Astronomi

Kunne en tæt forbipasserende stjerne fanges af solens tyngdekraft?

Kunne en tæt forbipasserende stjerne fanges af solens tyngdekraft?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Tidligere læste jeg en artikel her om, at et binært parpar passerede inden for 0,8 lysår fra solen. Det fik os til at undre os over, hvorfor stjernerne ikke blev fanget af solens tyngdekraft, da solens tyngdekraft påvirker over 1 lysår.

Kunne en forbipasserende stjerne fanges af solens tyngdekraft? hvis ja, hvor tæt skulle det være, før det blev fanget?


Medmindre stjernerne kommer så tæt på, at de faktisk kolliderer, er to stjerner ikke i stand til at fange hinanden tyngdekraften. Årsagen er energibesparelse: Når de nærmer sig hinanden, omdannes deres potentielle energi til kinetisk energi, hvilket øger deres hastigheder. Når de er tættest, er deres hastigheder på sit højeste, men da der ikke er noget, der fjerner energi fra systemet, vil deres kinetiske energi blive konverteret tilbage til potentiel energi og fremdrive dem langt fra hinanden igen.

Hvis en tredje stjerne er til stede, kan dette imidlertid være i stand til at udvinde energi fra systemet, så en stjerne smides ud, mens de to andre begynder at kredse om hinanden.

Bemærk dog, at sandsynligheden for, at to stjerner møder hinanden ekstremt lille, og at for tre stjerner er tæt på nul.

I ovenstående har jeg ignoreret tilstedeværelsen af ​​planeter. I princippet kunne en stor planet hjælpe, men da deres masser er meget mindre end stjernernes, er deres virkning ret lille.


Gas når unge stjerner langs magnetfeltlinjer

Kunstnerisk indtryk af de varme gasstrømme, der hjælper unge stjerner med at vokse. Magnetfelter styrer materie fra den omgivende cirkelformede skive, planetenes fødested, til stjernens overflade, hvor de producerer intense strålesprængninger. Kredit: A. Mark Garlick

Astronomer har brugt GRAVITY-instrumentet til at undersøge den umiddelbare nærhed af en ung stjerne mere detaljeret end nogensinde før. Deres observationer bekræfter en tredive år gammel teori om væksten af ​​unge stjerner: magnetfeltet produceret af stjernen selv dirigerer materiale fra en omgivende tiltrækningsskive af gas og støv til dens overflade. Resultaterne blev offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur, hjælpe astronomer med bedre at forstå, hvordan stjerner som vores sol er dannet, og hvordan jordlignende planeter produceres fra skiverne omkring disse stjernebørn.

Når stjerner dannes, starter de forholdsvis små og er placeret dybt inde i en sky af gas. I løbet af de næste hundreder af tusinder af år trækker de mere og mere af den omgivende gas på sig selv og øger deres masse i processen. Ved hjælp af GRAVITY-instrumentet har en gruppe forskere, der inkluderer astronomer og ingeniører fra Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), nu fundet det mest direkte bevis endnu for, hvordan denne gas ledes til unge stjerner: den styres af stjernens magnetiske felt på overfladen i en smal søjle.

De relevante længdeskalaer er så små, at selv med de bedste teleskoper, der i øjeblikket er tilgængelige, er ingen detaljerede billeder af processen mulige. Stadig ved hjælp af den nyeste observationsteknologi kan astronomer i det mindste hente noget information. Til den nye undersøgelse brugte forskerne den fremragende høje opløsningsevne af instrumentet kaldet GRAVITY. Det kombinerer fire 8-meter VLT-teleskoper fra European Southern Observatory (ESO) ved Paranal-observatoriet i Chile til et virtuelt teleskop, der kan skelne mellem små detaljer og et teleskop med et 100-meterspejl kunne.

