Mätinstrument – utrustningen som användes i Tornedalen var den mest högteknologiska under sin tid

När Anders Celsius hade träffat Maupertuis, Clairaut och de andra expeditionsmedlemmarna i Paris fortsatte han sin studieresa från Frankrike till England. Celsius skaffade en zenitsektor, ett astronomiskt pendelur, mätinstrument för pendeln och teleskop från England.

I Torneå den 6 juli 1736 lastades instrumenten och fransmännen i båtar och resan mot Tornedalens berg började. Det fanns sammanlagt sju båtar som var och en roddes av tre roddare.

Kvadranten – mäter vinklar

Kvadranten är uppbyggd av en båge formad som en kvartscirkel och en siktstav som fästs i cirkelns mittpunkt. På cirkelns båge finns en skala med vinkelmått. Kvadranten användes för att mäta vinklar.

Expeditionen hade fyra kvadranter till sitt förfogande.

Den viktigaste kvadranten hade en radie på två fot, dvs. cirka 65 cm. Den hade tillverkats av Claude Langlois i Paris (1700–1756). Langlois lyfte tillverkningen av de franska vetenskapliga instrumenten till en högre nivå än vad den tidigare varit på.

Den finländska Maupertuis-experten Osmo Pekonen fann Maupertuis kvadrant i Potsdam, Tyskland, i korridoren till observatoriet vid Leibniz-institutet. Bild: Veli-Markku Korteniemi.

Kvadranten siktades alltid noga på siktmärkets mittpunkt. Alla forskare på mätplatsen gjorde sina egna observationen och antecknade dem. Därefter räknades medeltalet på observationerna.

Även höjdskillnader mellan bergen iakttogs i mätningarna och vinklarna ”reducerades horisontellt”, dvs. triangelnätet omformades matematiskt till samma nivå.

Teckningen illustrerar storleken av en kvadrant med en radie om två fot.

Sektorn – mäter breddgraden

Sektorn eller zenitsektorn anlände till Torneå direkt från England efter expeditionen i slutet av augusti 1736.

Den hade tillverkats av den meriterade engelska tillverkaren av mätinstrument och ledamoten i Royal Society, George Graham (1673–1751). Maupertuis hade bekantat sig med Grahams instrument i London på sin studieresa cirka tio år tidigare.

George Graham.

Le Monnier beskrev sektorn som ”ett av de vackraste astronomiska instrumenten som någonsin beskådats.”

Sektorns radie var cirka nio fot dvs. nästan tre meter lång (cirka 292 cm). Den var stor och tung och för att bära den behövdes fyra par armar. Sektorn hade en 12 tum hög (cirka 390 cm), tung pyramidformad ställning.

Zenit-sektorn är ett stort mätinstrument. Att transportera den med båt från Torneå till Pello var mycket mödosamt.

Med sektorn skulle man mäta gradskillnaden mellan mätpunkterna i Torneå och Pello. Den skillnaden tog man reda på genom att mäta vinkeln till samma stjärna med zenitsektorn både i Torneå och Pello.

Som fixstjärna hade expeditionen valt δ- eller deltastjärnan i Drakens stjärnbild. Stjärnan korsade meridianen nära zenit, himlavalvets högsta punkt. Man kunde dessutom se stjärnan bra både i Pello och Torneå.

Mätningarna med sektorn gjordes som en arbetsgrupp. Den första observerade pendeln, den andra hanterade teleskopet och den tredje läste mikrometern som fästs på teleskopet.
För att säkerställa mätresultaten bytte man uppgifter dagligen.

Mätningarna upprepades så att mätresultatet kunde göra så noggrant som möjligt. Variationen mellan olika mätningar var endast 2–3 sekunder.

Skillnaden i latitud mellan trianguleringskedjans yttersta ändpunkter, Pello och Torneå, beräknades genom att mäta positionerna för en utvald fixstjärna. Genom att jämföra vinklarna mellan zenit och fixstjärnan fick man reda på den exakta positionen på meridianbågen.

Pendeln – mäter gravitationskraften

Sedan 1660-talet hade man vetat att pendelns rörelse påverkas av vilken breddgrad man befinner sig på.

När den franska astronomen Jean Richer (1630–1696) arbetade i Cayenne i Franska Guyana upptäckte han att hans pendelur inte höll tiden.

Senare framförde Isaac Newton (1642–1727) sin gravitationsteori baserat på Richers observation som bevis för att jordens medelpunkt befinner sig längre bort från Cayenne vid ekvatorn än t.ex. i Paris längre norrut.

Teckning av en arbetande Jean Richer i Cayenne. Pendeln kan ses på väggen i bakgrunden. Utdrag ur en gravyr av Sébastien Leclerc.

