Науково-популярні статті з різних галузей астрономії

Геодезичне «диво» — дуга Струве

В. С. Кислюк

доктор фізико-математичних наук, професор

Головна астрономічна обсерваторія НАМ України

Недавно до Переліку всесвітнього надбання був внесений (рішення ЮНЕСКО № 1187 від 15 липня 2005 р.) транскордонний об’єкт «Геодезична дуга Струве» як об’єкт культури «видатної універсальної цінності». Зазначмо відразу, що у списку ЮНЕСКО за станом на липень 2005 р. містилося 812 всесвітніх цінностей — визнаних «див світу» (628 об’єктів культурного надбання, 160 — природного та 24 — мішаного) у 137 державах-учасницях, які ратифікували Конвенцію про збереження всесвітньої культурної та природної спадщини. Серед них єдине геодезичне «диво» — дуга Струве, до якого Україна безпосередньо причетна. Поки що тільки три українські пам’ятки культури (Києво-Печерська лавра та собор Святої Софії в Києві й історичний центр міста Львова) були удостоєні високої честі — уважатися об’єктами Переліку всесвітнього надбання ЮНЕСКО. То що ж це за диво таке — «Дуга Струве»?

Це був грандіозний проект першої половини XIX ст. Але про все по порядку. Після того, як знаменитий Ісаак Ньютон теоретично довів, що Земля має бути еліпсоїдальною, тобто як куля, сплюснута біля полюсів, розпочалися тривалі намагання підтвердити це практично. Відповідь на запитання — Земля має форму кулі чи еліпсоїда — могли дати лише градусні вимірювання. Якщо Земля — куля, то кривина її поверхні скрізь однакова. Якщо ж Земля — еліпсоїд, то кривина його поверхні біля полюсів і на екваторі буде різною, а тому довжина дуги одного градуса меридіану еліпсоїда на екваторі буде меншою, а на полюсах — більшою. Отже, для відповіді на поставлене запитання потрібно було всього-на-всього виміряти дуги різних частин меридіану. На той час уже був відомий метод тріангуляції, запропонований голландським географом і математиком В. Снелліусом (1580—1626), який і донині успішно застосовують у геодезії, зокрема, для точного визначення великих відстаней.

Для виконання градусних вимірювань споряджали численні експедиції, які працювали в різних країнах світу, але найвизначнішими вважають дві французькі експедиції, проведені в середині XVIII ст. Одна з них здійснювала вимірювання дуги меридіану в Перу (у районі екватора), а друга — в Лапландії (поблизу Полярного кола). Працюючи в неймовірно важких умовах протягом багатьох років, французькі геодезисти виміряли в Перу та Лапландії дуги завдовжки відповідно 350 і 100 км. Результат був разючим. У високих широтах довжина дуги одного градуса меридіану виявилася майже на кілометр більшою, ніж поблизу екватора, що було прямим підтвердженням стиснення Землі, тобто свідченням того, що полярний діаметр Землі коротший за екваторіальний, а отже, Земля — еліпсоїд. Виникало наступне завдання — виміряти довжину дуги якомога довшого відрізка меридіану, щоб визначити розміри земного еліпсоїда та величину його стиснення. За вирішення цієї проблеми взявся Василь Якович Струве (1793—1864), академік Петербурзької академії наук, згодом засновник і перший директор Пулковської обсерваторії. Він висунув ідею провести градусне вимірювання величезної дуги меридіану на території тодішньої Російської імперії. В історію науки ця дуга ввійшла під назвою «Дуга Струве».

Дуга Струве, або Російське—Скандинавська дуга (іноді її ще називають Російською дугою меридіану), — це ряд тріангуляційних трикутників, який простягнувся з півночі на південь на 2820 км приблизно вздовж меридіану 25° східної довготи від початкового пункту Фугленес (широта 70° 40ʹ 11″), поблизу норвезького міста Хаммерфест (узбережжя Баренцового моря) до пункту Стара Некрасівка (широта 45° 20ʹ 03″) поблизу Ізмаїла (гирло Дунаю). Цей ланцюг тріангуляції складався з 258 суміжних трикутників, утворених 265 пунктами тріангуляції в їхніх вершинах, розміщеними на територіях 10 сучасних країн (Норвегія, Швеція, Фінляндія, Росія, Естонія, Латвія, Литва, Білорусь, Україна, Молдова). Геодезичні пункти (кожен з них — це кам’яний куб розміром 2×2×2 м) були закладені під керівництвом В. Я. Струве за безпосередньою участю в польових роботах Карла Теннера (1783—1859) — військового геодезиста, полковника, а згодом генерал-лейтенанта. Цю роботу виконувала велика група людей (головним чином, солдатів), подекуди у важкопрохідній місцевості. Усі пункти дуги, розміщені між меридіанами 22° 30ʹ і 30° східної довготи, були по-різному марковані. Це і висвердлені в каменях отвори, залиті свинцем, і залізні хрести, і кам'яні піраміди й обеліски.

Варто зазначити, що остаточно проект «Дуга Струве» вималювався не відразу. Спочатку були виконані окремі тріангуляції (Віленська, Курляндська, Гродненська, Мінська, Могильовська, Смоленська, Московська тощо), пов’язані безпосередньо з воєнними діями Російської імперії на її західному кордоні. Згодом усі ці тріангуляції об’єднали в єдиний тріангуляційний ряд, кінцеві пункти якого (Фугленес і Стара Некрасівка) за рішенням російського імператора Олександра ІІ та короля Норвегії і Швеції Карла XV були закріплені монументами, які збереглися дотепер.

