Messinstrumente – Die bei der Gradmessung im Tornetal verwendeten Messinstrumente entsprachen dem neuesten Stand der Technik
Maupertuis reichten die in Frankreich gebauten Messinstrumente nicht aus; er bestellte weitere aus England, das für die Fertigung von hochwertigen astronomischen Instrumenten bekannt war. Die meisten Instrumente brachten die Expeditionsteilnehmer mit sich. Der Sektor wurde später aus England direkt nach Tornio gesendet.
Nachdem Anders Celsius Maupertuis, Clairaut und die anderen Expeditionsteilnehmer in Paris getroffen hatte, setzte er seine Studienreise von Frankreich nach England fort. Celsius erwarb in London einen Zenitsektor, eine astronomische Pendeluhr, ein Messgerät für die Pendel und ein Teleskop.
Am 6. Juli 1736 wurden die Instrumente in Tornio verladen und die Franzosen begannen ihre Reise zu den Bergen des Tornetals. Man reiste mit insgesamt sieben Booten mit jeweils drei Ruderern.
Quadrant – zur Vermessung von Winkeln
Ein Quadrant besteht aus einem Viertelkreisbogen und einem in der Mitte des Kreises angebrachten Zielstab. Auf dem Kreisbogen befindet sich eine Winkelskala. Der Quadrant wurde zur Vermessung von Winkeln eingesetzt.
Die Expedition verfügte über vier Quadranten.
Der wichtigste von diesen war ein Quadrant, dessen Radius zwei Fuß betrug, also etwa 65 cm. Dieser war von dem Pariser Claude Langlois (1700–1756) gefertigt worden. Langlois brachte die französische Fertigung von wissenschaftlichen Instrumenten auf ein höheres Niveau, als sie je zuvor erreicht worden war.
Der Quadrant wurde stets sorgfältig auf den Mittelpunkt der Zielmarke ausgerichtet. Alle Forscher am Vermessungsort führten ihre eigenen Beobachtungen aus und schrieben diese auf. Danach wurde aus den Beobachtungen ein Mittelwert ermittelt.
Bei den Messungen wurden zudem die Höhenunterschiede der Berge untereinander berücksichtigt und die Winkel „horizontal reduziert“, d.h. das Triangulationsnetz wurde mathematisch auf eine gemeinsame Höhe umgerechnet.
Sektor – zur Vermessung eines Breitengrads
Der Sektor bzw. Zenitsektor kam aus England per Schiffstransport direkt nach Tornio, nach Ankunft der Expedition Ende August des Jahres 1736.
George Graham (1673–1751), ein anerkannter englischer Hersteller von astronomischen Messinstrumenten und Mitglied der Royal Society, hatte den Sektor gefertigt. Maupertuis hatte die Instrumente von Graham auf seiner Studienreise in London zehn Jahre zuvor kennengelernt.
Pierre-Charles Le Monnier bezeichnete den Sektor „als eines der schönsten astronomischen Instrumente, dass man jemals gesehen hat“.
Der Radius des Sektors betrug neun Fuß, fast drei Meter (ca. 292 cm). Das Instrument war groß und schwer und für dessen Transport wurden vier Träger benötigt. Der Sektor verfügte über einen schweren pyramidenförmigen Sockel von 12 Fuß (ca. 390 cm).
Das Ziel war es, den Gradunterschied zwischen den Beobachtungspunkten in Tornio und Pello zu ermitteln. Der Unterschied ließe sich durch Messung des Winkels zu demselben Stern, sowohl in Tornio als auch Pello, anhand des Zenitsektors ermitteln.
Der δ- bzw. Deltastern des Sternbilds Drache wurde von der Expedition ausgewählt. Der Stern überquerte den Meridian in der Nähe des Zenits, dem höchsten Punkt des Himmels. Der Stern war außerdem sowohl in Pello als auch in Tornio gut zu erkennen.
Die Vermessungen mit dem Sektor wurden von einer Arbeitsgruppe zu drei Mitgliedern durchgeführt. Einer beobachtete das Pendel, der andere drehte das Teleskop und der dritte las das am Teleskop angebrachte Mikrometer ab.
Zur Gewährleistung genauer Messergebnisse wurden die Aufgaben täglich gewechselt.
Die Messungen wurden wiederholt, um ein möglichst genaues Messergebnis zu erzielen. Die Abweichung zwischen den verschiedenen Messungen betrug nur 2–3 Bogensekunden.
Pendel – zur Vermessung der Gravitation
Seit den 1660er Jahren ist bekannt, dass der Standort auf einem Meridian die Bewegung des Pendels beeinflusst.
Dem französischen Astronom Jean Richer (1630–1696) fiel während seiner Arbeit in Cayenne im Französisch-Guyana auf, dass seine Pendeluhr nachging.
Später schlug Sir Isaac Newton (1642–1727) ausgehend von seiner Gravitationstheorie vor, dass die Erkenntnis von Richer eine Abweichung von der Kugelform der Erde beweise: der Mittelpunkt der Erde befinde sich in Cayenne am Äquator weiter von der Erdoberfläche entfernt als weiter nördlich in Paris.
