Инструменты для съемки местности

Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский

Источник: Справочная книжка для путешественников. Наставления, руководства и программы для наблюдения и собирания коллекций и сведений в путешествиях: по топографии и астрономическому определению пунктов, геологии, метеорологии, ботанике, зоологии, антропологии. Составлена Ю.Шокальским, проф. К.Богдановичем, проф.А.Воейковым, Б.Чайковским, Л.Бородовским, И.Палибиным, П.Шмидтом и Талько-Гринцевичем. Издание Картографического Заведения А.Ильина. С.-Петербург, Пряжка, 5.  1905 г.

 

Съемка местности

Составил John Coles, редакция и дополнения Ю. М. Шокальского

Предварительные сведения

Путешественник, намеревающийся произвести съемку в неисследованной еще стране, должен прежде всего ознакомиться с употреблением и проверкой инструментов, которыми ему предстоит работать. Ему должны быть известны основы прямолинейной тригонометрии и те отделы практической астрономии, которые необходимы при определении географических широты и долготы. Хотя его путевой журнал, быть может, и без этого может доставить географам драгоценные сведения, тем не менее, без предварительной подготовки ему едва ли удастся составить даже схематическую карту страны, по которой он путешествует, равно как извлечь всю возможную выгоду из нижеследующих указаний, так как большая часть того, о чем в них говорится, будет недоступна его пониманию. Приобретение необходимого запаса знаний не составляет, впрочем, серьезных затруднений: нескольких недель прилежных занятий под надлежащим руководством и при помощи нижеследующих страниц, в большинстве случаев будет вполне достаточно для того, чтобы подготовить его к производству полезных работ по географии. Ввиду всего вышесказанного само собой понятно, что настоящий отдел «Справочной книжки для путешественников» написан возможно элементарно с целью служить только введением к учебникам низшей геодезии или практической астрономии, отнюдь не делая изучение последних излишним.

Гипсотермометр — (ф. 3) прибор для определения высот. Прибор для определения точки кипения состоит из термометра А, обыкновенно разделенного от 85° до 103° Ц (когда имеются в виду поднятия на очень значительные высоты, то должно нарочно заказать термометры с более длинными шкалами), спиртовой лампочки В, которая ставится на дно латунной трубки С, поддерживающей кипятильник D и складной трубки Е, наглухо приделанной к крышке кипятильника. Термометр вставляется в трубку Е так, чтобы резервуар его был несколько выше поверхности воды, отнюдь не касаясь последней, и поддерживается в этом положении каучуковой пробкой F. Пар проходит из кипятильника в трубку Е и выходит через отверстие G. Этот инструмент укладывается для путешествия следующим образом: вынимают термометр и помещают его в латунный футляр, выложенный изнутри резиной, а с обоих концов, сверх того, еще ватой; сдвигают трубку Е и вкладывают ее узким концом в кипятильник D, в который она должна вполне входить; затем вынимают лампу В, навинчивают сверх светильни крышу и ставят обратно в С. Весь прибор укладывается в жестяную, цилиндрическую коробку, 6 дюйм. в длину и 2 дюйм. в диаметре. (Гораздо удобнее гипсотермометры типа Бодена с кипятильником в деревянных ящиках; тогда на ветру наблюдать удобнее. Такой прибор изображен на фиг. 4. Подобные приборы можно купить у Бодена в Париже, у Фуса в Берлине, у Мюллера в С.-Пб; следует брать малые размеры, а не большие, они удобнее в пути. Ю. Ш.).

Употребление термометра для определения точки кипения. Сняв с прибора трубку Е, наливают в кипятильник D воды, непременно дистиллированной, и лишь в крайнем случае снеговой или дождевой, примерно до ¼ и устанавливают инструмент, как показано на прилагаемом чертеже (фиг. 3), особенно наблюдая за тем, чтобы термометр находился близ воды, но не касался ее и был бы всегда на одинаковом от нее расстоянии. Затем зажигают спиртовую лампочку; как только закипит вода и пар, поднимаясь по трубке Е, будет нагревать термометр и ртуть в нем будет подниматься; затем, когда ртуть остановится, отсчитывают термометр; в то же время записывают температуру воздуха в тени по обыкновенному термометру. Это поверяется еще раз для верности; второй опыт должен быть одинаков с первым, но прежде чем кипятить второй раз, надо дать прибору несколько остыть.

Если путешественник посещает страну с очень значительными высотами, то он при покупке прибора должен требовать термометров, допускающих определение больших высот, чем те, для которых они обыкновенно изготовляются, и следить за тем, чтобы лампа могла вместить достаточное количество спирта, так как часто ее делают слишком малою. Очень полезно иметь для защиты от ветра складной экран из жести; при чрезвычайно низких температурах он даже необходим, так как иначе жар будет слишком быстро относиться в сторону и вода не будет кипеть, как следует. 

Анероиды. Общий вид анероида известен и не требует специального описания; это превосходный инструмент для определения относительных высот, но для абсолютных его должно сравнивать с гипсотермометром вследствие крайней изменчивости его поправки; при постоянных сравнениях такого рода он вполне пригоден для измерения высот, не превосходящих 8000 фут., но при больших высотах на его показания, вообще говоря, нельзя полагаться. Его должно отсылать для испытания и определения поправок в Физическую Обсерваторию до и после путешествия, кроме того, во время самого путешествия надо пользоваться каждым удобным случаем для сравнения его с ртутным барометром на местных метеорологических станциях и при каждом наблюдении гипсотермометра не упускать отсчитывать и анероид.

 

Фиг. 3. Обыкновенный гипсотермометр

Фиг. 4. Гипсотермометр типа Бодена

 

В большинстве случаев анероиды, дающие сперва совершенно правильные отсчеты, при низких давлениях дают показания значительно отличающиеся от показаний ртутных барометров и потому имеют более или менее значительные положительные или отрицательные поправки. Эти поправки у хороших инструментов достаточно постоянны, хотя часто изменяются в большей или меньшей степени, когда инструмент в течение некоторого промежутка времени подвергался низким давлениям или тряске.