Виконання всього проекту тривало майже 40 років (з 1816 до 1855 р.). У результаті була виміряна з високою точністю (навіть порівняно із сучасними можливостями) дуга меридіану в 25° 20ʹ 08″ (1/14 земного кола). Дуга Струве ввійшла до скарбниці світової науки, не втративши свого значення і тепер. Результати вимірів використовували в науці та на практиці понад 130 років. Уперше їх успішно застосував знаменитий астроном Ф. Бессель у 1834 р. для визначення параметрів так званого земного еліпсоїда — математичної фігури, яка найкраще описує форму фізичної поверхні Землі. Виміри дуги Струве стали складовою частиною фундаменту сьогоднішніх знань про метрику освоєного людством простору Землі, ближнього космосу та Всесвіту в цілому. Вони стоять біля витоків сучасної геодезії, гравіметрії, геодинаміки, технологій космонавтики, координатного та геоінформаційного забезпечення.

Минуло понад півтора століття із часу завершення проекту. Не всі пункти дуги Струве збереглися. Частину з тих, що залишилися, успішно використовують і в сучасних національних геодезичних мережах різних країн. Інші пункти, належним чином оформлені, слугують як культурні пам’ятки для залучення туристів. На початку 1990-х рр. уперше була висловлена думка, що треба зберегти деякі з пунктів дуги Струве як всесвітню спадщину. 28 січня 2004 р. десять згаданих вище країн звернулися до Комітету ЮНЕСКО з всесвітнього надбання з пропозицією затвердити збережені пункти дуги Струве як пам’ятку всесвітньої спадщини.

15 липня 2005 р. на 29-й сесії Міжурядового комітету з охорони всесвітньої культурної та природної спадщини (м. Дурбан, ПАР) було прийняте рішення про включення дуги Струве до Переліку всесвітньої спадщини ЮНЕСКО. До цього Переліку ввійшли всього 34 пункти, віднайдені та поновлені геодезистами країн — учасниць проекту: шість пунктів у Фінляндії; п’ять — у Білорусі; по чотири пункти — у Норвегії, Швеції, Україні; по три — в Естонії та Литві; по два — у Латвії та Росії; один — у Молдові.

В Україні роботи з відшукування та відновлення пунктів геодезичної дуги Струве здійснила Державна служба геодезії, картографії та кадастру, в результаті чого були віднайдені дев’ять пунктів. Але за вимогами Комісії зі світової спадщини досить було чотирьох пунктів для номінування країни на занесення до Переліку ЮНЕСКО. Найкраще збереглися (крім захищеного монументом пункту в Старій Некрасівці під Ізмаїлом) три пункти на Хмельниччині. Це — Фельштин, Баранівка та Катеринівка. Саме ці пункти ввійшли до складу нового міжнародного пам’ятника, включеного до Переліку Всесвітнього надбання ЮНЕСКО. Цю подію так чи інакше відмічено в кожній з країн — учасниць проекту. Фінляндія, наприклад, відзначила її як націоналне свято. Урочисте засідання, присвячене віднесенню «Дуги Струве» до всесвітньої спадщини, відбулося 15 червня 2006 р. у Києві в актовому залі Президії НАН України. На засіданні були присутні представники НАН України, вищих навчальних закладів, Державної служби геодезії, картографії та кадастру, громадських організацій. 17 червня 2006 р. на пункті Фельштин поблизу села Гвардійське Хмельницького району в урочистій обстановці був установлений пам’ятний знак. Незабаром пам’ятні знаки будуть установлені на кожному з 34 пунктів дуги Струве.

Вартозазначити, щоувиконаннімайже 40-річногопроектубулизадіянівеликіколективигеодезистів, астрономівікартографіврізнихкраїн. Історики ще мають відшукати серед них наших співвітчизників. Поки що відомо імена двох українців — учасників знаменитих градусних вимірювань у Фінляндії. У 1846р. там працював професор кафедри астрономії і геодезії Харківського університету Андрій Петрович Шидловський (1818—1892), котрий був учнем В. Я. Струве. У 1852 р. в експедиції у Фінляндії брав участь ад’юнкт Харківського університету Іван Іванович Федоренко (1827—1888), який до цього два роки вдосконалював свої знання в Пулково і здібності якого високо оцінив В. Я. Струве. I.I. Федоренко був учнем А. П. Шидловського. Згодом обидва учасники градусних вимірювань працювали в Київському університеті та навіть були директорами створеної при ньому 1845 р. астрономічної обсерваторії: I.I. Федоренко — у 1855 р., А. П. Шидловський — протягом 1856—1868 рр. Про це йдеться, зокрема, у книзі Л. В. Казанцевоїта В. С. Кислюка «Київське вікно у Всесвіт» (Київ, «Наш час». — 2006).

«Геодезична дуга Струве» — унікальний елемент у Переліку всесвітньої спадщини ЮНЕСКО. По-перше, це єдине надбання одночасно багатьох держав. По-друге, це поки що одне геодезичне, а точніше астрономо-геодезичне, надбання, увічнене з ініціативи геодезистів. Це має стимулювати зусилля астрономів у відшукуванні астрономічних пам’яток, гідних бути внесеними до Переліку ЮНЕСКО. Принагідне відзначмо, що Конвенція про всесвітню спадщину відносить до об’єктів культурної спадщини 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 погляду історії, мистецтва чи науки.

Джерело: Астрономічний календар 2008, с. 246—248