Tästä on kyse

Lähes 300 vuotta sitten Tornionlaaksossa tehtiin tieteen historiaa. Joukko ranskalaisia akateemikkoja saapui Pohjolaan. Heidän tehtävänään oli mitata maapallon muoto. Samalla he taltioivat päiväkirjoihinsa kuvauksia paikallisesta elämänmenosta.

Matkakertomukset vievät historiaan

Matkalaisten muistiinpanoista syntyi seikkailullinen tieteellinen teos Maan muoto (La Figure de la Terre, 1738) ja matkapäiväkirja Matka Pohjan perille (Journal d’un voyage au Nord, 1744).

Ensimmäisen kirjoitti retkikunnan johtaja, akateemikko Pierre Louis Moreau de Maupertuis. Teos on tieteellisen raportin ja matkakertomuksen sekoitus. Jälkimmäisen kirjoitti ja kuvitti retkikunnan jäsen, pappi Réginald Outhier.

Teosten ansiosta pääsemme nykyäänkin ranskalaisten tutkimusmatkailijoiden jalanjäljille 1730-luvun Tornionlaaksoon.

Onko maapallo mandariinin vai sitruunan muotoinen?

1700-luvun alussa maapallon muodosta oli kilpailevia teorioita ja muun muassa sitrushedelmiä käytettiin havainnollistamaan eri näkemyksiä.

Yksinkertaistetusti kyse oli kartesiolaisen ja newtonilaisen luonnontieteen välisestä kiistasta. Ranskalaisen filosofi ja matemaatikko René Descartes’n (1596–1650) ajatteluun pohjautuvan näkemyksen mukaan maapallo suippeni navoiltaan sitruunan tavoin.

Englantilaisen fyysikko ja matemaatikko Isaac Newtonin (1643–1727) painovoimateorian mukaan maapallo painui navoiltaan kasaan kuten mandariini.

Ranska halusi menestystä tieteissä ja merenkulussa

Jotta kiistaan saataisiin ratkaisu, Ranskan kuninkaallinen tiedeakatemia lähetti vuonna 1735 retkikunnan Etelä-Amerikkaan päiväntasaajalle ja vuotta myöhemmin toisen pohjoiselle napapiirille Tornionlaaksoon.

Retkikunnat mittaisivat meridiaanikaaren yhden asteen pituuden. Jos se olisi napapiirillä pitempi kuin Ranskassa ja päiväntasaajalla, maapallo olisi litistynyt navoiltaan.

Maapallon muodon mittaaminen oli Ranskalle sekä arvovaltakysymys että käytännön asia. Siirtomaa- ja kauppamerenkulku hyötyi entistä tarkemmista merikartoista. Ranskan kuningas Ludvig XV oli valmis panostamaan astemittaukseen.

Tutkimuksia napapiirillä

Kahdeksanjäsenistä pohjoisen retkikuntaa johti matemaatikko ja tähtitieteilijä Pierre Louis Moreau de Maupertuis (1698–1759).

Retkikunta kulki vuodenpäivät Tornion ja Pellon välisillä vaaroilla tehden geodeettisia mittauksia aikansa parhaimmilla tutkimusvälineillä.

Paikallisten avulla retkikunta rakensi vaaroille tähtäysmerkkejä ja kolmiomittausketjun kesällä ja syksyllä 1736. Vaaroilta kaadettiin puita, koska merkiltä toiselle piti olla näköyhteys.

Tutkijat jakaantuivat ryhmiin ja kulkivat edestakaisin mittauspisteiden väliä. Mukana oli aina iso joukko paikallista apuvoimaa. Askelia, ulkona nukuttuja öitä ja läpsittyjä sääskiä kertyi.

Kolmiomittaus perustuu trigonometriaan

Kolmiomittaus oli vakiintunut kartografian menetelmäksi 1500- ja 1600-luvuilla. Kun kolmioketjun yhden kolmion yhden sivun pituus – perusviiva – tunnetaan, loput voidaan laskea trigonometrisesti mittaamalla sivujen välisiä kulmia.

Kulmien mittaamiseen käytettiin kvadranttia.

Maupertuis’n retkikunta mittasi ketjun perusviivan Tornionjoen jäällä Ylitornion kohdalla. Työ tehtiin joulukuussa kovilla pakkasilla.

Mittauksessa käytettiin noin 10 metrin pituisia puukeppejä, joita asetettiin jäällä peräjälkeen noin 14 kilometrin matkan verran.

Aste mitataan tähtien avulla

Kun kolmiomittausketju oli rakennettu kesällä ja sen avulla mitattu Tornion ja Pellon välinen etäisyys, oli aika siirtyä tähtitaivaalle.

Syksyllä 1736 Tornioon ja Pelloon rakennettiin observatoriot. Niissä tutkijat mittasivat zeniittisektorilla pisteiden sijainnin meridiaanikaarella. Kiintotähtenä käytettiin Lohikäärmeen tähtikuvion δ- eli deltatähteä. Näin laskettiin kolmioketjun päiden välinen aste-ero.

Kun asteen pituus oli mitattu, sitä voitiin verrata vastaavaan mittaukseen Ranskassa.

Prosessi voi kuulostaa yksinkertaiselta, mutta tuon ajan olosuhteissa se ei sitä ollut. Jo isojen ja arvokkaiden instrumenttien kuljettamisessa mittauspisteille oli oma työnsä. Tornionjoki oli retkikunnan onneksi kelpo kulkuväylä.

Tärkeä tieteellinen saavutus

Tornionlaakso toimi tieteen historian näyttämönä, kun retkikunta ensimmäisenä maailmassa todisti kokeellisesti maan olevan navoiltaan litistynyt. Mittaus vahvisti Newtonin painovoimateorian oikeaksi.

Seuraava merkittävä kolmiomittaushanke Suomessa oli Struven ketjun mittaukset vuosina 1830–1855. Jäämereltä Mustallemerelle kulkevassa ketjussa käytettiin Tornionlaakson osalta samoja pisteitä, joita Maupertuis’n johtamissa mittauksissa 100 vuotta aikaisemmin.

Kolmiomittaustekniikka oli käytössä 1980-luvun lopulle asti. Suomen Maanmittauslaitos yhtenä ensimmäisistä maailmassa otti käyttöönsä GPS-satelliittipaikannuksen vuonna 1986.