в районе церкви Алаторнио в основном проводились в период с 1842 по 1851 год. Тогда же были проведены измерения для лапландской и Финнмаркской частей цепи. Церковь и близлежащий холм Коккомяки были тригонометрическими точками или станционными пунктами. Церковь была видна с большого расстояния. Однако использовать церковную башню в качестве наблюдательного пункта было непросто, поскольку измерения необходимо было проводить на балконе башни, который находится немного в стороне от центра башни. Центр башни также должен был быть рассчитан математически с помощью угловых измерений.

Высоты измерительных точек рядом с церковью были измерены русскими учёными осенью 1842 года. Они закончили свои триангуляции к 1844 году. Измерения проводились под руководством Фредрика Вольдштедта - финна, работавшего в Пулковской астрономической обсерватории Российской академии наук в тесном сотрудничестве с Ф.Г.В. Струве. Позже Вольдштедт стал профессором астрономии. Это была конечная точка российско-финской триангуляционной цепочки, которая была продолжена шведами на север. Шведы начали свои измерения на севере и измерили углы между самыми южными станциями лапландской части цепи в 1849 году. Их самый южный треугольник был образован церковью Алаторнио, станционными пунктами Каамаваара и Переваара. Руководителем шведской экспедиции был Нильс Хаквин Селандер, астроном и член риксдага Эстейтов. Это означает, что исследовательские группы из обеих стран закончили в районе церкви Алаторнио.

В 1851 году исследовательская группа из России прибыла сюда, чтобы соединить триангуляционные цепочки. Этой экспедицией также руководил шведский учёный Д.Г. Линдхаген, работавший в Пулковской астрономической обсерватории. При поиске места для астрономических исследований в 1851 году было обнаружено, что район церкви имеет много преимуществ, например, по сравнению с Кеми. Церковь Алаторнио уже служила точкой измерения для Йонса Сванберга, и это была самая южная точка станции в шведской части триангуляционной цепи. В дополнение к самому зданию церкви прилегающая территория была подходящей для выполнения этой задачи, поскольку хотя она и находилась в центре города, но всё ещё не была слишком густонаселённой. Ученые имели возможность спокойно работать. Окрестности также включали в себя несколько открытых полей и песчаных холмов, которые можно было использовать для проведения измерений. На исследовательской станции хранилось очень ценное исследовательское оборудование, а это означало, что оно должно было находиться под охраной все время, пока ученые отсутствовали.

Исследовательская станция была построена на открытой площадке рядом с церковью на расстоянии 280 метров. Триангуляционная цепочка была выровнена на поверхности Земли в соответствии с астрономическими измерениями, выполненными на исследовательской станции. Точные местоположения точек были определены путём наблюдения за расположением и движением звёзд. Исследовательская станция была соединена с церковью Алаторнио и близлежащим холмом Коккомяки более короткой базовой линией длиной 170 метров и триангуляцией. Эта исходная линия была измерена с помощью шеста длиной ровно 22 фута, установленного на трёхногих подставках.

Группа Линдхагена ждала прибытия Селандера из Стокгольма, и когда он прибыл, ученые приостановили собственные исследования и отправились измерять официальную более длинную базовую линию в Алиторнио вместе с Селандером. Измерения для базовой линии были проведены командами из обеих стран в течение одного лета.

Ученые также посетили Каакамаваару и Кивало в 1851 году, когда они измерили углы треугольника между церквями Алаторнио и Коккомяки. Во время проведения измерений, выполненных для соединения шведской и финской цепей, не удалось установить правильную линию обзора Коккомяки, которая была последней главной станцией финской цепи. Однако церковная башня была видна, и ученые сочли, что этого достаточно для проведения измерений. Церковь также была главной тригонометрической точкой для шведов. На практике, после того как цепи были соединены, один из треугольников цепи был образован Кивиало, Айосом и церковью Алаторнио. Естественно, по мере продвижения масштабного проекта возникали некоторые проблемы, и приходилось идти на компромиссы.

Точки станций обычно отмечались на местности долговременным образом, чтобы гарантировать точность измерений и возможность повторного использования точек позже. В дополнение к стационарным точкам на местности при триангуляции использовалась церковь Алаторнио. Измерительный прибор, скорее всего, был помещён на отдельный столик на балконе церковной башни. Этот стол находится там. Внутри колокольни есть гравюры 1851 года, возможно, сделанные членами исследовательской группы Линдхагена. В ходе инвентаризации, проведённой в начале 1900-х годов, было обнаружено, что точка станции Коккомяки, заполненная свинцом, находится в своём первоначальном состоянии. Позже на это место было привезено больше земли, но точка станции отмечена металлическим столбом.

Сигналы, используемые для триангуляции, все ещё можно увидеть на горизонте с башни, и церковь также видна с этих точек. Холм Каакамаваара и нижний холм Переваара видны, если смотреть в сторону северной части горной цепи. Из холмов, расположенных дальше, видна Ниваваара, а ещё дальше - станция на Уит-Тапери. Если смотреть в сторону южной части цепи, то можно увидеть как станции Каллинкангас, так и Алапеникка в Кивало. Раньше также была прямая видимость до станции в Айосе. Многие сигналы также были видны из Коккомяки, но сегодня во многих местах линию видимости закрывают деревья.