Ved hjælp af GRAVITY var forskerne i stand til at observere den indvendige del af gasskiven, der omgav stjernen TW Hydrae. "Denne stjerne er speciel, fordi den er meget tæt på Jorden kun 196 lysår væk, og materialeskiven omkring stjernen vender direkte mod os," siger Rebeca García López (Max Planck Institute for Astronomy, Dublin Institute for Advanced Studies og University College Dublin), hovedforfatter og førende forsker i denne undersøgelse. "Dette gør det til en ideel kandidat til at undersøge, hvordan stof fra en planetdannende disk kanaliseres til stjernens overflade."

Observation tillod astronomerne at vise, at nær-infrarød stråling, der udsendes af hele systemet, faktisk stammer fra den inderste region, hvor brintgas falder ned på stjernens overflade. Resultaterne peger tydeligt mod en proces kendt som magnetosfærisk tilvækst, det vil sige faldende stof styret af stjernens magnetfelt.

Stjernefødsel og stjernevækst

En stjerne fødes, når et tæt område inden for en sky af molekylær gas kollapser under dets egen tyngdekraft, bliver betydeligt tættere, opvarmes i processen, indtil i sidste ende tæthed og temperatur i den resulterende protostjerne er så høj, at kernefusion af brint til helium starter . For protostjerner op til cirka to gange solens masse, de ti eller deromkring millioner år umiddelbart før antændelsen af ​​proton-proton-kernefusion udgør den såkaldte T Tauri-fase (opkaldt efter den første observerede stjerne af denne art, T Tauri i stjernebilledet Tyr).

Stjerner, som vi ser i den fase af deres udvikling, kendt som T Tauri-stjerner, skinner ret stærkt, især i infrarødt lys. Disse såkaldte "unge stjerneobjekter" (YSO'er) har endnu ikke nået deres endelige masse: de er omgivet af resterne af skyen, hvorfra de blev født, især af gas, der er trukket ind i en cirkelformet skive, der omgiver stjernen. I de ydre områder af denne disk klumper støv og gas sammen og danner stadig større kroppe, som til sidst bliver planeter. Store mængder gas og støv fra det indre skiveområde trækkes derimod på stjernen og øger dens masse. Sidst men ikke mindst driver stjernens intense stråling en betydelig del af gassen ud som en stjernevind.

Retningslinjer til overfladen: stjernens magnetfelt

Naivt kan man tro, at det er let at transportere gas eller støv til en massiv, tyngdekrop. I stedet viser det sig slet ikke at være så simpelt. På grund af hvad fysikere kalder bevarelse af vinkelmoment, er det meget mere naturligt for ethvert objekt - uanset om det er planet eller gassky - at kredser om en masse end at falde lige ned på overfladen. En af grundene til, at noget stof alligevel formår at nå overfladen, er en såkaldt tiltrædelsesdisk, hvor gas kredser om den centrale masse. Der er masser af intern friktion indeni, der kontinuerligt tillader, at noget af gassen overfører dens vinkelmoment til andre dele af gas og bevæger sig længere indad. Alligevel bliver tilvækstningsprocessen mere kompleks i en afstand fra stjernen på mindre end 10 gange stjerneradien. Det er vanskeligt at krydse den sidste afstand.

For tredive år siden foreslog Max Camenzind ved Landessternwarte Königstuhl (som siden er blevet en del af universitetet i Heidelberg) en løsning på dette problem. Stjerner har typisk magnetfelter - de fra vores sol fremskynder f.eks. Regelmæssigt elektrisk ladede partikler i vores retning, hvilket fører til fænomenet nord- eller sydlys. I det, der er blevet kendt som magnetosfærisk tilvækst, styrer magnetfelterne i det unge stjernegenstand gas fra den indre kant af den cirkelformede skive til overfladen i forskellige søjlelignende strømme og hjælper dem med at kaste vinkelmoment på en måde, der tillader at flyde på stjernen.

I det enkleste scenarie ligner magnetfeltet jordens. Gas fra den indvendige kant af skiven vil blive tragt til det magnetiske nord og til den magnetiske sydpol af stjernen.

