Український шлях «Дуги Струве» (Номер 55 27.07.2007) (Б.Лепетюк, О.Кучер, Р.Висотенко, Ю.Стопхай)
Визначення розмірів та фігури Землі є одним з найважливіших завдань науки з часів Аристотеля. Упродовж XVII-XX ст. фігура Землі досліджувалася методом градусних спостережень уздовж меридіанів та паралелей, а також методом астрономічних вимірювань. Технологія наземних спостережень була важливим етапом в історії розвитку астрономії та геодезії. В роботах, де використовувалася технологія градусних спостережень, брали участь найвидатніші та найвідоміші астрономи, геодезисти і математики свого часу: Снелліус, Пікар, Клеро, Буге, Деламбер, Струве, Бессель, Ґаусс, Гейфорд, Гельмерт, Красовський та багато інших. У результаті цих досліджень було отримано інформацію про форму та розміри Землі.
Вагомий вклад у розвиток технології градусних спостережень внесли видатні російські вчені, військові геодезисти, зокрема В. Я. Струве та К. І. Теннер. Під їхнім керівництвом та за особистої участі вперше в історії геодезичних зйомок було виконано роботу такого масштабу. Геодезична побудова отримала назву "Геодезична дуга Струве”.
У 2005 р. за ініціативою Міжнародної федерації геодезистів та за активною участю національних картографо-геодезичних служб Норвегії, Швеції, Фінляндії, Росії, Естонії, Латвії, Литви, Білорусі, України, Молдови реалізовано відповідні процедури, пов'язані з виконанням робіт, підготовкою матеріалів та номінаційних документів для розгляду питання про включення об'єкта "Дуга Струве” до Списку Всесвітньої Спадщини ЮНЕСКО.
Так починалось
В 1797 р. імператор Павло І заснував Імперське депо карт, яке в 1812 р. було перейменоване на Військово-топографічне депо (ВТД). Цій установі доручалося виконання топографічних, геодезичних та картографічних робіт. У грудні 1815 р. начальник Генерального штабу і водночас директор ВТД генерал-фельдмаршал князь Волконський, вивчивши стан топографо-геодезичних робіт у Франції, наказав командуючому 1-ї російської армії виконати тригонометричну і топографічну зйомку Віленської губернії. Керівником робіт призначили полковника К.І.Теннера. Одночасно з тригонометричною зйомкою Теннер з власної ініціативи розпочав градусне спостереження уздовж меридіана Віленської астрономічної обсерваторії (1816-1822 рр.). У 1816 р. за дорученням Ліфляндського економічного товариства В.Я.Струве розпочав астрономо-геодезичні роботи для створення карти Ліфляндії. Цю роботу Струве завершив у 1819 р. Напевно саме в цей час у нього й виникла ідея про градусні спостереження уздовж меридіана, які він розпочав у 1821 р. і завершив у 1827 р. в межах Ліфляндії.
Віленська та Ліфляндська зйомки завдяки керівникам цих робіт, стали першим етапом Російсько-Скандинавського градусного спостереження "Геодезична дуга Струве”.
Приблизно в цей же час по завершенню тригонометричної зйомки Віленської губернії К.І.Теннер розпочинає тріангуляцію в Курляндській (1822-1823 рр.) і Гродненській (1825-1829 рр.) губерніях та одночасно з цим переносить градусні спостереження на південь. У 1828 р. К.І.Теннер з’єднав свою мережу з мережею, побудованою Струве у Ліфляндії.
У 1830 р. з ініціативи Струве роботи продовжуються в межах Фінляндії, але вже без його безпосередньої участі. У цьому ж році К.І.Теннер розпочав роботи з побудови тріангуляції в Мінській губернії, які було завершено в 1833 р. Одночасно він з’єднав російську тріангуляцію з мережею Східної Пруссії. Після цього Теннеру було доручено виконати тригонометричну зйомку у Волинській та Подільській губерніях, яку він завершив у 1841 р.
У 1844 р., спираючись на тріангуляцію в Подільській губернії, Теннер виконав роботи з побудови тріангуляції в Бессарабії. Рекогностування місцевості та побудову геодезичних знаків здійснено в 1845 р., а наступного року на побудованих пунктах розпочали спостереження, які було завершено в 1849 р. Градусне спостереження на території Фіндляндії, Швеції та Норвегії виконували вчені цих країн за активної участі астрономів Пулковської обсерваторії. В 1855 р. всі польові роботи з градусного спостереження було завершено.
