Struve Geodetic Arc เส้น 2,820 กม. ที่วัดขนาดโลกได้อย่างแม่นยำ




สถานีเหนือสุดของ Struve Geodetic Arc 
ตั้งอยู่ในเมือง Fuglenes ประเทศนอร์เวย์ 
©  Francesco Bandarin / Wikimedia


จากชายฝั่งทางเหนือของนอร์เวย์
ไปจนถึงชายฝั่งทางตอนใต้ของยูเครน
มีจุดสามเหลี่ยมแบบสำรวจรวมกันเป็น Struve Geodetic Arc
ทอดยาวจาก Hammerfest (Norway) 
บนชายฝั่งมหาสมุทรอาร์กติก Arctic Ocean
ไปจนถึง Nekrasivka (Ukraine) ใกล้ทะเลดำ Black Sea
ระยะทางยาว 2,820 กิโลเมตร
ซึ่งเส้นที่จะผ่านเข้า/ออกจากดินแดนมากมาย
ซึ่งปัจจุบันอยู่ในสิบประเทศที่แตกต่างกัน

ส่วนโค้งนี้ก่อตั้งโดยนักวิทยาศาสตร์เยอรมันในรัสเซียชื่อ
Friedrich Georg Wilhelm von Struve
ซึ่งทำการสำรวจเป็นเวลา 39 ปีระหว่างปี 1816 - 1855
เพื่อกำหนดรูปร่างและขนาดของโลก
การสำรวจให้ผลการวัดที่แม่นยำครั้งแรก
ของส่วนโค้งเมริดียน meridian arc
ทำให้สามารถวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของโลก
ได้อย่างแม่นยำในครั้งแรกในโลก





การกำหนดขนาดและรูปร่างของโลก
เป็นหนึ่งในปัญหาที่สำคัญที่สุดสำหรับ
นักปรัชญาธรรมชาติตั้งแต่สมัยโบราณ 
ในศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสตกาล 
นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์
ชาวกรีก Eratosthenes 
ได้พัฒนาวิธีการกำหนดรัศมีของโลก
โดยการวัดส่วนหนึ่งของเส้นเมริเดียน
และเปรียบเทียบความยาวนั้นกับมุม
ที่สอดคล้องกันซึ่งกำหนดไว้ที่ศูนย์กลางของโลก 
หากรู้ความยาวส่วนโค้งและมุมศูนย์กลาง 
รัศมีสามารถคำนวณได้ง่าย




Eratosthenes กำลังสอน Alexandria 
โดย Bernardo Strozzi (1635)


Eratosthenes คำนวณความยาวส่วนโค้ง
ด้วยเส้นเมริเดียน 1 องศา ที่ผ่าน
เมือง Alexandria กับ Siena (Aswan ตอนใต้ Egypt)
ความยาวเส้น S เป็นไปตามสูตร S = 2πR 360°S 
เส้นรัศมี R มาจากการวัดเวลาที่กองคาราวานข้ามทะเลทราย 
ส่วนโค้งถูกกำหนดโดยการวัดความแตกต่าง
ระหว่างความสูงของดวงอาทิตย์ระหว่างละติจูด 
แม้ว่าความแม่นยำในการวัดของเขาจะต่ำ 
แต่ Eratosthenes ก็สามารถคำนวณรัศมี
ของโลกด้วยความแม่นยำที่คลาดเคลื่อน 1%
ใช้กันมายาวนานเป็นเวลา 2,000 ปี
ที่ วิธีการสังเกตระดับ ของ Eratosthenes
ยังคงเป็นวิธีการที่มีแนวโน้มมากที่สุด
ในการกำหนดขนาดของโลก
แต่สิ่งที่ดีขึ้นคือ วิธีการวัดในเวลาต่อมา




Measure of Earth's circumference according 
to Cleomedes' simplified version
based on the approximation that Syene
is on the Tropic of Cancer and on 
the same meridian as Alexandria



19th century reconstruction of Eratosthenes
map of the (for the Greeks) known world, c. 194 BC





เพื่อกำหนดรัศมีของโลกได้แม่นยำยิ่งขึ้น
จึงต้องดำเนินการวัด Geodetic ที่แม่นยำยิ่งขึ้น
จุดเปลี่ยนที่แท้จริงในการเสริมสร้าง
วิธีการวัดพื้นผิวโลกที่แม่นยำนั้น
เกิดขึ้นในเวลาต่อมามาก ในคริสต์ศตวรรษที่ 17
เมื่อ Willebrord Snellius นักธรณีวิทยาชาวดัตช์
เสนอให้ใช้วิธีการที่เรียกว่า Triangulation