Анероиды требуют почти такой же осторожности в обхождении, как хронометры; поэтому их должно носить так, чтобы они не болтались и не подвергались тряске в карманах. Если они карманные, то их удобно носить в специально для них сделанных карманах.

Измерение высот с помощью анероида. Для определения разности высот двух пунктов желательно иметь два инструмента и производить отсчеты на обеих станциях одновременно, однако часто это бывает невозможно, и тогда наблюдения должно располагать следующим образом: отсчитать анероид и определить температуру воздуха в тени на низшей станции; проделать то же на верхней станции и вторично на нижней, по возвращении на нее; однако, прежде чем произвести этот последний отсчет, должно подождать, пока анероид вполне придет в положение равновесия; эта предосторожность необходима ввиду того, что спуск всегда оказывает на него большее или меньшее влияние.

При наблюдениях анероид должно всегда держать в горизонтальном положении; простое изменение положения у большей части анероидов чувствительно изменяет показания. Как только откроют футляр анероида, необходимо отсчитать по термометру при инструменте его температуру, потом — сам анероид, и затем температуру окружающего округа.

При оставлении пункта, на который не рассчитывают больше возвратиться, должно отсчитать анероид и термометр в тени; в пределах одного суточного перехода разность между показанием анероида в каком-либо месте и показанием в точке отправления дает приближенную разность высот этих пунктов, несмотря на некоторое изменение в состоянии атмосферы. Впрочем, это способ грубый, могущий служить только для решения вопроса, поднимался ли или опускался путь при некотором переходе по холмистой местности.

Ртутный барометр Паррота. Остов прибора составляет деревянная доска MN, служащая в одно время и половиной футляра барометру (фиг. 5). Трубка барометра прикреплена к доске MN, внизу которой приделан железный резервуар для ртути L. Резервуар L в разрезе изображен на фиг. 6, внизу его есть горизонтальная перегородка pq и в ней два отверстия, одно для трубки барометра, другое же с закрывается во время переноски инструмента конической пробкой на стержне r или особым краном с ручкой снаружи резервуара L. Шкала барометра mn (фиг. 5) латунная, ее можно передвигать зубчаткой S вверх и вниз; внизу шкала mn снабжена цилиндриком (фиг. 6) а, внутри которого свободно ходит стержень костяного поплавка b, плавающего на поверхности ртути в резервуаре L. На стержне b есть горизонтальная черта, такая же и на цилиндре а; эти черточки перед началом наблюдения совмещаются, передвигая шкалу mn винтом р' К, есть кольцо для отчета положения края мениска ртути в трубке, около него сделан верньер, позволяющий отсчитывать 0,1 мм., кольцо К передвигается по шкале рукою. Чтобы барометр висел во время наблюдения отвесно, в Н сделан отвес, а выше в t есть термометр для определения температуры ртути барометра. Вторая доска, накрывающая коробкой первую MN, служит крышкою, а все вместе вкладывается в кожаный чехол.

Для перевозки барометр наклоняют так, чтобы вся барометрическая трубка наполнилась ртутью, при этом и резервуар L должен быть полон ртути; если ее мало, то ее приливают туда. Потом отверстие С закрывают пробкой r или краном, сливают остаток ртути из резервуара L прочь, в запасную банку, оборачивают барометр резервуаром вверх и так и возят его, чтобы воздух не попал в трубку.

Барометр Фуса. Барометр системы Фуса есть собственно барометр Фортена, улучшенный и более удобно устроенный для перевозки и переноски в путешествии. Это барометр резервуарный с подвижным дном, имеющим назначение поднимать уровень ртути в резервуаре. Стеклянная трубка барометра заключена в трубку АВС (фиг. 7) желтой меди, имеющую вверху два сквозных прореза для наблюдения положения мениска столба ртути. Особое кольцо, надетое снаружи на эту часть трубки, служит для наведения его на края мениска, а особый верньер при нем дает возможность отсчитывать до 0,1 мм. Другое кольцо охватывает трубку АВС ниже; к нему прикрепляются три медных прута, служащие треногою; в пути они отвинчиваются и укладываются в чехол рядом с барометром.

Резервуар EHF стеклянный, также заключен в широкую, медную трубку с просветами вверху, чтобы можно было видеть поверхность ртути в резервуаре. Дно резервуара сделано из кожи и опирается на колец винта D; его можно опускать и поднимать. В новейших приборах этот винт D заменен просто вращающимся дном цилиндра, навинчивающегося снаружи на внутреннюю трубку с просветами.

     

Фиг.5. Барометр Паррота.

Фиг.6. Ртутный резервуар барометра Паррота.

Фиг.7. Барометр Фуса

Фиг.8.

Шкала нарезана на трубке АВ, а нуль ее считается у конца острия иглы S. Таким образом возможно всегда установить поверхность ртути с резервуаром так, чтобы она касалась конца острия, тогда барометр готов к отсчету и остается установить верхнее кольцо и отсчитать деления. На чертеже 8 изображено положение этого кольца, мениска ртути и верньера со шкалою; при данном положении отсчет будет = 760, 2 мм.

Когда барометр надо приготовить к наблюдению, то устанавливают его в следующем порядке:

Сперва вынимают из кожаного футляра три металлические ноги и затем, вынув барометр, укрепляют их в кольце, внутри которого он карданически подвешен. Потом осторожно отвинчивают самый резервуар, пока ртуть в нем не подойдет к нулю шкалы. Тогда, отсчитав термометр при барометре, отсчитывают верхний индекс, подвигая его до совпадения края кольца с мениском верхнего конца столба ртути.

Уборка барометра производится в обратном порядке.

Чтобы убрать барометр, надо сперва поднять ртуть в резервуаре, вращая винт D или дно резервуара; затем осторожно наклоняют барометр, подвинчивая дно, так чтобы нижний конец барометрической трубки не оголялся и пока, наконец, винт или особый штифт на пружине в дне не упрется в края трубки и не запрет ее, при этом вся Торичеллиева пустота будет уже заполнена ртутью; тогда окончательно оборачивают барометр резервуаром вверх и он готов к переноске.