Принагідно зазначимо, що в другій експедиції 1852 р. у Фіндляндії брав участь ад’юнкт професора Харківського університету Іван Іванович Федоренко, який до цього два роки вдосконалював свої знання з астрономії в Пулково і його здібності високо оцінив Струве. І.І.Федоренко був учнем відомого професора кафедри астрономії і геодезії Харківського університету А.П.Шидловського, який був учнем самого Струве. Російське градусне спостереження виявилося дуже якісно побудованим: про це свідчать насамперед висока точність кутових та лінійних вимірів. Похибка виміряних кутів у ліфляндської частині дуги, яка, нагадуємо, була виміряна за безпосередньої участі Струве, становить 0,57; у фінляндській частині дуги похибка виявилася дещо вищою, але в цьому районі з вкрай несприятливими умовами для спостережень вона не перевищила 0,87. Незважаючи на низьку якість інструментів, які застосовувалися для спостережень, та на високі й дуже нестійкі сигнали, похибки виміряних кутів у градусному спостереженні Теннера виявилися незначними. В межах Віленської, Гродненської та Курляндської губерній (Литовська дуга) вони становили 0,68, Волинської та Подільської – 0,73, а в Бессарабії – 0,61.
У порівнянні з російськими наступні виміри шведських та норвезьких геодезистів виявилися значно нижчої точності, хоча вони й виконувалися майже через 30 років після перших робіт Теннера та Струве.
На службі у науки
Геодезична дуга Струве простягається вздовж меридіана територіями 10 країн Європи (Норвегії, Швеції, Фінляндії, Росії, Естонії, Латвії, Литви, Білорусі, України, Молдови) майже на 3000 км від узбережжя Північно-Льодовитого океану (пункт Фуґленес) до Чорного моря (пункт Старо-Некрасівка). На дузі було закладено 265 геодезичних пунктів. Два крайні, як найважливіші, позначені монументальними стовпами на знак вдалого завершення робіт. Пам'ятник у Старій Некрасівці складається з чотиригранної чавунної піраміди, встановленої на камінному фундаменті. Його споруджено одразу по завершенню тригонометричних робіт.
У 33-х головних трикутниках у межах Волині й Поділля середня довжина їх сторін становить 25,5 версти (27,2 км). Найкоротша сторона (Ізмаїл – Старо-Некрасівка) в останньому трикутнику – 6,2 версти (6,6 км). Трикутники на Поділлі найбільше підняті над поверхнею Світового океану. Найвищий пункт розташовується у м. Кременець Тернопільської області на висоті 208 туазів (один туаз – приблизно 1,95 м).
Оригінальна схема геодезичної дуги Струве: Волинські та Подільські трикутники Пункти геодезичної дуги Струве періодично використовувалися як військовими, так і цивільними геодезистами. Вони суміщувалися з пунктами нових геодезичних мереж різних класів.
У 1928-1932-х роках частини Військово-топографічної служби Червоної Армії та Українське геодезичне управління виконали роботи з побудови ланки тріангуляції 1 класу Переяслав-Хмельницький – Шепетівка, в яких задіяли пункти дуги Катеринівка, Базалія, Мончинці. На цих пунктах у камінь забетонували металеві марки. У 1930 р. на пунктах Катеринівка та Мончинці Військово-топографічна служба провела астрономічні спостереження, в результаті яких було одержано астрономічні широти і довготи даних пунктів. У 1930-1932-х роках при побудові Шепетівської базисної мережі тріангуляції 1 класу Українське геодезичне управління виконало роботи на пунктах Катеринівка та Базалія. У 1932 р. воно ж визначило астрономічний азимут напрямку Катеринівка-Велика Бубнівка. У тому ж році Військово-топографічна служба визначила базис Базалія-Катеринівка.
У 1940 р. Південне аерогеодезичне підприємство виконало геодезичні спостереження на пунктах Базалія та Кривочинці для встановлення зв’язку тріангуляції 1 класу СРСР та Польщі.
У 1954 р. Українське аерогеодезичне підприємство здійснило повторні спостереження Шепетівської базисної мережі тріангуляції 1 класу, а саме на пунктах Катеринівка, Базалія та Мончинці. У 1955 р. на пунктах Базалія та Катеринівка геодезисти цього ж підприємства виконали астрономічні спостереження, в результаті яких було визначено астрономічні широти й довготи вказаних пунктів, а також астрономічний азимут напрямку Базалія-Катеринівка.
У 1961 р. частини Військово-топографічної служби провели на пунктах Баранівка, Чорноводи, Ганнівка, Карачківці, Супрунківці та Фельштин роботи з побудови ланки тріангуляції Хмельницький – Вінниця – Кам’янець-Подільський.
У пошуках забутого шедевру
У 2003 р. Науково-дослідний інститут геодезії і картографії отримав доручення Укргеодезкартографії на пошук та відновлення трьох пунктів геодезичної дуги Струве на території України. У технічних умовах передбачалася підготовка номінаційних документів на чотири геодезичні пункти, одним із яких мав бути пункт Старо-Некрасівка, який не потребував встановлення автентичності пункту дуги Струве.