Kontrol af magnetosfærisk tilvækst

At have en model, der forklarer visse fysiske processer, er en ting. Det er dog vigtigt at kunne teste den model ved hjælp af observationer. Men de pågældende længdeskalaer er af størrelsesordenen stjerneradier, meget små på astronomiske skalaer. Indtil for nylig var sådanne længdeskalaer for små, selv omkring de nærmeste unge stjerner, til at astronomer kunne tage et billede, der viser alle relevante detaljer.

Skematisk gengivelse af processen med magnetosfærisk tilvækst af materiale på en ung stjerne. Magnetfelter produceret af den unge stjerne fører gas gennem strømningskanaler fra disken til stjernens polarområder. Den ioniserede brintgas udsender intens infrarød stråling. Når gassen rammer stjernens overflade, opstår der stød, der giver anledning til stjernens høje lysstyrke. Kredit: MPIA grafikafdeling

Den første indikation på, at magnetosfærisk tilvækst faktisk er til stede, kom fra at undersøge spektrene for nogle T Tauri-stjerner. Spektre af gasskyer indeholder information om gassens bevægelse. For nogle T Tauri-stjerner afslørede spektre diskmateriale, der faldt på stjernefladen med hastigheder så høje som flere hundrede kilometer i sekundet, hvilket gav indirekte beviser for tilstedeværelsen af ​​tilvækststrømme langs magnetfeltlinjer. I nogle få tilfælde kunne styrken af ​​magnetfeltet tæt på en T Tauri-stjerne direkte måles ved hjælp af en kombination af højopløsningsspektre og polarimetri, der registrerer orienteringen af ​​de elektromagnetiske bølger, vi modtager fra et objekt.

For nylig er instrumenter blevet tilstrækkeligt avancerede - mere specifikt: har nået tilstrækkelig høj opløsning, en tilstrækkelig god evne til at skelne små detaljer - til at tillade direkte observationer, der giver indsigt i magnetosfærisk tilvækst.

Instrumentet GRAVITY spiller en nøglerolle her. Det blev udviklet af et konsortium, der inkluderer Max Planck Institute for Astronomy, ledet af Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. I drift siden 2016 forbinder GRAVITY de fire 8-meter-teleskoper af VLT, der ligger ved Paranal-observatoriet ved Det Europæiske Sydobservatorium (ESO). Instrumentet bruger en speciel teknik kendt som interferometri. Resultatet er, at GRAVITY kan skelne detaljer så små, som om observationerne blev foretaget af et enkelt teleskop med et 100 m spejl.

At fange magnetiske tragte i handlingen

I sommeren 2019 brugte et team af astronomer ledet af Jerome Bouvier fra University of Grenobles Alpes GRAVITY til at undersøge de indre regioner af T Tauri Star med betegnelsen DoAr 44. Det betegner den 44. T Tauri-stjerne i en nærliggende stjerne, der dannes region i konstellationen Ophiuchus, katalogiseret i slutningen af ​​1950'erne af den georgiske astronom Madona Dolidze og den armenske astronom Marat Arakelyan. Det pågældende system udsender betydeligt lys ved en bølgelængde, der er karakteristisk for stærkt exciteret brint. Energisk ultraviolet stråling fra stjernen ioniserer individuelle brintatomer i tiltrædelsesdisken, der kredser om stjernen.

Magnetfeltet påvirker derefter de elektrisk ladede brintkerner (hver en proton). Detaljerne i de fysiske processer, der opvarmer brintgassen, når den bevæger sig langs tiltrædelsesstrømmen mod stjernen, forstås endnu ikke. De observerede stærkt udvidede spektrallinjer viser, at der sker opvarmning.