ในขณะที่ Isaac Newton ในปี 1687 ได้พิสูจน์ว่า
รูปร่างของโลกหมุนบนแกนของโลกคล้ายกับทรงรี
หมายความว่า รัศมีความโค้งของโลก
ที่เคลื่อนจากเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วโลกควรเพิ่มขึ้น
โดยใช้วิธีการสามเหลี่ยมเพื่อกำหนดระยะห่าง
ระหว่างจุดต่าง ๆ บนพื้นผิวโลก
โดยเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเป็นระบบสามเหลี่ยม
วัดมุมของสามเหลี่ยมและอย่างน้อยหนึ่งด้าน - ฐาน




Snellius' Triangulation (1615)


เทคนิคการวัดแบบใหม่ที่เรียกว่า Triangulation
ได้รับการพัฒนาโดยใช้การวัดระยะทางสั้น ๆ อย่างแม่นยำ 
ในขณะที่ระยะทางไกลสามารถกำหนดได้
โดยใช้สายโซ่ของรูปสามเหลี่ยมที่เชื่อมต่อกัน 
การหาสามเหลี่ยมช่วยให้นักดาราศาสตร์
และนักทำแผนที่สามารถวัดระยะทางไกล
ที่ทอดยาวเป็นระยะทางไกลมาก
หลายร้อยหลายพันกิโลเมตรได้อย่างแม่นยำ




Quadrant of Snellius
©  Museum Boerhaave, Leiden



Portrait of Isaac Newton (1642-1727)




Georg Wilhelm von Struve (1793–1864)


ในช่วงศตวรรษที่ 18 
มีการสร้างส่วนโค้งหลายแห่งทั่วยุโรป 
แต่ส่วนโค้งของ Friedrich Georg Wilhelm von Struve
ชาวรัสเซียเชื้อสายเยอรมัน
ที่มีการนำเข้ามาพัฒนารัสเซียตั้งแต่สมัย
จักรพรรดินีนาถเยกาเจรีนามหาราชินี
ทึ่มาจากราชวงศ์ปรัสเซีย(เยอรมัน)

ท่านเป็นศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย Tartu
และหัวหน้าหอดูดาวดาราศาสตร์ของมหาวิทยาลัย
ได้จัดระบบผลการวัดที่เลือกของเศษส่วน
ของเครือข่ายรูปสามเหลี่ยม
เพื่อคำนวณเส้นเมอริเดียนของ Arcand
ที่บรรยายไว้ใน รายงานสุดท้าย Arc du Méridien de 25°20'
จากงานนี้โดย F. G. W. von Struve ในปี 1888
ความยาวของเส้นเมอริเดียนของโลก
คำนวณโดยนักธรณีวิทยา I. Bonsdorff

ส่วนโค้งที่ยาวที่สุดเมื่อสร้างขึ้น
และยังคงอยู่เป็นเวลานานกว่าศตวรรษ
นอกจากนี้ยังเป็นการวัดที่แม่นยำที่สุด
โดยให้การวัดที่ลดลงเพียง 4 มม. ต่อทุกๆ 1 กม.
กล่าวอีกนัยหนึ่งโดยใช้ส่วนโค้งของท่าน
รัศมีของโลกคำนวณได้แตกต่าง 223 เมตรจากของจริง

Struve Geodetic Arc เป็นห่วงโซ่
การวัดรูปสามเหลี่ยมที่เกิดขึ้นในปี 1816–1852 
ซึ่งทอดยาวจากลองจิจูด 26° ตะวันออก
ไปตามเส้นเมอริเดียนจากแฮมเมอร์เฟสต์ (นอร์เวย์) 
บนชายฝั่งมหาสมุทรอาร์กติกถึงอิสมาอิล (ยูเครน) ริมทะเลดำ 
กล่าวคือ จาก 4 °20' ถึง 70°40' ละติจูดเหนือ 
The Arc ครอบคลุม 10 ชาติในปัจจุบัน