Секстан. Принцип, лежащий в основе секстана, тот, что угол между первым и последним направлениями луча, дважды отразившегося в одной и той же плоскости, равен двойному углу наклонения отражающих поверхностей друг к другу. По этой причине дуга, служащая для измерения этого угла, должна быть разделена на двойное число градусов, против того, сколько ей на самом деле соответствует. Этим прибором можно измерять углы, лежащие в каких угодно плоскостях, но не превышающие известного предела.

На прилагаемом чертеже (фиг.9) видны различные части секстана.

А есть плоское зеркало, называемое главным, оно вделано в оправу и прикреплено в центре инструмента перпендикулярно к его плоскости.

Фиг.9. Секстан

Главное зеркало движется вместе с алидадой ВС, конец которой С скользит вдоль дуги (лимба) EF с делениям на градусы (на серебряной или лучше платиновой пластинке, врезанной в дугу) от 0° до 150°; каждый из этих градусов разделен, смотря по радиусу инструмента, через 10' или 20', которые при помощи верньера D дают возможность отсчитывать соответственно 10" или 20"; деления на верньере продолжены несколько в противоположную сторону от нуля т. е. к F и образуют так называемую дополнительную дугу. Алидада может быть закреплена с помощью зажимного винта G, который должно освобождать, когда желают передвинуть индекс на большое расстояние вдоль дуги. Для сообщения малых движений, необходимых при точном измерении углов, служит микрометрический винт H, прикрепленный к алидаде и действующий только, когда последняя закреплена зажимным винтом.

J есть неподвижное плоское зеркало, нижняя половина которого, ближайшая к корпусу инструмента, посеребрена, а верхняя оставлена прозрачной. Оно называется малым зеркалом и должно стоять перпендикулярно к плоскости инструмента, и быть так установлено, чтобы его плоскость была параллельна плоскости большого зеркала, когда индекс верньера совмещен с 0° делением дуги лимба, это достигается при помощи винта К. (Форма и положение этого винта бывают очень различны в различных секстанах: во многих установка производится двумя винтиками, находящимися за зеркалом).

L и M цветные стекла, различной степени густоты; они могут быть помещены вращением перед большим или малым зеркалами для того, чтобы умерить силу света, когда наблюдаются яркие предметы, как, например, солнце. N есть лупа, поддерживаемая вращающейся ручкой О; она служит для отсчитывания делений дуги и верньера. Труба Т вставлена в двойное кольцо R, так устроенного, что оно допускает установку линии коллимации: это кольцо приделало к подъемному винту S, который можно до тех пор поднимать или опускать, пока оба изображения, видимое непосредственно и через отражение, не будут одинаково ярки. U — рукоятка, снабжаемая иногда латунным центром с отверстием, дающим возможность прикрепить инструмент к штативу.

Поверка. Она сводится к следующим трем действиям:

1) К установке большого зеркала перпендикулярно к плоскости инструмента.

2) К установке малого зеркала перпендикулярно к плоскости инструмента и параллельно большому зеркалу, когда индекс указывает на 0°.

3) К приведению оси трубы в плоскость, параллельную плоскости инструмента, в которой движется индекс.

1-ое действие. Оно всецело лежит на обязанности механика, изготовляющего инструмент, и будучи раз исполнено, может прийти в беспорядок только от удара или падения инструмента, против чего должны быть приняты всевозможные предосторожности. Тем не менее, не мешает наблюдателю при случае проверить инструмент следующим образом: установив индекс на 60° и держа секстан в левой руке, правой осторожно двигают алидаду взад и вперед и в то же время смотрят несколько сбоку в большое зеркало; если при этом окажется, что изображение дуги в зеркале составляет точное продолжение самой дуги, то зеркало стоит правильно, в противном случае — нет. Если уклонение велико, то секстан в данное время бесполезен, если — мало, то ошибку можно устранить посредством особых винтиков, иногда имеющихся позади зеркала; но лучше не трогать их, так как неопытный наблюдатель легко может сделать хуже, чем было.

Человек, вполне знающий инструмент, может вынуть оправу и легкими ударами молотка достичь желаемой перпендикулярности; вставляя зеркало обратно в инструмент, можно для достижения полной точности подложить под него в случае надобности кусочки бумажки. Даже значительную ошибку можно таким образом исправить, но этого, очевидно, нельзя достигнуть скоро.

2-ое действие. Ввинтив трубу, смотрят через нее и малое зеркало на солнце, или, лучше, звезду и передвигают индекс взад и вперед, в обе стороны от 0°, до тех пор, пока отраженное изображение в точности не покроет видимое непосредственно. Если этого не происходит и оно проходит вправо или влево от последнего, то малое зеркало не в порядке и тогда надо осторожно действовать винтом вверху зеркала, пока изображения не покроют в точности друг друга.

3-ье действие. Ввинчивают трубу накрепко в кольцо и поворачивают окуляр до тех пор, пока две из натянутых в фокусе трубы нитей не станут параллельны плоскости инструмента. Затем выбирают две звезды, отстоящие друг от друга не менее, чем на 90°, приводят их в точное совпадение на нити, ближайшей к плоскости инструмента; закрепляют алидаду и двигают секстан так, чтобы оба изображения пришлись на верхнюю нить; если после этого совпадение остается совершенным, то труба имеет правильное положение, если нет, то должно исправить его при помощи двух, стоящих вверху и внизу винтов двойного кольца, не забывая при этом освободить один, прежде чем закреплять другой: отпускать нужно тот винт, в сторону которого открывается совпадение.

Погрешность индекса или места нуля. Когда индекс стоит на нуле, то большое и малое зеркало должны быть параллельны и два изображения отдаленного предмета, напр. звезды, должны в точности совпадать; если этого нет, то можно исправить неправильность вращением винта К при малом зеркале. Если же этого не делать, то останется ошибка в начале делений, так называемая погрешность индекса. Так как ее величину легко определить и влияние ее на все углы одно и то же, то обыкновенно допускают существование этой ошибки и уничтожению этой погрешности предпочитают введение ее в виде поправки в вычисление.