For GRAVITY-observationer var vinkelopløsningen tilstrækkelig høj til at vise, at lyset ikke blev produceret i den cirkelformede skive, men tættere på stjernens overflade. Desuden blev kilden til det særlige lys forskudt lidt i forhold til selve stjernen. Begge egenskaber er i overensstemmelse med lyset, der udsendes nær den ene ende af en magnetisk tragt, hvor den faldende brintgas kolliderer med stjernens overflade. Disse resultater er blevet offentliggjort i en artikel i tidsskriftet Astronomi og astrofysik.

De nye resultater, som nu er offentliggjort i tidsskriftet Natur, gå et skridt videre. I dette tilfælde målrettede GRAVITY-observationer T Tauri-stjernen TW Hydrae, en ung stjerne i stjernebilledet Hydra. De er baseret på GRAVITY-observationer af T Tauri-stjernen TW Hydrae, en ung stjerne i stjernebilledet Hydra. Det er sandsynligvis det bedst studerede system af sin art.

For lille til at være en del af disken

Med disse observationer har Rebeca García López og hendes kolleger skubbet grænserne endnu længere indad. GRAVITY kunne se emissionerne svarende til linjen forbundet med stærkt ophidset brint (Brackett-γ, Brγ) og demonstrere at de stammer fra et område, der ikke er mere end 3,5 gange stjernens radius på tværs (ca. 3 millioner km eller 8 gange afstanden afstanden mellem jorden og månen).

Dette er en væsentlig forskel. Ifølge alle fysikbaserede modeller kan den indre kant af en cirkelformet disk muligvis ikke være så tæt på stjernen. Hvis lyset stammer fra dette område, kan det ikke udsendes fra nogen del af disken. På den afstand kan lyset heller ikke skyldes en stjernevind, der blæses væk af den unge stjernegenstand - den eneste anden realistiske mulighed. Samlet set er det, der er tilbage som en plausibel forklaring, den magnetosfæriske tilvænningsmodel.

I fremtidige observationer, igen ved hjælp af GRAVITY, vil forskerne forsøge at få data, der giver dem en mere detaljeret rekonstruktion af fysiske processer tæt på stjernen. "Ved at observere placeringen af ​​tragts nedre endepunkt over tid håber vi at hente spor om, hvor fjerne de magnetiske nord- og sydpoler er fra stjernens rotationsakse," forklarer Wolfgang Brandner, medforfatter og videnskabsmand ved MPIA. Hvis nord- og sydpolen direkte er justeret med rotationsaksen, ændres deres position over tid overhovedet ikke.

De håber også at finde spor om, hvorvidt stjernens magnetfelt virkelig er så simpelt som en Nordpol – Sydpolskonfiguration. "Magnetfelter kan være meget mere komplicerede og have yderligere poler," forklarer Thomas Henning, direktør hos MPIA. "Felterne kan også ændre sig over tid, hvilket er en del af en formodet forklaring på lysstyrkevariationerne for T Tauri-stjerner."

Alt i alt er dette et eksempel på, hvordan observationsteknikker kan drive fremskridt inden for astronomi. I dette tilfælde var de nye observationsteknikker, der er legemliggjort i GRAVITY, i stand til at bekræfte ideer om væksten af ​​unge stjernegenstande, der blev foreslået så længe som 30 år siden. Og fremtidige observationer er sat til at hjælpe os med at forstå endnu bedre, hvordan babystjerner fodres.

J. Bouvier et al. Undersøgelse af magnetosfærisk tilvækstningsregion i det unge før-overgangsdisksystem DoAr 44 ved hjælp af VLTI / GRAVITY, Astronomi og astrofysik (2020). DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202037611


Forvist planet forbundet med stjernernes flyby for tre millioner år siden

Nogle af de ejendommelige aspekter af vores solsystem - en omsluttende sky af kometer, dværgplaneter i underlige baner og, hvis den virkelig eksisterer, en mulig planet ni langt fra solen - har været knyttet til den tætte tilgang af en anden stjerne i vores system & # 8217s barndom kastede ting helt rundt.

Men er stjerneflyve virkelig i stand til at banke planeter, kometer og asteroider skæve og omforme hele planetariske systemer?

