История географических карт

Генерал Рой тридцать пять лет прослужил военным инженером. Ему приходилось составлять карты и планы еще в то время, когда инженеров не считали джентльменами и не включали в армейские списки. В 1747 г. он участвовал в претворении в жизнь плана герцога Кумберлендского по усмирению шотландских кланов. Первым шагом должно было стать составление карты горной Шотландии и проведение топографической съемки для строительства сети дорог, которыми планировалось соединить отдаленные районы Шотландии с остальным миром. Рой стал инженером в 1755 г.; через четыре года он уже капитан инженерного корпуса, а в 1783 г. – директор и подполковник инженерного корпуса, а также генерал-майор регулярной армии.

Генерал Рой любил проводить топографическую съемку и свято верил в карты и их роль в военном деле. Шотландское восстание 1745 г. и битва при Каллодене в следующем году убедили правительство в необходимости исследования и картирования недоступной горной Шотландии. После заключения договора в 1763 г. британское правительство впервые задумалось о том, что стоило бы, пожалуй, провести за государственный счет общую топографическую съемку Британии по образцу французской. Руководить такой съемкой должен был бы Рой, но, как он сам говорил, сначала нужно было обеспечить прочный мир на всей территории страны. Прошло двенадцать лет, и ничего не изменилось. Из-за американской войны [35] проект отложили и до 1783 г., когда был подписан и скреплен печатями мирный договор, ничего официально не предпринималось. Пока же генерал Рой носился по стране, когда было время, изучал очертания земель и прикидывал расположение базисных линий. В 1783 г. он ради собственного удовольствия проложил базисную линию длиной 7744,3 фута через поля от Джуз-Харпа возле Мэрибона до Блэк-Лейна возле Панкраса. Одновременно он определял положение шпилей и других заметных ориентиров в окрестностях Лондона по отношению к Королевской обсерватории. Рой хотел, во-первых, мягко напомнить общественности, и в особенности британским чиновникам, о забытом проекте 1763 г., а во-вторых, проверить точность топографических съемок, которые проводили в Лондоне и окрестностях «любители астрономии». Он уже прикидывал, не представить ли в общество работу с напоминанием и не подтолкнуть ли немного ученых в отношении съемки, как вдруг – смотри-ка! – пришел «Мемуар» от Кассини. Когда же сэр Джозеф Бэнкс предложил генералу Рою провести съемку от Лондона до Дувра, тот с готовностью согласился. Кто знает, может быть, это приведет к созданию общей карты Британии, о которой он так давно мечтал.

35

Война американских колоний за независимость.

Первым шагом в проведении топографической съемки от Лондона до Дувра стало построение точно вымеренной базисной линии. 17 апреля 1784 г. генерал Рой повез делегацию в составе сэра Джозефа Бэнкса, мистера Генри Кавендиша и доктора Чарлза Благдена посмотреть на пустошь Хаунслоу-Хит, удобно расположенную по отношению к Лондону и Королевской обсерватории в Гринвиче. Пустошь эта была необычайно ровной, и единственное, что с ней необходимо было предварительно сделать, – это очистить от многочисленных кустов дрока и муравейников. Генерал Рой предпочел отрядить на эту тяжелую работу не гражданских рабочих, а команду военных – как для того, чтобы уменьшить стоимость операции, так и для обеспечения максимальной сохранности точных инструментов.

Как только договорились о месте, Рой заказал у мастера-инструментальщика Джесса Рамсдена лучшую мерную цепь, какую только можно изготовить, длиной ровно в 100 футов. Пока Рамсден работал над изготовлением цепи, Рой с помощниками занялся поисками наилучшей древесины хвойных пород (ели или сосны). Им нужен был, по возможности, брус из белой новоанглийской сосны; ее древесина обычно имеет ровные волокна, она легче и меньше склонна коробиться, чем древесина любой другой сосны. Они обнаружили такое бревно – старую корабельную мачту – на королевской верфи в Дептфорде, однако, когда начали пилить, оказалось, что она вся изрешечена картечью и не годится в дело. Наконец выбрали брус шотландской сосны и изготовили из него три рейки длиной 20 футов 3 дюйма сечением 2 на 1,25 дюйма с наконечниками из колокольной бронзы. Рейки выравнивали и полировали так же тщательно, как прецизионные инструменты, поскольку предполагалось, что с их помощью можно будет проверять расширение и сжатие стальной мерной цепи, вызванное перепадами температуры. Рой был очень доволен ими. Он гордился также своей линейкой, которая обладала почтенной родословной. Это была 42-дюймовая латунная линейка с дополнительной шкалой-верньером; она способна была измерять тысячные доли дюйма. Изготовил ее Джонатан Сиссон для Джорджа Грэхема, часовых дел мастера. Позже линейку купил другой мастер-инструментальщик, Джеймс Шорт, а генерал Рой, в свою очередь, приобрел ее на распродаже инструментов Шорта. Рой проверил ее по стандартной мере длины, хранившейся в Королевском обществе (при температуре 65 °F); длина линейки оказалась в точности правильной.