До початку польових робіт було уточнено координати й підготовлено необхідні дані на дев’ять пунктів геодезичної дуги Струве, а саме Базалія, Мончинці, Катеринівка, Фельштин, Баранівка, Чорноводи, Ганнівка, Карачківці та Супрунківці. Центри пунктів обстежили в квітні 2003 р. При цьому використано топографічні карти масштабу 1:100000. Винесення місць розташування пунктів на місцевість виконувалося за допомогою GPS-приймачів (Ashtech ProMark2). Крім того, одночасно застосовувалися всі інші можливі заходи для пошуку центрів пунктів: опитування місцевих жителів та інструментально-геодезичний метод. Пошук здійснювали за такими основними ознаками:
- наявність курганів або командних висот на місцевості;
- наявність залишків канав зовнішнього оформлення пунктів;
- наявність у конструкціях центрів пунктів матеріалів, детально описаних Струве.
Пошук розпочали з винесення на місцевість наближеного місцезнаходження пунктів у системі координат ETRS89 за допомогою GPS-приймачів. У подальшому велися розкопки цих місць з метою виявлення центрів, які відповідають описам, наведеним Струве.
Для дослідження конструкцій типів центрів виконувалися розкопки пунктів у розрізі по одній з граней закладених центрів, щоб не порушити їхнього положення. Глибини закладання шурфів – 1-3 м. Повне розкриття центрів виконано на пунктах Мончинці, Катеринівка, Фельштин, Баранівка, Ганнівка.
Центр пункту Мончинці
Нижній центр представлений цього пункту являє собою рештки гранітного каменя, в якому виявлено металеву марку з написом по колу російською: "Триангуляция 1 кл. ВГУ”. Цей пункт було включено в роботи при побудові тріангуляцій 1928-1935-х років. Саме в цей період у масив граніту й було вмуровано металеву марку. На пунктах Фельштин та Баранівка нижні центри оформлені у вигляді вапняків, з такими ж металевими марками й написом. У 1928-1935-х роках ці пункти також були задіяні в роботах з побудови тріангуляцій, під час яких у пункти й було вставлено металеві марки.
У ході розкопок на пункті Катеринівка виявилося, що над центром, який заклав Теннер, було встановлено не один, як вказано в каталозі, а два центри у вигляді залізобетонних пілонів, вертикальні осі яких повністю збігаються з вертикальною віссю пункту геодезичної дуги Струве. Нижній центр пункту Катеринівка викладений цеглою, що має нестандартні розміри. Її зовнішній вигляд відповідає описам цегли, яка виготовлялася у XIX ст. Цей пункт також було включено у тріангуляційні роботи 1928-1935-х років. Саме в ході цих робіт у пункт також було забетоновано металеву марку. На пункті Ганнівка під час розкопок теж виявлено два центри. Один з них закладений під час виконання тріангуляційних робіт з побудови ланки Переяслав-Хмельницький – Шепетівка (1928-1935 рр.) і складався він з кількох бетонних пілонів із марками-штирями. На відстані 2,2 м від нього на глибині близько метра виявлено другий центр. Він являє собою вапняк чи виріб з вапнякового розчину неправильної форми, на якому вибито насічку для центрування, що повністю відповідає описам типів центрів, наведеним у праці В.Я.Струве "Дуга меридиана”.
На пунктах Базалія, Чорноводи, Карачківці та Супрунківці розкопки не проводилися, оскільки виявлених до цього пунктів геодезичної дуги Струве було достатньо для дотримання технічних умов на виконання робіт.
Місток між народами – надбання людства
Геодезична дуга Струве, як уже зазначалося, налічувала 265 пунктів. Деякі з цих пунктів були тимчасовими, тому вони втрачені. Окремі пункти втрачено в результаті людської недбалості. Але переважна більшість пунктів збереглася.
Конвенцією про Всесвітню Спадщину визначено, що до об’єктів культурної спадщини можуть бути віднесені такі об’єкти: архітектурні споруди, скульптури та картини, археологічні знахідки, написи, печерні поселення, а також об’єкти або елементи, що мають винятково важливе значення з точки зору історії, мистецтва або науки. Геодезична дуга Струве, що є сукупністю фіксованих на місцевості географічних точок і яка створена у 1816-1855 рр., має важливе значення для історії розвитку науки (а саме астрономії та геодезії) та практичного картографування за критеріями (a)(ii), (a)(iii), (a)(iv) та (a)(vi), які передбачені керівництвом, параграф 24.