UC Berkeley og Stanford University astronomer tror, ​​at de nu har fundet en rygepistol.

En planet, der kredser om en ung binær stjerne, kan være blevet forstyrret af et andet par stjerner, der skøjte for tæt på systemet for mellem 2 og 3 millioner år siden, kort efter at planeten var dannet af en hvirvlende skive af støv og gas.

Hvis det bekræftes, styrker dette argumenter for, at tæt stjernemissigheder hjælper med at skulpturere planetariske systemer og kan afgøre, om de har planeter med stabile baner eller ej.

Bliv opdateret om de seneste videnskabsnyheder. Lær om astronomi og rum og de andre interessante emner. Abonner gratis »

Et af mysterierne fra studiet af exoplaneter er, at vi ser systemer, hvor planeterne er forkert justeret, selvom de er født på en flad, cirkulær skive, & # 8221 sagde Paul Kalas, en adjungeret professor i astronomi ved UC Berkeley. & # 8220Måske ramte en kosmisk tsunami disse systemer og omarrangerede alt om dem, men vi har ikke haft bevis. Vores papir giver sjældne observationsbeviser for en af ​​disse flybys, der blidt påvirker et af planetens systemer i galaksen. & # 8221

Astronomer søger allerede efter en fantastisk flyby i vores solsystems fortid, men da det sandsynligvis skete for 4,6 milliarder år siden, er de fleste beviser gået koldt. Det stjernesystem, som astronomerne studerede, kun identificeret ved nummeret HD 106906 og placeret ca. 300 lysår fra Jorden i retning af stjernebilledet Crux, er meget ungt, kun omkring 15 millioner år gammelt.

Kalas og Robert De Rosa, en tidligere UC Berkeley postdoc, der nu er forsker ved Stanfords Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, beskriver deres fund i et papir, der er accepteret til offentliggørelse i Astronomisk tidsskrift og nu tilgængelig online.

Rogue stjerner

Kalas, der studerer unge, nyoprettede planetariske systemer for at forsøge at forstå, hvad der skete i de tidlige år af vores eget solsystem, fokuserede først på HD 106906 i 2015, efter at det blev fundet at have en massiv planet i en meget usædvanlig bane. Planeten, kaldet HD 106906 b, har en masse på ca. 11 Jupiters, og den kredser om HD 106906 - for nylig afsløret at være en binær stjerne - i en bane, der er vippet ca. 21 grader fra diskens plan, der indeholder alt det andet materiale omkring stjernen. Dens nuværende placering er mindst 738 gange længere væk fra sin stjerne end Jorden er fra solen eller ca. 18 gange længere fra sin stjerne end Pluto er fra solen.

Kalas brugte både Gemini Planet Imager på Gemini Telescope i de chilenske Andesbjergene og Hubble Space Telescope for at se nærmere på HD 106906 og opdagede, at stjernen også har et skævt kometbælte. Planetenes mærkelige bane og det faktum, at støvskiven i sig selv er asymmetrisk, antydede, at noget havde forstyrret det unge system.

Kalas og hans kolleger, inklusive De Rosa, foreslog, at planeten var blevet kastet ud af sit solsystem ved interaktioner med en anden endnu uset planet i systemet eller af en forbipasserende stjerne. Kalas og De Rosa mener nu, at begge skete: Planeten blev sparket i en excentrisk bane, da den kom farligt tæt på den centrale binære stjerne, et scenarie foreslået i 2017 af teoretikeren Laetitia Rodet og hendes samarbejdspartnere fra Grenoble Observatory i Frankrig. Gentagne gravitationsspark fra binærsystemet ville hurtigt have skubbet planeten ud i det interstellære rum, men de forbipasserende stjerner reddede planeten ved at skubbe dens bane til en sikrere afstand fra binærområdet.