Определение места нуля по звездам. Устанавливают индекс на 0°, ввинчивают трубу и, действуя микрометрическим винтом, приводят в совпадение оба видимых в трубу изображения звезды; соответствующий отсчет дуги и будет место нуля или погрешность индекса. Ее должно брать с плюсом, когда отсчет приходится вправо от нуля, с минусом, когда — влево.

По солнцу. Закрепляют индекс на 30' влево от нуля и смотрят в трубу на солнце; изображения будут почти касаться; действуя микрометрическим винтом достигают совершенного касания и делают отсчет. Затем устанавливают индекс на 30' вправо от нуля, как раньше достигают касания изображений и снова отсчитывают верньер. Полуразность обоих отсчетов и будет погрешность индекса.

Примеры:

 

1-ый отсчет	33' 10''	1-ый отсчет	29' 30''
2-ой отсчет	29' 30''	2-ой отсчет	33' 10''
	3 40		3 40
Погрешность индекса вычитать 1 50		Погрешность индекса прибавлять 1 50

 

Для неопытных наблюдателей заметим, что в виде контроля упомянутых наблюдений не мешает выводить ¼ суммы обоих отсчетов, которая должна быть равна указываемому в «Nautical Almanac» полудиаметру солнца на данное число.

Ошибка центрирования. Кроме упомянутых ошибок каждый секстан подвержен еще следующим:

1) ось вращения алидады не совпадает с центром дуги;

2) несовершенство делений дуги;

3)изгиб всего инструмента от неправильного расширения под влиянием солнечной теплоты;

4)от толчков и ударов может произойти изгиб различных частей корпуса инструмента или алидады и, следовательно, эксцентриситет между дугой и верньером. Совокупность этих ошибок обыкновенно называют «ошибкой центрировки».

Начальная величина ошибок 1 и 2 может быть определена только на Обсерватории. Ошибки 3 и 4, очевидно изменяются.

В хороших секстанах начальная величина ошибок 1 и 2 незначительна, но есть инструменты, в которых она довольно велика, а так как влияние ее при некоторых наблюдениях, напр. при измерении лунных расстояний, чрезвычайно усиливается, то путешественнику следует всегда определять эту ошибку перед отъездом в путешествие.

Карманный секстан. Карманный секстан основан на том же принципе, как и обыкновенный; он заключен в латунную коробку, имеющую в диаметре от 3 до 4 дюймов, а в глубину от полутора до двух дюймов.

Этот инструмент легок, очень удобен для перевозки и легко выверяется. Он точнее буссоли для измерения горизонтальных углов, так как даст возможность при помощи верньера отсчитывать с точностью до 1'. Им можно работать с лошади и в какую угодно погоду, а когда им не пользуются, носить в кармане или в кожаном футляре через плечо.

На чертеже показан инструмент в том виде, как им пользуются при наблюдениях: крышка А привинчена к нижней части инструмента и служит для держания его во время измерения углов; В — дуга, разделенная на градусы и полуградусы; С — алидада с верньером, позволяющим отсчитывать до 1'; D — винт для движения алидады; внутри коробки находится прикрепленное к концу алидады большое зеркало Е; малое зеркало F, половина которого посеребрена, также находится внутри коробки; G есть маленькая лупа, поддерживаемая особой ручкой и служащая для облегчения отсчетов; затем есть темные стекла, не показанные на рисунке и употребляемые при наблюдении солнца. Винт Н ввинченный для безопасности в крышку, служит для проверки, он оканчивается наподобие часовых ключей квадратом и, в случае неупотребления вынимается. J — трубка, к окулярному концу которой должен быть приделан вращающийся диск N, снабженный темными стеклами различной густоты для употребления с искусственным горизонтом; при измерении углов можно пользоваться инструментом также без трубы, если сдвинуть щель L к отверстию, из которого вынута труба.

 

Фиг.10. Секстан карманный

Поверка карманного секстана. Установив индекс на нуль (0°), выбирают какой-нибудь прямой и вертикальный предмет, находящийся на возможно большем расстоянии и отчетливо видимый; затем, держа инструмент в горизонтальном положении, смотрят на этот предмет через окулярное отверстие; если при этом отраженное изображение его совпадает с непосредственно видимым, то до сих пор все в порядке. Затем держат инструмент в противоположном положении, т. е. вертикально и визируют какой-нибудь горизонтальный предмет и, если отраженное и непосредственное изображения видны на одной прямой линии, то и это условие выполнено: если же нет, то этого достигают, вынув ключ Н, вставив его в одно из отверстий М, сверху или сбоку инструмента, и повертывая его осторожно, пока отраженное изображение не совпадет с предметом, видимым прямо. Когда требуется передвинуть отраженное изображение вверх или вниз, то ключ должно вставить сверху инструмента, когда же нужно переместить его вправо или влево, то ключ следует вставить сбоку.

Когда не видно подходящих предметов, каковы выше описанные, то поверка может быть произведена по солнцу, употребляя подходящее темное стекло. Для этого, установив индекс на нуль, двигают алидаду, пока отраженное и прямое изображения предмета не совпадут; если при этом индекс указывает на нуль (0°), то инструмент хорошо выверен, если нет, то достигают совпадения при помощи ключа, как описано выше. Солнцу должно предпочитать яркую звезду; в последнем случае темного стекла, конечно, не требуется.

При описании способа поверки по земному предмету, имелись в виду случаи, когда необходимо выверять инструмент днем, а между тем солнца не видно.

При покупке карманного секстана должно обращать внимание на то, чтобы коробка была достаточно велика, чтобы можно была просунуть палец для чистки зеркал, так как неясное отражение от запыления стекол сильно увеличивает трудности наблюдения.