Редко когда в истории – если вообще такое бывало – можно встретить линию, которую измеряли бы с таким же тщанием, как базис на Хаунслоу-Хит. К первым грубым измерениям при помощи натянутого шнура приступили 16 июня 1784 г., а закончили измерения базовой линии общей длиной чуть больше пяти миль только в последний день августа. Линию надлежало измерить сначала при помощи мерной цепи мистера Рамсдена, затем при помощи деревянных реек; были все основания надеяться, что точность каждого из этих измерений составит тысячные доли дюйма. Каждый день цепь и рейки проверяли на расширение или сжатие; за температурными изменениями следили круглые сутки, а по ночам приборы защищали от воздействия температуры и влажности.

Максимум любви и заботы доставался мерным рейкам. Их хранили в специальных деревянных ящиках, тщательно укрепленных со всех сторон, и всегда держали под рукой термометр для проверки их температуры. Однако, несмотря на все предосторожности, вскоре рейки начали заметно менять длину под воздействием влажности воздуха; в конце двадцатичетырехчасового промежутка времени они иногда различались по длине на тридцатую долю дюйма. «Учитывая, сколько времени и труда было затрачено, чтобы получить то, что мы имеем все основания считать лучшими мерными рейками, которые когда-либо были изготовлены, – писал Рой, – было немалым разочарованием теперь узнать, что они настолько подвержены расширению и сжатию от влажного и сухого состояния атмосферы и не оставляют нам надежды на то, что мы сумеем с их помощью определить длину базиса с той степенью точности, на которую мы нацелились с самого начала». Было уже измерено больше половины базисной линии, когда Рой решил, что, как бы тщательно он ни вводил поправки на расширение и сжатие реек, результат все равно окажется недостаточно точным. По его расчетам, суммарная ошибка по всей длине базиса могла достичь по крайней мере двух футов – слишком много.

Рой почти уже решил попробовать мерные стержни из чугуна, когда на место работ заехал подполковник Колдервуд. Он предложил использовать стеклянные стержни, предпочтительно цельные. Идея Рою понравилась, и он заказал один такой на пробу, однако после нескольких попыток стеклодувы заявили, что сплошной стержень длиной двадцать футов и диаметром один дюйм они изготовить не смогут. В конце концов мистер Рамсден изготовил стержни для Роя из стеклянной трубки. Их делали очень тщательно и еще тщательнее измеряли по стандарту на протяжении всего периода работ. Стеклянные трубки хранились закрепленными в деревянных ящиках; измерения показали, что они сжимаются и расширяются не больше чем на 0,279 дюйма, причем их сжатие и расширение несложно предсказать, а следовательно, учесть. Сезон полевых работ приближался к концу, а задержек было множество, в частности место съемки нередко посещали важные лица, включая его величество короля, для которых нужно было каждый раз устраивать экскурсию. Возникла проблема и с пересечением старой римской дороги из Стейнса в Лондон – по дороге в обе стороны двигался бесконечный транспортный поток. По этим причинам от использования стальной мерной цепи пришлось отказаться, и топографы заканчивали съемку с одними только стеклянными мерными стержнями. 31 августа военный отряд был отпущен; Рой объявил коллегам, что длина базисной линии, после приведения к уровню моря и отбрасывания «некоторых бесполезных десятичных знаков», составила 27 404,7219 фута. Позже это число было немного уменьшено; после многочисленных поправок оно было принято равным 27 404,0137.

