Многие наверняка слышали о Дуге Струве, но в чем значимость и польза этого сооружения, решительно непонятно. Тем временем пункты, из которых она состояла, сейчас ищут энтузиасты, а некоторые точки даже попали в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Зачем нужна была эта дуга и как полторы сотни лет назад ученые измеряли точную форму Земли, мы узнали у геодезистов.

Для чего ее строили

Расположенные на территории десяти стран 265 вышек в середине XIX века помогли установить, что наша планета не круглая, а сплюснутая у полюсов. И хотя обычно именно это называют главной заслугой Дуги Струве, изначально строили ее для совсем других целей, говорят специалисты предприятия «Белгеодезия» Валерий Красуцкий и Федор Левша:

— На самом деле, Дугу Струве создавали не для того, чтобы измерить форму и размеры Земли. Это уже потом такая цель начала обрисовываться. Сначала полковнику и военному геодезисту Карлу Теннеру было предписано картографировать западные области Российской империи. Требовалось создать точные карты — в первую очередь для военных целей. Практически одновременно с Теннером в Лифляндии (это территория современной Эстонии) начались работы по триангуляции. Руководить ими поручили профессору астрономии и геодезии Дерптского — ныне Тартусского — университета Василию Струве.

Ни Теннер, ни Струве сперва не предполагали, насколько масштабной получится их работа. К тому же на тот момент они действовали порознь, каждый занимался собственными измерениями. Потом геодезисты решили объединить усилия. В итоге дуга протянулась от дельты Дуная до берегов Северного Ледовитого океана вдоль 25-градусного меридиана восточной долготы. Крайняя точка на юге находится в Украине (Старо-Некрасовка), самая северная — в Норвегии (мыс Фугленес). Протягивать дальше уже просто некуда: вода с обеих сторон.

Как Дуга Струве работала

Дуга выглядит как цепочка треугольников. Точки, из которых они сформированы, представляли собой деревянные вышки. Геодезисты называют их сигналами. С помощью таких вершин проводились угловые измерения. Благодаря им специалисты получили размеры Земли и определили, что у нашей планеты форма эллипсоида. В «Белгеодезии» говорят, что для своего времени это было уникальное сооружение:

— Даже сейчас, с учетом современных технологий и развитой дорожной сети, построить такое было бы сложно. А тогда… Сперва нужно выполнить рекогносцировку — наметить точки, наиболее командные высоты [выгодное местоположение. — Прим. Onliner.by], подходящие по геометрии сети к равнобедренным треугольникам. Затем надо построить сигналы, да так, чтобы с одного было визуально видно минимум четыре других. Например, одна вышка возле Лиды, а другая — на самой высокой точке в Новогрудке. Между ними долина Немана, расстояние в сорок километров. Места для постройки сигналов были выбраны очень грамотно и с особой тщательностью. Пункты, к слову, строили прямо на месте, без применения какой-либо техники. На равнинной территории Брестской области высота деревянных сигналов достигала 23 туазов [французская мера длины; 23 туаза — около 44 метров. — Прим. Onliner.by].

Процесс был примерно такой: геодезист поднимается на деревянную конструкцию, через прибор находит другие точки в зоне видимости и с помощью специального устройства выполняет угловые измерения по отношению к соседним сигналам. Для этого требуется хорошая погода — при тумане и сильном ветре, например, будет большая погрешность. Такая работа проводилась на всех 265 пунктах. Использовался популярный тогда метод триангуляции. К слову, его применяли во всем мире вплоть до конца девяностых годов прошлого века, пока на смену не пришли GPS и другие спутниковые системы.

Триангуляция — штука простая и сложная одновременно. Простая она потому, что стороны треугольников не измеряются вручную, а вычисляются по тригонометрическим формулам, что немного упрощает задачу. А сложная — потому что так называемую базисную сторону все же приходилось измерять непосредственно. Делали это с помощью двух мерных жезлов длиной в две сажени (1 сажень — 2,13 метра). На них также находились уровни — линия должна быть максимально плоской, чтобы избежать погрешностей на возвышенностях или склонах. Из-за этого где-то приходилось досыпать землю, а где-то подкапывать, чтобы сделать ее ровнее. Посчитать расстояние до других сигналов легко: у геодезистов были градусы всех углов треугольников и базисная сторона, а дальше в дело вступала простая геометрия.

Базисная сторона нужна не то чтобы часто. К примеру, на всей Дуге Струве (2820 км) их только десять. Один базис расположен в Беларуси — между пунктами Осовница и Чекуцк в Ивановском районе Брестской области. Длина составила около 12 км. В точность измерений тех лет поверить сложно, и тем не менее современный анализ через спутники, который проводили белорусские геодезисты в 2001 году, показал расхождение в 3,5 см на всем отрезке. Также на точность данных могли повлиять разные методы конвертации туазов в метры.

В итоге благодаря триангуляции была построена сеть координат на большой площади без потери точности. На основе такой паутины можно строить топографические карты. По сути, Дуга Струве стала каркасом для дальнейших работ по созданию карт. Также она позволила определить параметры земного эллипсоида, а они критичны для построения любой системы координат — например, при указании точки для GPS-навигатора.

Сигналы особо не укрепляли: никто не планировал использовать их долго. Поэтому точки не пытались оставлять на века: «Объекты Теннера сохранились лучше — он думал развивать сеть и использовать вышки для топографической съемки. Великие же дела не начинаются с мысли „оставим потомкам“. Теннер и Струве просто делали свою работу». Со временем многие точки просто развалились от старости.

Пункт в здании фермы

Всего на территории Беларуси был 31 пункт Дуги Струве. Найти удалось только 19. Специалисты «Белгеодезии» участвовали в раскопках и смогли обнаружить одну из точек. В 2001 году, когда проводились работы, они наткнулись на здание фермы. Пункт, судя по координатам, находился прямо внутри. Объект посчитали утраченным, но через десять лет его все-таки решили отыскать. К тому времени коровник уже не использовался, поэтому геодезисты добились разрешения от властей на проведение работ. Разбили пол — там лежали кирпичи, но не современного вида:

— Это оказался оригинальный центр Теннера, определенный в 1826 году. Неоценимая заслуга Струве в том, что он составил отчет о проделанной работе, и материал сохранился до наших дней. Иначе найти объект было бы довольно проблематично.

Полученные благодаря Дуге Струве данные пригодились для точного построения карт: еще из курса географии мы помним, что глобус точнее плоской карты, и эти искажения нужно компенсировать. После Теннера и Струве на территории Беларуси проводились и другие георазведки. В этой сфере постоянно нужно повышать точность измерений:

— Сейчас в геодезии мы создаем системы координат. Каждая точка в пространстве должна быть с тремя координатами: широта, высота, долгота. Мы отвечаем за их достоверность и густоту. Классическая геодезия нужна именно для этого — чтобы поддерживать актуальную информацию о системе координат. Государственная геодезическая сеть включает около семи тысяч пунктов.

Масштаб Дуги Струве переоценить сложно — это что-то вроде таблицы Менделеева для химиков. Вычисления того времени заложили основу для дальнейших исследований и создания точных карт, и лишь в последние десятилетия точность спутников позволила отойти от триангуляции.

https://tech.onliner.by/2018/09/24/duga