Добро пожаловать в подкаст «Геодезия и отвага». В эпизодах с 10 по 13 мы исследуем историю Арктической градусной экспедиции. Вы узнаете, как математик Пьер Луи Мопертюи решил бросить вызов парижским академикам и какие испытания ждали его команду в суровых северных землях.
Путь на север: от Парижа до Торнио
Корабль «Прудент» достиг Стокгольма уже в мае 1736 года. Представьте себе начало шведского лета: умеренная температура, цветущая природа. Конечно, в те времена не было современных паромов, но красота скандинавской столицы уже манила путешественников.
Стокгольм в мае (https://terve.su/)
Швеция начала XVIII века была уникальным местом — почти конституционная монархия с 1717 года. Король Фредерик I взошёл на престол после того, как его супруга Ульрика Элеонора отреклась от короны в его пользу.
Фредерик I, муж королевы Ульрики Элеоноры, унаследовавшей престол от брата — Карла XII, погибшего на войне.
Несмотря на формальную власть, король находился под влиянием Президента Канцелярии. Швеция того времени вела активные войны с Данией, Норвегией и Россией. Предыдущий монарх, Карл XII, лично участвовал в сражениях и погиб в 36 лет от случайной пули.
Траурная процессия с телом Карла XII. Художник Густаф Седерстрём (1845—1933).
К 1736 году 60-летний бездетный король Фредерик I с радостью принял французских учёных, видя в этом возможность приобщиться к большой науке. Мопертюи получил аудиенцию, королевское ружьё в подарок и доступ к картам из государственного хранилища. Это позволило скорректировать план работ ещё до начала экспедиции, в отличие от их коллег в Перу, которым приходилось импровизировать на месте. Король выразил обеспокоенность предстоящей зимовкой на севере, но не стал настаивать.
Портрет Фредерика I. Источник: Википедия.
Первые трудности возникли у аббата Утье: ему запретили служить мессу для местных жителей, так как Швеция активно продвигала лютеранство. Однако погода благоприятствовала, и учёные спешили воспользоваться летним сезоном судоходства.
Торнио — самый север Ботнического залива, где планировались измерения.
Из Стокгольма путь лежал в Уппсалу, родной город Андерса Цельсия. Мопертюи выбрал сухопутный маршрут в компании Цельсия, в то время как остальные участники экспедиции остались на корабле следить за инструментами.
Уппсальская обсерватория. Источник: Википедия.
Король предупреждал о суровом климате, но в конце весны учёные видели лишь идиллические пейзажи: зелёные холмы, засеянные поля, рыбные реки. Семья Цельсия приняла их в просторных деревянных домах, окружённых садами.
Вид на Уппсалу. Фото с туристического портала: https://destinationuppsala.se/
К середине лета экспедиция достигла Торнио — города на севере Ботнического залива, который тогда был шведским анклавом в финских лесах. Это был важный торговый центр, где местные жители продавали сельдь, оленьи шкуры и мясо.
Торнио расположен на острове, который затапливается зимой.
Местные власти оказали тёплый приём: губернатор предоставил жильё и переводчика, а полковник Вест-ботнического полка выделил солдат-финнов в помощь. В отличие от интриг в Перу, шведские чиновники, видимо, от скуки, с интересом отнеслись к научной миссии. Даже король Фредерик I иногда посещал Торнио, чтобы наблюдать за солнцем в летнее солнцестояние. Учёные тоже надеялись увидеть это зрелище, но 21 июня небо было затянуто облаками.
Вид на Торнио во времена экспедиции (https://www.maupertuis.fi/).
Для французов многое на Севере было в новинку. Аббат Утье в своих «Путевых заметках» (1744) даже привёл чертежи бревенчатых домов и конструкций крыш, которые для местных жителей были обыденностью, а для парижан — экзотикой.
Чертежи деревянной бороны, стойки для сушки ячменя и бревенчатой постройки из записок Утье.