Maupertuis expedition hade med sig flera motsvarande pendlar som Richer hade använt för att observera gravitationskraften vid ekvatorn.

Under hösten 1736 utrustades ett rum i Korteniemis hus i Pello för mätningar med gravitationspendlar.

I rummets tak gjordes ett hål och på dess ställe byggdes en pelare i sten. Både teleskopet och pendlarna fästes i pelaren. Teleskopet användes för att bestämma pendlarnas svängningstid med hjälp av fixstjärnor.

Även om Newton hade använt Richers pendelobservationer för att räkna jordklotets tillplattningsgrad, kunde Maupertuis expedition använda pendelobservationerna endast för att komplettera sina geodetiska och astronomiska observationer.

Newtons gravitationsteori hade inte ännu då fått allmänt godkännande i Frankrike, vilket begränsade tillämpningen av gravitationsteorin i beräkningarna.

Outhiers teckning av Korteniemi-huset i Pello. I rummet markerat med bokstaven A på bilden gjorde man astronomiska mätningar med pendlar och teleskop.

Kittisvaaras observatorier – sektorns nordliga läge

Expeditionen konstruerade två observatorier på Kittisvaara. De var sin tids nordligaste observationsstationer.

Det stora observatoriet byggdes i en byggnad som köpts från Saukkolahusets gård (i Outhiers bok med namnet cotta, dvs. kåta), som Camus lät flytta till Kittisvaara. Det var en gårdsbyggnad i trä som var högre än huset, och användes enligt Outhier på vintern till exempel för att smälta snö som dricksvatten för husdjuren. Byggnaden flyttades till Kittisvaara i delar och byggdes om.

Zenitsektorn placerades i det stora observatoriet. I sin reseberättelse nämner Outhier hur sektorn övervakades noggrant. En medlem från expeditionen övernattade turvis i observatoriet och övervakade det dyrbara instrumentet.

Dessutom konstruerade man på berget ett annat, något mindre observatorium. I det gjorde man mätningar med Grahams pendel samt med ett instrument som användes för att fastställa meridianens riktning i förhållande till trianglarna. Instrumentet hade placerats exakt på siktmärkets plats på Kittisvaara.

Observatorierna som byggts på Kittisvaara kan ses i bakgrunden av porträttet av Maupertuis. Detalj av målningen.
Kittisvaaras observatorier är avbildade i Outhiers teckning av Korteniemi-huset. Detalj av teckningen.

Torneås observatorier – sektorns sydliga plats

Även i Torneå byggdes ett observatorium i en liknande byggnad som i Pello. Observatoriet var beläget i Helanders hus, där Le Monnier och Celsius bodde. För sektorn byggde man en stadig grund av sten. I byggnadens tak gjordes ett hål.

Till skillnad från Pello gynnade vädret forskarna i Torneå och de gjorde mätningar flera dagar i sträck från och med sista dagen i oktober.

Förutom observatoriet i Helanders gårdsbyggnad behövde expeditionen en andra station där de kunde observera horisonten. Därför lät de bygga en liten byggnad vid Torneälvens strand. Där gjorde de mätningar med meridianens mätanordning, pendel och kvadrant.

Observatoriet som byggdes för sektorn var inrymt i gårdsbyggnaden till Helanders hus. Helanders hus är markerat med rött på kartan. Platsen för det mindre observatoriet som byggts på älvstranden är markerat på kartan med en vit cirkel.
Källor:

Encyclopedia.com, författare Daumas, Maurice : https://www.encyclopedia.com/science/dictionaries-thesauruses-pictures-and-press-releases/langlois-claude

Karttunen Hannu, Ursa och Tuorlas observatorium, https://www.astro.utu.fi/zubi/astro.htm

Maupertuis, Pierre Louis Moreau de. “Maan muoto”. Maan muoto ynnä muita kirjoituksia Lapista. Red. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, 2019 (orig. 1738).

Outhier, Réginald. Matka Pohjan perille. Maupertuis-stifltelse och Väyläkirjat, 2011 (orig. 1744).

Pekonen, Osmo. “Esseitä. Viisi akateemikko Lapissa”. Maan muoto ynnä muita kirjoituksia Lapista. Red. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, 2019.

Pekonen, Osmo och Stén Johan. “Geodeettiset mittauslaitteet”. Maan muoto ynnä muita kirjoituksia Lapista. Red. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, 2019.

Terrall, Mary. Maupertuis. Maapallon muodon mittaaja. Översätt. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, Tornio, 2015 (orig. 2002).

Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Jean_Richer

Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Julien_Le_Roy


Historia