Die Expedition Maupertuis’ verfügte über mehrere entsprechende Pendel, anhand derer Richer die Gravitationsdifferenz am Äquator festgestellt hatte.
Im Herbst 1736 wurde in Pello ein Zimmer im Haus Korteniemi für die Messungen mit dem Gravitationspendel ausgestattet.
In die Decke des Raumes wurde ein Loch gebohrt und darin ein Steinpfeiler errichtet. Sowohl ein Teleskop als auch die Pendel wurden am Pfeiler befestigt. Mit dem Teleskop wurde die Schwingungszeit der Pendel anhand von Fixsternen ermittelt.
Obwohl Newton die Pendelbeobachtungen Richers bei der Berechnung des Abflachungsverhältnisses der Erde verwendet hatte, konnte die Expedition Maupertuis’ die Pendelbeobachtungen nur zur Ergänzung ihrer geodätischen und astronomischen Beobachtungen nutzen.
Die Newtonsche Gravitationstheorie war damals in Frankreich nicht allgemein anerkannt, was die Anwendbarkeit der Theorie bei den Berechnungen einschränkte.
Observatorien von Kittisvaara – der nördliche Standort des Sektors
Die Expedition baute zwei Observatorien auf dem Kittisvaara. Diese waren die nördlichsten astronomischen Beobachtungsstationen zur damaligen Zeit.
Ein großes Observatorium wurde in einem Gebäude errichtet, das vom Hof des Hauses Saukkola gekauft worden war (im Buch Outhiers als „cotta“ bezeichnet). Dieses Gebäude ließ Camus auf den Kittisvaara verlegen. Es handelte sich um ein Blockhaus, das höher war als die herkömmlichen Häuser und zum Beispiel zum Schmelzen des Schnees im Winter genutzt wurde, um das Vieh mit Trinkwasser zu versorgen. Das Gebäude wurde in Einzelteilen auf den Kittisvaara gebracht und dort wieder aufgebaut.
Im großen Observatorium wurde ein Zenitsektor platziert. Outhier vermerkt in seinem Reisetagebuch, wie sorgfältig der Sektor überwacht wurde. Jeweils ein Expeditionsmitglied übernachtete im Observatorium und bewachte das wertvolle Instrument.
Des Weiteren wurde auf dem Berg ein zweites, etwas kleineres Observatorium gebaut. Dort erfolgten Messungen mit Grahams Pendel sowie mit einem Instrument zur Bestimmung der Meridianrichtung im Verhältnis zu den Dreiecken des Triangulationsnetzes. Das Instrument war genau unter der Zielmarke von Kittisvaara platziert.
Observatorien von Tornio – der südliche Standort des Sektors
Auch in Tornio wurde ein Observatorium in einem vergleichbaren Gebäude wie in Pello gebaut. Das Observatorium befand sich im Haus von Helander, in dem Le Monnier und Celsius einquartiert waren. Für den Sektor wurde ein stabiler Sockel aus Steinen gebaut. Im Gebäudedach wurde mit einer Öffnung versehen.
Im Gegensatz zu Pello war das Wetter in Tornio diesmal günstig, was die Forscher ausnutzten und ab dem letzten Oktobertag tagelang Messungen durchführten.
Neben dem im Hofgebäude Helanders eingerichteten Observatorium benötigte die Expedition eine zweite Beobachtungsstation, von wo aus der Horizont gut zu sehen war. Aus diesem Grund ließen sie am Ufer des Torne-Flusses ein kleines Gebäude errichten. Dort führten Sie Messungen mit ihren Meridian-Messinstrumenten aus, mit dem Pendel und dem Quadranten.
Quellen
Encyclopedia.com, writer Daumas, Maurice : https://www.encyclopedia.com/science/dictionaries-thesauruses-pictures-and-press-releases/langlois-claude
Karttunen Hannu, Ursa and Observatory of Tuorla, https://www.astro.utu.fi/zubi/astro.htm
Maupertuis, Pierre Louis Moreau de. “Maan muoto”. Maan muoto ynnä muita kirjoituksia Lapista. Ed. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, 2019 (orig. 1738).
Outhier, Réginald. Matka Pohjan perille. Maupertuis Foundation and Väyläkirjat, 2011 (orig. 1744).
Pekonen, Osmo. “Esseitä. Viisi akateemikko Lapissa”. Maan muoto ynnä muita kirjoituksia Lapista. Ed. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, 2019.
Pekonen, Osmo and Stén Johan. “Geodeettiset mittauslaitteet”. Maan muoto ynnä muita kirjoituksia Lapista. Ed. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, 2019.
Terrall, Mary. Maupertuis. Maapallon muodon mittaaja. Trans. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, Tornio, 2015 (orig. 2002).
Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Jean_Richer
Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Julien_Le_Roy
Geschichte
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