Искусственный горизонт. Под искусственным горизонтом разумеют зеркало с вполне горизонтальной поверхностью; им пользуются пря измерении высот небесных светил с помощью секстана. Хотя принцип устройства у всех один и тот же, тем не менее имеются различные виды этого инструмента, причем самые употребительные и в то же время самые лучшие состоят из маленького, неглубокого резервуара, содержащего хорошую, чистую ртуть, в которой отражаются небесные светила. Когда ртуть не чиста, она плохо ограждает и поверхность ее может быть неправильна. В продажной ртути обыкновенно находятся примеси свинца, висмута и цинка, которые удаляются азотной кислотой; в случае необходимости ее можно сделать годной взбалтыванием в течение продолжительного времени в бутылке с небольшим количеством мелкого сахару или даже песку, после чего ее нужно пропустить сквозь тонкое полотно или замшу; но это затруднительная и не вполне достигающая цели процедура. Ртуть в искусственном горизонте защищена от ветра крышкою, откосы которой должны состоять из совершенно плоских, тщательно отшлифованных стеклянных пластинок; должно хорошенько испытать, представляют ли они везде одну и ту же толщину и плотность. Если путешественник имел несчастие сломать одно из них и заменить его новым, не испытанным, то он не должен забывать переворачивать крышу между каждыми двумя наблюдениями, или раз в каждую серию. Горизонт капитана Джоржа, в котором стеклянная пластинка плавает на поверхности ртути, в некоторых отношениях удобнее: но он более подвержен ошибкам от колебания ртути ветром.

Один из удобнейших ртутных горизонтов, это — горизонт Гербста; в нем для ртути не надо особого резервуара, он стоит покойнее и крышки вместо стеклянных пластинок имеет слюдяные, менее подверженные ломке, более легкие, дешевые и безусловно верные в смысле параллельности поверхностей.

Другой вид искусственного горизонта представляет черное зеркало. Оно обыкновенно состоит из плоской стеклянной черной пластинки в металлической оправе, устанавливаемой горизонтально с помощью уровня. Этот вид горизонта отвечает всем требованиям днем, когда наблюдается солнце, зато ночью в нем происходит такая потеря света, что он становится почти непригоден при наблюдениях звезд. Для устранения этой трудности, делаются искусственные горизонты этого рода, состоящие из латунной оправы, заключающей с одной стороны черное зеркало для дневных наблюдений и посеребренное зеркало с другой — для ночи. К оправе приделаны уровни, посредством которых прибор может быть установлен вполне горизонтально. Этот очень удобный при переноске инструмент можно рекомендовать только при отсутствии ртутного горизонта и когда входящее в состав его стекло хорошо отшлифовано, вполне плоско и было испытано на обсерватории таким же способом, как большое зеркало в секстанах. Должно приложить все старание при нивелировании этого инструмента, иначе все произведенные с его помощью наблюдения не будут иметь никакой цены. Какого бы вида ни был искусственный горизонт, его должно содержать в чистоте и защищать от пыли.

Когда искусственный горизонт сломан или потерян, его можно заменить дегтем или другой вязкой жидкостью, или даже в тихую погоду водой в корыте или ином сосуде.

Штатив для секстана. Хотя штативы для секстанов значительно отличаются друг от друга по своему устройству, цель их во всех случаях одна и та же – дать возможность установить инструмент в всяком удобном для наблюдателя положении и сообщить ему ту устойчивость, столь необходимую при наблюдениях, в которой так часто отказывает путешественнику рука после трудного дневного перехода или во время припадка лихорадки. Кэри удалось придать этому приспособлению чрезвычайно удобную форму, стоящую во многих отношениях выше всех прежде употреблявшихся. Вся установка штатива сводится в помещению его возможно прямее и в таком положении, чтобы плоскость секстана находилась в плоскости наблюдаемого угла.

Дальномер. Дальномер есть в сущности инструмент для измерения малых углов. Из многочисленных видов дальномеров, употребляемых при съемке, здесь описан тип, изготовляемый Троутоном и Симсом в Лондоне и обыкновенный дальномер- кипрегель, употребляемый в России. Первый (фиг. 11) состоит из трубы А, снабженной парой микрометров ВВ, которыми пользуются для измерения вертикальных и горизонтальных углов, так как их можно повернуть на 90° и закрепить в этом положении винтом С. Труба покоится на стойках DD, над буссолью Е, снабженной призмой N для отсчета.

Сбоку есть небольшой круг F для измерения вертикальных углов, что может быть выполнено с точностью до 1'. Винт G служит для закрепления трубы и круга по высоте, а Н есть винт для медленного движения в вертикальной плоскости. Имеется также винт (не показанный на рисунке) для закрепления инструмента при движении в горизонтальной плоскости и винт I для малых перемещений в той же плоскости. Азимут предмета отсчитывается через призму N. Три подъемных винта К служат ножками и входят в трехконечную подставку L, привинчиваемую к треноге М. Инструмент приводится в горизонтальное положение винтами К с помощью прикрепленного к одной из стоек уровня (не видного на рисунке).

 

Фиг.11. Обыкновенный дальномер английского типа

В поле зрения трубы помещена стеклянная пластинка с делениями, из которых каждое соответствует одному обороту микрометренного винта; барабан каждого микрометра разделен на 100 равных частей. Деления на стекле могут быть установлены вертикально или горизонтально, соответственно положениям, в которых находятся микрометры.

Измерение расстояний дальномером основано на решении равнобедренного треугольника (фиг. 12).

Положим, что инструмент находится в А и что ВС есть рейка, длина которой известна; тогда легко будет вычислить расстояние АВ, если измерим угол ВАС. Для того же чтобы измерить угол ВАС, нужно определить цену деления микрометра следующим образом: измерив тщательно расстояние АD от инструмента до рейки, длина которой точно известна, определяют каждым микрометром угол зрения ВАС шеста, причем старательно записывают число делений и их десятых частей по каждому микрометру. Делят длину рейки на расстояние между ним и инструментом и умножают результат на cosec I" = 206.265; произведение представит собой величину угла ВАС, измеренного микрометрами в секундах. Затем делят угол ВАО, выраженный в секундах, на число делений, полученных данным микрометром; частное и будет цена одного деления этого микрометра в секундах и десятичных долях секунды, т. е. в градусной мере. Так как цена делений обоих микрометров не будет совсем одна и та же, то для каждого микрометра ее должно определять отдельно.