ในช่วงเวลาของการสร้าง
ส่วนโค้งได้ผ่านสองประเทศ ได้แก่
สหภาพสวีเดน-นอร์เวย์ และจักรวรรดิรัสเซีย
แต่การเปลี่ยนแปลงในขอบเขตทางการเมือง
หลังการล่มสลายของสหภาพโซเวียต-รัสเซีย
ทำให้เกิดประเทศเล็กประเทศน้อยตามมา
ได้ทำให้จุดต่างๆ กระจัดกระจายไปทั่ว 10 ประเทศ
ได้แก่ นอร์เวย์ สวีเดน ฟินแลนด์ รัสเซีย เอสโตเนีย
ลัตเวีย ลิทัวเนีย เบลารุส ยูเครน และมอลดาเวีย

ความยาวและตำแหน่งของเส้นเมอริเดียนอาร์ค
คำนวณโดยชิ้นส่วนเครือข่ายสามเหลี่ยมที่วัดได้ในประเทศดังกล่าว
การเชื่อมต่อเข้าด้วยกันส่งผลให้เกิดสายโซ่ยาว 2,822 กม.
ประกอบด้วย 12 ส่วนซึ่งกระจายอยู่ระหว่างจุดดาราศาสตร์
มีฐานที่วัดได้ 10 ฐาน สามเหลี่ยม 258 รูปและเชื่อมต่อจุดสามเหลี่ยม 259 จุด
ความยาวเฉลี่ยของด้านข้างของรูปสามเหลี่ยมคือ 27 กม.
แต่มีด้านยาวกว่า 50 กม. ความแตกต่างของละติจูดทางภูมิศาสตร์
ของจุดสิ้นสุดของห่วงโซ่นี้มีค่าเท่ากับ 25°20’
แม้ว่าการวัดจะดำเนินการในสภาวะที่ซับซ้อน
แต่งาน geodetic ก็ดำเนินการได้อย่างแม่นยำอย่างน่าประหลาดใจ
ข้อผิดพลาดในการวัดมุมเฉลี่ยไม่ถึง 0.7”
ในขณะที่ความแม่นยำของความยาวส่วนโค้งคือ 1/232390 (4 มม. ต่อกม.)




จนถึงกลางปี ​​ค.ศ. 2000 
มีการใช้ Geodetic ด้วยดาวเทียมเป็นครั้งแรก
นี่เป็นส่วนโค้งที่วัดได้อย่างแม่นยำ/ยาวที่สุด

ตลอดศตวรรษผลลัพธ์ของการวัดในครั้งนั้น
ได้ถูกนำมาใช้ในการคำนวณ
และปรับพารามิเตอร์ของทรงรีของโลก

จุดบนห่วงโซ่รูปสามเหลี่ยมนั้น
มีทั้งทำด้วยหินในทุ่งนาที่ฝังไว้
ผูกไว้กับปูนขาวในบ่อที่ขุด
ที่หินด้านบนเจาะรู หลุมนั้นเต็มไปด้วยตะกั่ว
และกากบาทถูกทำเครื่องหมายไว้ตรงกลาง
ทางตอนเหนือของ Struve Geodetic Arc
จุดศูนย์กลางของจุดรูปสามเหลี่ยม
มักถูกทำเครื่องหมายด้วยหินแข็ง
สำหรับการวัดมุม ปิรามิดไม้ (เสารูปสามเหลี่ยม)
ถูกสร้างขึ้นที่จุด สูงถึง 50 เมตร ในบางสถานที่
อุปกรณ์ออปติคัลถูกใช้ในการวัดมุมระหว่างจุดต่าง ๆ
โดยใช้วัตถุท้องฟ้า ละติจูดทางดาราศาสตร์
และมุมแอซิมัททางดาราศาสตร์ของทิศทาง
ที่มุ่งไปยังจุดใกล้เคียงถูกกำหนด
โดยวัตถุท้องฟ้า ที่ฐาน - ความยาวของเส้น



A Struve Geodetic Arc station in Latvia
© Jānis U./Wikimedia




A Struve Geodetic Arc station in Hogland, Russia
© Islander/Wikimedia




A Struve Geodetic Arc station in Alta, Norway
© aoiaio/Wikimedia




A Struve Geodetic Arc marker at Tartu Old Observatory in Tartu
© Graham Stone/Flickr




A Struve Geodetic Arc station in Lithuania
© Stefan Krasowski/Flickr


แก้ไขข้อความเมื่อ
แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่