Триангуляция: поиск точек и первые трудности
Не теряя времени (летом на Севере светло почти круглосуточно), Мопертюи начал рекогносцировку — поиск точек для триангуляции. Солдаты предоставили лодки, и учёные обследовали прибрежные острова. Однако идея работать в заливе оказалась неудачной: острова были слишком далеко друг от друга, высадка на них с инструментами была сложной, а погода часто менялась. От этого плана пришлось отказаться.
Внимание переключилось на реку Торнио, впадавшую в море у одноимённого города. Это был более трудоёмкий вариант: предстояло работать в лесной чаще, взбираться на скалы и сопки. Зато эти места были лучше изучены, река служила торговой артерией, а местные солдаты-лапландцы могли помогать летом на лодках, а зимой — на санях.
Пороги на реке Торнио (Торне). Источник: Википедия.
В отличие от перуанской экспедиции, где сначала измеряли базис, Мопертюи решил начать с триангуляции, а базис измерить позже, по льду. Первым делом нужно было закрепить на местности пункты триангуляции — вершины треугольников. Все точки, кроме шпиля церкви в Торнио, создавались с нуля: находили подходящие горы, расчищали их от растительности и строили деревянные пирамиды из брёвен, чтобы они были видны за десятки километров. Мопертюи ввёл инновацию: для сохранности точек в скалу или грунт вбивали стальной костыль, который затем прикрывали камнем. Этот метод стал предшественником современных геодезических реперов.
Процесс измерений
Поскольку планировалось измерить всего один градус (около 110 км), было создано девять сигналов, образующих шесть треугольников и центральный семиугольник, который Мопертюи считал более надёжной фигурой. Углы в треугольниках измерялись несколькими наблюдателями с помощью квадрантов. Расхождения между ними были минимальными, поэтому в отчёт заносили средние значения. Невязки (отклонение суммы углов от 180 градусов) составляли в среднем до 30 угловых секунд.
Полевые испытания
Хотя работа в Финляндии заняла всего два летних месяца (по сравнению с двумя годами в Перу), это не было лёгкой прогулкой. Городские жители из Парижа столкнулись с суровой реальностью полевых исследований.
Французы, взбираясь на гору, встречали местных оленеводов, которые учили их разводить дымные костры для защиты от мошки.
Мопертюи так описывал трудности: «В этом диком и суровом краю... нам предстояло выполнить точнейшие измерения... Проникнуть в эти леса можно только двумя путями: по бурной реке или пешком через непролазный лес... жить в лесу впроголодь и страдать от мух, которые так свирепы, что даже оленеводы снимаются с мест».
Финляндия летом богата рыбой, грибами и ягодами, но перемещение по берегу реки Торнио было сложным: пороги, поваленные деревья, камни. Кроме того, французы впервые столкнулись с мошкой, которая оказалась настоящим бедствием. Местные жители научили их спасаться дымом от костров.
Измерения углов велись с июля по август 1736 года. Погода часто подводила: туманы и дожди мешали видимости. Мопертюи жаловался, что на одном из сигналов ему пришлось ждать восемь дней, пока небо прояснится.
Обратите внимание: В Чехии проведены измерения самой глубокой пресноводной пещеры.
Мопертюи писал о голоде, но при этом учёные часто получали от местных жителей пироги, рыбу и варенье в обмен на водку. В 15 км вверх по течению жил пастор Бруниус, у которого французы регулярно обедали. Аббат Утье иронично отмечал: «Мадам Бруниус собрала нам обед из рубленого мяса и зелёного горошка, но они, по местному обычаю, были сладкими и сдобрены лимонной цедрой, так что мы не смогли это есть».
Типичный обед XVIII века: горошек, рубленое мясо и сладкий соус.
Не обошлось без происшествий. В жаркий день плохо затушенный костёр привёл к лесному пожару. Дым несколько дней закрывал один из пунктов наблюдения — Хоррилакеро. Прибыв на место, учёные обнаружили, что деревянная пирамида сгорела, но благодаря стальному костылю, заложенному в камень, её удалось восстановить точно на прежнем месте.
В начале сентября Мопертюи с удовлетворением отметил: «У нас получилась отличная цепочка треугольников. Похоже, что провидение послало нам горы именно в тех местах, где они были нам нужны».