При наблюдениях этим дальномером пользуются особой рейкою, длина которой хорошо известна; здесь описано их несколько.

Фиг.13. Дальномерная рейка

Рейка сделана из дерева и состоит из трех частей; средняя часть в разрезе квадрат 1и3/8 Х 1и3/8 дюйма с железными гнездами-обоймами на концах gg по 6 д. длиною; в эти гнезда вставляются конечные части рейки и укрепляются в них чеками g'. На концах рейки укреплены железные петли hh, хорошо пригнанные; в них вставляют при работе доски и при помощи тщательно сделанных крючков на их задней стороне. Доски деревянные, 10 д. диаметра, выкрашены белой краской с черным крестом в середине. В центре рейки есть обойма f, служащая для сцепления с крестом. Для того чтобы рейку устанавливать перпендикулярно к оптической оси трубы, имеется следующее приспособление (см. фиг. 13); посредине рейки укреплен в горизонтальной плоскости железный треугольник, который на выдающемся углу имеет колышек b, створя его с колышком, соответствующим середине рейки, мы достигаем перпендикулярности оптической оси к линии, соединяющей доски. Треугольник имеет петлю в b и в пути, отвинтив винт k, его растягивают вдоль рейки и винт k завинчивают в гнездо в обойме d. Для установки рейки на каждой стоянке помощник визирует через аb на центр инструмента.

Фиг. 14 изображает другую рейку: АА суть две доски, в квадратный фут каждая, выкрашенные белой краской с черным крестом посредине. Эти доски прикреплены к бамбуковой палке так, чтобы середина крестов находилась друг от друга на определенном расстоянии.

 

Фиг.14. Дальномерная рейка другого типа

Когда пользуются рейкой в вертикальном положении, то часто удобно удлинять его насадкою, выходящею за край одной из досок фута на два. Это позволяет воткнуть рейку в землю, следовательно, облегчает помощнику держать ее неподвижно.

Наконец, очень часто употребляют рейки, на которых написаны равные деления, например, сотые сажени, сантиметры и т. п. В этом случае можно в дальномере не иметь микрометра, а только неподвижные нити, раз навсегда так установленные, чтобы между ними помещалось столько делений рейки, сколько сажень или метров в расстоянии до рейки от инструмента (см. фиг. 18). Такой дальномер проще в употреблении, особенно для малоопытного съемщика.

Дальномером может служить каждый теодолит или кипрегель (см. далее), на диафрагме которого натянуты нити на таком расстоянии одна от другой, что ему например, отвечает один фут длины рейки при расстоянии рейки от инструмента на сто футов, 2 фута — при 200 фут. и т. д.; в подобном теодолите всегда будет существовать отношение 1 к 100 между отсчетом по рейке с делениями и расстоянием. Так как увеличение в трубах обыкновенно бывает небольшое, то числа и знаки на рейке с делениями могут быть различаемы только на сравнительно коротких расстояниях не больше 200-300 саж.

Необходимы следующие предосторожности, без которых нельзя достигнуть достаточной точности: нити должны быть так натянуты, чтобы давать отсчет в отношении 1 к 100. При установке нитей в простом дальномере или при определении цены делений барабана микрометра, необходимо расстояние до рейки отмерить на ровной и горизонтальной местности при следующих условиях. Отмечают на земле место, приходящееся непосредственно под центром инструмента, опуская, как всегда, отвес из центра треноги, и от этой точки отмеряют в сторону, куда направлена труба, линию, равную фокусному расстоянию объектива, сложенному с расстоянием от объектива до вертикальной оси инструмента. Так, если фокусное расстояние объектива есть 12 дюймов и расстояние от объектива до вертикальной оси инструмента равно 7 дюймам, то положение точки, откуда следует начинать измерение упомянутых 100 футов, будет в 19 дюймах от места, указываемого опущенным из центра треноги отвесом.

Ко всем измеренным дальномером расстояниям нужно прибавлять постоянную величину, равную фокусному расстоянию объектива + расстояние от последнего до вертикальной оси инструмента, иначе каждое измерение будет ошибочно на эту величину. Надо заметить, однако, что ошибка эта будет иметь практическое значение только при съемке в крупных масштабах, а так как в путешествии редко приходится снимать в масштабе 25 саж. в дюйме и крупнее, то ею можно вполне пренебречь при работе, а только при установке нитей или определении цены деления микрометра принять это во внимание. О том, как пользуются этим инструментом в поле, см. далее.

Планшет есть квадратная доска из хорошего, сухого дерева в несколько слоев накрест, дабы она не коробилась; она должна быть совершенно плоская. На эту доску натягивается бумага с помощью кнопок, зажимов или посредством деревянной рамы (или наклеивается), из пальмового дерева, фиг. 15. Снизу планшета имеется вертикальная ось G, входящая во втулку F треноги; доска может таким образом вращаться в горизонтальной плоскости и быть закреплена в любом положении гайкой О.

Тренога F может быть складная; всего удобнее для перевозки, когда ножки составные и части их входят одна в другую; последнее очень удобно бывает при установке инструмента на неровном месте. Винты для закрепления ножек штатива должны быть расклепаны на концах; это необходимо, чтобы предотвратить их потерю. Во многих случаях бывает удобно устраивать треногу планшета так, чтобы она годилась и для других инструментов: буссоли, фотографической камеры и т. под. Планшет для путешествия надо выбирать легкий, меньшего размера, нежели обыкновенные, служащие для обычных съемок.

Алидада В есть плоская, совершенно прямая линейка, на обоих концах которой находится по диоптру. В середине линейки имеется маленький круглый уровень С, служащий для установки планшета в горизонтальное положение. В гористых странах находят очень удобным снабжать алидаду маленькой трубой или, если этого нельзя, сделать диоптры значительно длиннее, чем это было бы нужно при употреблении инструмента в сравнительно ровной местности.