Между предварительной съемкой на Хаунслоу-Хит и началом прокладки триангуляционного ряда от Лондона к Дувру прошло почти три года. На этот раз в задержке невозможно было обвинить правительство; напротив, причиной ее стал «инструмент». Рой безуспешно пытался сохранить терпение. «Невозможно было предвидеть, – писал он, – что почти три года пройдет, прежде чем, даже в этой стране, можно будет раздобыть инструмент для измерения углов». Дело, однако, обстояло именно так. Очевидно, железный квадрант Пикара, оборудованный зрительными трубами, был недостаточно хорош для Роя и его коллег; они заказали мистеру Рамсдену инструмент другого рода. Прибор, изготовленный в согласии с жесткими требованиями заказчиков, обладал бы бесконечными возможностями. Инструмент должен был представлять собой комбинацию меридианной трубы для измерения вертикальных углов и градуированного круга (вместо квадранта), также снабженного зрительной трубой для измерения горизонтальных углов. Главный аргумент в пользу превосходства его над инструментом Пикара – способность измерять доли угловой секунды; но именно проблема точности доставила мистеру Рамсдену немало мучений.

Весной 1787 г. Рамсден объявил, что заказанный инструмент вот-вот будет готов, в Королевском обществе царило сильное возбуждение. Доктор Благден отложил запланированную поездку на отдых в Германию, а сэр Джозеф Бэнкс начал через французского посла, маркиза де Кармартена, переписку с Французской академией относительно деталей совместной операции по съемке через пролив и о том, что именно должны сделать при этом французские ученые. Тем временем генерал Рой не позволял никому из коллег забыть о том, что, хотя предстоящие события важны и сами по себе, главная и окончательная цель «всегда считалась еще более важной природы, а именно заложить фундамент для генеральной топографической съемки Британских островов». Готовясь к будущим сезонам, он составил карту предполагаемого расположения треугольников со сторонами от 12 до 18 миль от Гринвича до побережья, с одного берега на другой через пролив, и серии треугольников на французской стороне в окрестностях Кале и Дюнкерка.

31 июля 1787 г. мистер Рамсден наконец доставил заказчикам «этот любопытный инструмент» для измерения углов треугольника, и его немедленно установили в пункте наблюдений, оборудованном в хэмптонской богадельне. В Королевском обществе царило ликование. Рой описывал инструмент как «огромный теодолит, великолепно изготовленный, имеющий в особенности то преимущество, которого не имеют обычные теодолиты, что его меридианную трубу можно тонко настраивать посредством разворота на креплениях; то есть ее можно перевернуть вниз головой, точно так же, как это делают с пассажными инструментами в стационарных обсерваториях». В основе своей инструмент представлял собой градуированный латунный круг три фута в диаметре; он был снабжен множеством приспособлений для тонкой настройки подвижных частей и обещал наилучшую возможную точность наблюдений. Он был оборудован двумя ахроматическими зрительными трубами с фокусным расстоянием 36 дюймов, с двойными стеклами объектива и с апертурой 2,5 дюйма. Ось меридианной трубы была свободной, и к ней под углом в 45° (к лучу зрения) был прикреплен перфорированный «иллюминатор», который должен был во время ночных наблюдений отражать на волосяное перекрестье (филярный микрометр) свет небольшой лампы. В раму инструмента были вделаны фонари большего размера для освещения лимба – градуированного латунного круга. Инструмент вместе со всеми приспособлениями весил около 200 фунтов. Это было чудесное произведение рук человеческих и точный механизм, если таковые вообще могут существовать, однако насколько хорошо он способен работать в действительности, только еще предстояло узнать.

Надежды, возлагаемые на этот инструмент, взлетели чрезвычайно высоко. Рой и его ассистенты были уверены, что, работая с такими большими треугольниками, впервые смогут измерить даже их сферический избыток. Все топографы хорошо знали, что на сферической или сфероидальной поверхности сумма углов треугольника всегда превышает 180 градусов, причем размер избытка пропорционален длине сторон треугольника. Однако французы, скажем, работали с относительно маленькими треугольниками и сферический избыток их не поддавался измерению. В отношении сферического избытка Роя ожидало разочарование, так как, «несмотря на высокое качество нашего инструмента, – как он позже писал, – и наши старания в его как можно более тщательном использовании, нам часто не удавалось выявить сферический избыток, а иногда суммы даже оказывались слегка недостаточными». Он всячески экспериментировал с инструментом, например менял нулевую точку, чтобы попытаться добиться большей точности, но реальная форма Земли все еще вызывала серьезные сомнения, как и размер сферического избытка, который можно было ожидать при измерениях, так что в конце концов Рой решил, что измерять его – дело безнадежное, и отказался от этой мысли. Кроме того, на побережье ждали «французские джентльмены».