Схожими за типом номінування є відомі географічні пам’ятки, наприклад, національні меридіани, пам’ятні дошки, присвячені географічним центрам країн та материків, а також пункти на межах континентів. Всі ці пам’ятки також не мають всесвітнього значення, окрім меридіанів Парижа, екватора, Лапландії та Гринвіча. Названі пам’ятки не мають такого великого міжнародного значення, вони відображують інтенсивний та різносторонній розвиток людського суспільства і базуються виключно на глибоких історичних традиціях. Варто також підкреслити, що не всі вони однаково добре збереглися до наших днів.
Післямова
Найновіша на сьогодні технологія в геодезичних дослідженнях – це використання спеціальних супутників, які призначені для визначення глобальних та регіональних параметрів Землі з сантиметровою точністю, а в деяких випадках навіть у кілька міліметрів. З появою супутникових технологій наземні спостереження втратили свою актуальність. Однак технологія наземних спостережень залишається яскравим прикладом видатних наукових досягнень того часу, яке полягає у добре налагодженій взаємодії науковців та геодезистів під час польових спостережень протягом значного проміжку часу, в різних географічних зонах та кліматичних умовах, незалежно від політичної ситуації в тій чи іншій країні, у введенні єдиних одиниць виміру відстаней тощо. Під час спостережень на дузі Струве вперше у світовій практиці геодезичних зйомок було вирішено багато практичних і теоретичних задач.
Результати спостережень на дузі Струве, яка є найдовшою геодезичною побудовою уздовж меридіана, постійно уточнювалися в ході нових наземних спостережень (аж до початку ХХ ст.). Сприятливе географічне розташування, надзвичайна довжина геодезичної побудови (близько 1/14 земного кола) та висока точність виконаних спостережень зумовили те, що матеріали на дугу Струве використовувалися упродовж більш ніж 120 років, починаючи від Бесселя (1834) і закінчуючи Жонголовичем (1957), тобто фактично до початку супутникової ери. Тому геодезична дуга Струве, яка збереглася до наших днів, є доказом надзвичайної щодо якості та видатної за значимістю трьохсотрічної технологічної традиції визначення форми та розмірів Землі за допомогою методики тригонометричних та астрометричних спостережень уздовж наземних дуг. Ця методика почала відмирати в середині ХХ ст.
З технічного боку геодезична дуга Струве є видатною та унікальною геодезичною побудовою як за розмірами, так і за точністю виконаних робіт. Дуга простягається майже на 3000 кілометрів територією Східної Європи, вона складається майже з 300 трикутників, які витягнуті в ланцюг. Така технологія побудови геодезичних мереж (у вигляді тріангуляційних побудов) відображує багатовікову історію вивчення розмірів та форми Землі за технологією наземних спостережень.
Історія 40-річних (1816-1855 рр.) спостережень, які проводилися в ході побудови геодезичної дуги Струве, є наочним прикладом відмінної різнобічної співпраці спеціалістів різних галузей із Східної та Західної Європи та їхнього вкладу в розвиток науки й техніки, зокрема астрономії, геодезії та картографії. Співпраця була взаємовигідною. До початку та безпосередньо під час виконання робіт на дузі Струве було проведено багато навчальних, наукових, технічних (офіційних та неофіційних) нарад та зустрічей. У цих нарадах та зустрічах брали участь провідні на той час науковці (Струве, Бессель, Ґаусс, Шумахер, Ліндгаден, Зеландер та ін.); військові геодезисти (Теннер, Волконський, Шуберт, Ходзько, Мелан, Оберг, Вреде та Клауман); виробники інструментарію (Фортін, Респольд, Рейхенбах, Ертель, Дент, Траутон та ін.); монархи (Олександр І, Олександр ІІ, Микола І, Оскар); представники урядів країн-учасниць зі Східної та Західної Європи. З точки зору практичного використання переважна більшість пунктів геодезичної дуги Струве були дуже надійно закладені. Ця особливість забезпечила довготривалість їхнього зберігання і можливість подальшого розвитку геодезичних мереж та картографування. Деякі пункти дуги добре збереглися. Їх можна знайти на території Норвегії, Швеції, Фінляндії, Росії, Естонії, Латвії, Литви, Білорусі, Молдови та України. Ці країни 28 січня 2004 р. звернулись у Комітет ЮНЕСКО з усесвітнього надбання з пропозицією затвердити 34 пункти дуги Струве, які збереглися, як пам’ятку всесвітньої спадщини. 15 липня 2005 р. на 29-й сесії Міжурядового комітету з охорони всесвітньої культурної і природної спадщини, що проходила в м. Дурбані (ПАР), було прийнято рішення про включення дуги Струве в Список Всесвітньої Спадщини ЮНЕСКО. Тим самим український сегмент геодезичної побудови занесено в цей Список (станом на 1 липня 2005 р. Список налічував 788 об'єктів).
Матеріал взято із сайту
http://mpj.lviv.ua/