Ориентир-буссоль D есть принадлежность каждого планшета и мензулы и состоит из магнитной стрелки, длиной около четырех дюймов, заключенной в прямоугольную или круглую металлическую коробку, и ставится на мензулу так, чтобы стрелка была параллельна одному из боков планшета в то время, когда стрелка совпадает с линией N-S.

Кроме того при мензуле следует иметь еще с собой циркуль, бумагу, резинку, карандаши, перочинный ножик, несколько кнопок.

Мензула. Фиг. 15. Мензула в своих существенных чертах представляет планшет или, говоря проще, чертежную доску на треноге, с линейкой, наводимой на какую бы то ни было видимую точку и позволяющую проводить на доске прямые линии, представляющие горизонтальные проекции плоскостей визирования. Преимущество ее заключается в том, что она дает возможность делать съемку без помощи других инструментов и скорее, причем, главное, все подробности местности вычерчиваются тут же в поле, т. е. прямо с натуры, благодаря чему план сохраняет большое сходство с действительностью в деталях.

Все остальные ее части — не что иное, как добавления, имеющие целью сделать работу мензулой более удобной и точной. Хотя принцип, лежащий в основании всех мензул, один и тот же, тем не менее они значительно отличаются одна от другой в деталях.

Мы не находим нужным приводить в настоящей инструкции подробное описание более сложных мензул, но кто желал бы получить сведения по этому предмету, тот может обратиться за ними к сведущему лицу и соответствующим руководствам по низшей геодезии.

Кипрегель-дальномер. Алидада с диоптрами при мензуле и планшете может быть заменена гораздо более удобным и совершенным инструментом кипрегелем –дальномером, особенно полезным в горных странах, так как в нем одном соединяется несколько инструментов, а именно: усовершенствованная алидада, позволяющая гораздо легче и точнее визировать на отдаленные предметы; вертикальный круг, заменяющий эклиметр при измерении расстояний на наклонной местности и дающий возможность находить относительные высоты окружающих точек, т.е. делать не только горизонтальную, но и вертикальную съемку страны; дальномер, при помощи которого легко, удобно и быстро измеряются небольшие расстояния при съемке подробностей.

Общий вид такого прибора изображен на фиг. 16 (чертежи 16.17,18 взяты из курса «Низшей геодезии» Н.Д. Артамонова); как видно на плоскости металлической линейки перпендикулярно к ней устанавливается колонка А, на которой, в горизонтальной цапфе вращается в вертикальной плоскости астрономическая труба.

Фиг. 16. Кипрегель-дальномер

Ее вращение может быть останавливаемо зажимным винтом N и тогда с помощью особого микрометрического винта М можно двигать трубу в вертикальной плоскости на малые углы. При помощи кремальерки труба ставится на фокус, смотря по удалению рассматриваемого предмета (иногда для этого двигается объектив, как это указано на чертеже, иногда окуляр); кроме того, окулярная трубочка может тоже немного передвигаться, чтобы ставить по глазу сетку нитей. На общую горизонтальную ось надет вертикальный круг В, который неподвижно скреплен с трубою; его положение отсчитывается двумя верньерами аа, неподвижность которых определяется уровнем f, с ними скрепленным наглухо и устанавливаемым в горизонтальное положение с помощью микрометренного винта R. В окуляре натянута сетка нитей такого вида, как показана на чертеже 17, причем пересечение вертикальной и средней из горизонтальных нитей определяет место оптической оси от трубы, а крайние нити — суть дальномерные.

 

Фиг.17. Расположение нитей в кипрегеле дальномера

Чтобы кипрегелем можно было работать, оптическая ось трубы должна при вращении на своей оси описывать в пространстве плоскость и притом перпендикулярную нижней границе линейки. Эти условия легко поверяются.

Ставят кипрегель на планшет, приблизительно находящийся в горизонтальном положении, и наводят крест нитей на отдаленную точку, затем, проведя по краю линейки черту на планшете, перекладывают кипрегель и приставляют его к ней с другой стороны, потом переворачивают трубу на оси вращения, и, если крест нитей не покрывает той же самой точки, то вертикальную нить при помощи винтов Хи X1 фиг. 17 передвигают на половину расстояния ее от точки. Это повторяют, пока не будет выполнено.Затем наводят крест нитей на какую-нибудь вертикальную линию, край здания, нить отвеса и, если в это время планшет установлен горизонтально по уровню и при движении сверху вниз в вертикальной плоскости крест нитей не сходит с нити отвеса, то желаемые два условия выполнены.

Кроме того, оптическая ось должна еще описывать плоскость, параллельную краю линейки, что поверяется так: ставят кипрегель на планшет в горизонтальном положении и наводят на отдаленную точку крест нитей; на краю линейки устанавливают вертикально две иглы; если створ их покрывает ту же точку, то условие их выполнено.

Впрочем, теперь последние два условия редко не бывают выполнены в кипрегелях в достаточной мере.

Остается показать, как устроен дальномер в кипрегеле. Выше мы говорили, что на диафрагме в окулярной части трубы кипрегеля или теодолита может быть натянута, кроме двух перекрещивающихся нитей, еще две горизонтальные нити вверху и внизу; это и есть дальномерные нити. Обыкновенно они натянуты на двух особых пластинках ơ и ơ, фиг.15, ходящих вверх и вниз в пазах диафрагмы ß при помощи винтов Z и Z'; случается, что эти нити неподвижны или даже вместо всех четырех нитей установлена стеклянная пластинка с нарезанными на ней тонкими штрихами; суть дела от того не изменяется.

 

Фиг.18. Рейка для кипрегеля-дальномера

Необходимая при дальномере рейка изображена на фигуре 18, эта рейка обычно имеет длину в 2 сажени и разделена на 200 частей. По большей части они складные из двух и даже трех частей. Для путешествия удобнее последние, устроенные телескопически раздвигаемыми.