Определение разности широт
Следующим этапом было определение разности широт между южной (Торнио) и северной (Киттис) точками измеряемой дуги. В августе 1736 года в Торнио прибыл зенитный сектор, заказанный Цельсием у лондонского мастера Грэхема. Этот 8-футовый инструмент стоил 139 фунтов (около 26 000 долларов в современном эквиваленте).
Примерный вид зенитного сектора.
Для измерений выбрали звезду δ (дельта) созвездия Дракона, которая хорошо видна в высоких широтах. Учёные построили две неотапливаемые обсерватории, установили в них сектор, сориентировав его по меридиану, и в темноте измеряли склонение звезды относительно зенита. Метод, который Мопертюи считал новаторским, дал отличные результаты: сходимость измерений составила всего 3 угловые секунды.
Созвездие Дракона. Источник: Википедия.
Длинные холодные ночи благоприятствовали наблюдениям. Разность широт между двумя обсерваториями составила 57 минут 27 секунд — чуть меньше одного градуса (в три раза меньше, чем дуга, измеряемая в Перу).
Письмо Цельсия
В ноябре 1736 года Андерс Цельсий написал письмо французскому астроному Осипу Делилю, руководившему Петербургской обсерваторией. В нём он подробно описал ход экспедиции, трудности (бурные реки, комары) и успехи (точные измерения углов и широт). Цельсий также упомянул, что учёные провели эксперименты с маятником, подтвердившие, что на севере он качается быстрее, чем на экваторе.
Измерение базиса по льду
Базис начали измерять 21 декабря 1736 года, после зимнего солнцестояния. Температура опускалась до –20 °C (по шкале Реомюра, которую использовал Цельсий). Местные советовали дождаться весенних оттепелей, чтобы лёд стал ровнее, но Мопертюи, опасаясь непредсказуемой погоды, настоял на работе зимой.
Линию длиной 14 км разметили на замёрзшей поверхности реки Торнио, предварительно расчистив снег. Использовали восемь еловых вех длиной почти 9 метров, которые проверяли эталонным туазом при разных температурах. Работали две бригады, расхождение между которыми составило всего 4 дюйма (около 10 см). Общая длина базиса — 7 406 туазов, 5 футов, 2 дюйма. Погрешность измерения — всего 10 см на 14 км.
Работа заняла восемь дней (в Перу на это ушло полтора месяца). Учёные трудились в короткие световые дни, таская тяжёлые вехи по глубокому снегу. Мопертюи вспоминал, что от холода губы примерзали к фляжке с бренди — единственному напитку, который не замерзал.
Суровые условия работы. Иллюстрации из книги Утье.
На измерения съезжались поглазеть местные оленеводы, для которых это было развлечением. Однажды Мопертюи пришлось срочно доехать до горы Авалакс, чтобы измерить высоту сигнала, забытую летом. Пастор и лапландка доставили его на санях, и позже Мопертюи драматизировал эту поездку, упомянув даже «хищных оленей-людоедов».
К Новому году все измерения были завершены. Длина дуги меридиана составила 52 203,5 туаза (57 минут 27 секунд). Расчёт показал, что один градус меридиана в Лапландии равен 57 437 туазам.
Зимовка и возвращение
Зимой учёные оставались в Торнио, обрабатывая данные, проверяя расчёты, определяя магнитное склонение и проводя маятниковые эксперименты.
В мае 1737 года, когда лёд вскрылся, экспедиция отправилась в обратный путь. Часть группы пошла пешком, часть — на корабле. Корабль попал в туман, дал течь и чудом избежал крушения у скалистого берега. Учёные не пострадали, но некоторые инструменты, включая северный эталонный туаз, были повреждены солёной водой. Это стало единственным серьёзным происшествием в экспедиции. К августу 1737 года вся команда благополучно вернулась в Париж.
О том, как встретили Мопертюи на родине и как были оценены результаты двух градусных экспедиций — перуанской и арктической, — мы расскажем в следующий раз.
#геодезия #астрономия #история науки #XVIII век #франция #швеция #геодезия и отвага #история геодезии
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Эпизод 11. Арктическая миссия: измерения.