Для того чтобы пользоваться дальномером, надо сперва установить нити в трубе так, чтобы число делений рейки прямо давало число сажень, футов или метров расстояния. С этой целью на ровной и горизонтальной местности тщательно отмеривают расстояние АВ, положим в 100 саж. + с, где с равняется фокусной длине трубы кипрегеля + расстояние от объектива до колонки (в теодолите-тахеометре — до центра инструмента), это с обыкновенно не превышает 0,3-0,4 сажени. На одном конце линии АВ, в В ставят вертикально по отвесу рейку, а на другом мензулу и на ней кипрегель так, чтобы колонка пришлась в удалении АВ + с от точки В: трубу устанавливают в горизонтальное положение и наводят на рейку так, чтобы средняя нить закрыла 50-е деление, тогда верхнюю и нижнюю нити передвигают, пока они соответственно не займут деления 0 и 100.

Если бы нити были неподвижны, то все остается как сказано выше, только деления на рейке нужно будет нанести уже самому; отметив на ней точки, соответствующие местам крайних и средней нити, делят это расстояние на 100 равных частей и продолжают их выше до конца рейки.

Так как данное соотношение делений рейки с числом линейных единиц в расстоянии ее до наблюдателя будет верно только на горизонтальной местности, то при употреблении дальномера в гористых странах, надо вводить поправку за наклонность трубы; такая поправка вычисляется по следующей простой формуле:

n — х = n Sin2 a°,

где n есть какое-нибудь постоянное число делений рейки, напр. 10 делений, х—горизонтальная проекция расстояния, соответствующая числу делений n при угле наклона местности к горизонту — а°. Подставляя в эту формулу напр. вместо n —10, а вместо а°—5° и больше, можно вычислить таблицу поправок как угодно подробно; даем здесь ее в сокращенном виде.

 

Углы наклона местности	5°	10°	15°	20°	25°	30°	35°	40°	45°
Поправка n — х для 10 делений рейки	0,08	0,3	0,67	1,17	1,79	2,5	3,29	4,13	5,0

 

Например, угол а° = 10°, число делений рейки 102 — поправка будет = 0,3 х 10,2 = 3,06; т. е. искомое расстояние будет не (n) 102 саж., а (n — [n — х]) = 102 — 3,06 = 98,94 саж.

Очевидно, что при малых углах а° этой поправкой пренебрегают, и вообще только при крупных масштабах съемки она нужна.

Часы. Полухронометр, заводящийся без ключа, всего лучше отвечает нуждам путешественника по диким странам.

Обыкновенный карманный хронометр дорог и не рассчитан для грубого обращения, какому большею частью подвергаются часы путешественника. Главные неудобства его следующие: 1) крайняя деликатность в устройстве спуска, вследствие чего он легко подвергается порче от ржавчины и разных случайностей. 2) Он легко останавливается от разных причин, например, от внезапного толчка во время верховой езды или путешествия по неровной местности; даже во время заводки можно ему нечаянно сообщить рукой вращательное движение в сторону, противоположную движению баланса в этот момент, от чего он также может остановиться. (Раз хронометр остановился — его нельзя иначе пустить в ход, как сообщив ему вращательное движение). 3) Когда он испорчен, его могут исправить только очень опытные мастера, притом маленькая порча производит большие изменения и неправильности в его ходе.

При благоприятных обстоятельствах и в опытных руках карманные хронометры могут давать хорошие результаты. Минимальная цена такого хронометра в серебряном корпусе 400 р. (В СПб, у Августа Эриксона).

Полухронометры не останавливаются от перечисленных выше причин и гораздо легче исправляются. Их можно носить в кармане даже при неблагоприятных условиях, лишь бы не было прямых повреждений, и при обыкновенных обстоятельствах их ход только немного хуже, чем у находящегося в покое хронометра.

В течение последних сорока лет сделаны большие усовершенствования в устройстве спуска, компенсации и волоска, от которых в значительной мере зависит способность часов сохранять правильный ход. Завод без ключа также усовершенствован и теперь не нужно открывать коробки этих часов, когда их заводят; таким образом механизм лучше предохраняется от пыли и сырости — этих двух врагов всех точных приборов. За последнее время очень выдвинулись хорошие часы с хронографом, они стоят около 150-200 р. (у Ав. Эриксона, СПб).

Приводим краткое описание наиболее целесообразных для путешественника часов. Это должен быть полухронометр; оправа или кольцо, охватывающее стекло, не должна иметь никаких шарниров или пружинок, но входить плотно в коробку и закрывать ее герметически при нажимании; следует обращать особое внимание на то, чтобы минуты были верно обозначены на циферблате, т. е. чтобы в любой момент часа минутная стрелка указывала в точности на какое-нибудь деление, когда секундная указывает на 0. Такое полное совпадение для всего круга циферблата встречается далеко не всегда; это происходит главным образом от эксцентриситета в циферблате, и ошибка иногда бывает столь велика, что причиняет серьезные затруднения наблюдателю, который часто не в состоянии решить, к какой минуте относятся секунды. Циферблат для секундной стрелки должен быть углублен, а стекло — толстое, плоское, шлифованное. Подобные часы стоят не менее 100-150 р.

Часы, заводящиеся без ключа, имеют много преимуществ перед прежде употребительной формой; приводим некоторые из них: их нельзя заводить в неправильную сторону, невозможно завести больше, чем следует, и наконец, чтобы завести их, не надо открывать коробки. Если такие часы имеют навинчивающееся стекло и заднюю крышку и если служащая для заводки кнопка может быть прикрыта также навинчивающимся колпачком, то их можно положить в воду на несколько часов, и они окажутся непроницаемыми для сырости. В случае порчи механизма для заводки, их можно заводить и обыкновенным ключом, как простые часы.

Должно стараться заводить часы ежедневно в одно и то же время и держать их по возможности в одних и тех же условиях, например, по отношению к их положению в кармане или где они лежат ночью.

Часы, подобные упомянутым, можно получать лишь у лучших мастеров. Правда, в магазинах нередко продаются более дешевые часы, тем не менее имеющие компенсированный маятник, но часто оказывается (когда уж нельзя поправить дела), что они или вовсе не имеют того, что им приписывают, или плохо собраны и, следовательно, настолько меняют ход от перемены положения или температуры, что непригодны для научных целей.

Назад в раздел