Gaia-rumobservatoriet gav dem de data, de havde brug for for at teste deres hypotese. Gaia, der blev lanceret i 2012 af Den Europæiske Rumorganisation, indsamler nøjagtige målinger af afstand, position og bevægelse for 1,3 milliarder stjerner i Mælkevejsgalaksen, et katalog 10.000 gange større end Gaia's forgænger, Hipparcos.

Kalas og De Rosa samlede Gaia-oplysninger om 461 stjerner i samme klynge som HD 106906 og beregnede deres positioner bagud i tiden - vendte det kosmiske ur så at sige - og opdagede, at et andet binært stjernesystem måske er nærmet sig tæt nok for 3 millioner år siden at ændre planetsystemet.

& # 8220Hvad vi har gjort her, er faktisk at finde de stjerner, der kunne have givet HD 106906 b det ekstra tyngdekraftsspark, et andet spark, så det blev langvarigt, ligesom en hypotetisk Planet Nine ville være i vores solsystem, & # 8221 Kalas sagde.

De fandt også, at den binære stjerne kom ind på en bane, der var inden for ca. 5 grader fra systemets disk, hvilket gjorde det endnu mere sandsynligt, at mødet havde en stærk og varig indvirkning på HD 106906.

Sådanne dobbelt spark kan være vigtige for at stabilisere planeter, asteroider og kometer omkring stjerner, sagde Kalas.

At studere HD 106906 planetariske system er som at gå tilbage i tiden for at se Oort-skyen af ​​kometer, der dannes omkring vores unge sol, & # 8221 sagde han. & # 8220Vores egne kæmpe planeter sparkede gravitationsmæssigt utallige kometer udad til store afstande. Mange blev skubbet ud fuldstændigt og blev interstellare genstande som? Oumuamua, men andre blev påvirket af forbipasserende stjerner. Det andet spark fra en stjerneflyvning kan frigøre en komets bane fra ethvert yderligere møde med planeterne og redde den fra udsigten til udstødning. Denne kæde af begivenheder bevarede det mest primitive solsystemmateriale i en dyb fryse langt fra solen i milliarder af år. & # 8221

Kalas håber, at fremtidige observationer, såsom et opdateret katalog over Gaia-målinger, vil afklare betydningen af ​​flyby på HD 106906.

& # 8220Vi startede med 461 mistænkte og opdagede to, der var på stedet for forbrydelsen, & # 8221 sagde han. & # 8220Den nøjagtige rolle afsløres, når vi samler flere beviser. & # 8221

Leveret af: University of California & # 8211 Berkeley

Mere information: Robert J. De Rosa et al. En næsten coplanar Stellar Flyby fra Planet Host Star HD 106906.Astronomisk tidsskrift (2019). DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ab0109

Billede: HD 106906 binærstjernen er vært for en mystisk, asymmetrisk kometestøvskive og en kæmpe exoplanet HD 106906 b, der ligger meget langt fra både binær og disk. Lukke flybys fra andre stjerner kunne have forstyrret planeten, og forskere opdagede, at de to lyse stjerner øverst til højre passerede nær HD 106906 for cirka 3 år siden.
Kredit: Paul Kalas, UC Berkeley


Ny videnskabelig grænse, da astronomer opdager gasmolekyler i komet fra en anden stjerne

Et internationalt team af astronomer, herunder forskere fra Queen & # 8217s University Belfast, har foretaget en historisk opdagelse, der opdager gasmolekyler i en komet, der er faldet ind i vores solsystem fra en anden stjerne.

Det er første gang, at astronomer har været i stand til at opdage denne type materiale i et interstellært objekt.

Opdagelsen markerer et vigtigt skridt fremad for videnskaben, da det nu giver forskere mulighed for at begynde at dechifrere nøjagtigt, hvad disse objekter er lavet af, og hvordan vores hjemmesolsystem kan sammenlignes med andre i vores galakse.

& # 8220For første gang er vi i stand til nøjagtigt at måle, hvad en interstellar besøgende består af, og sammenligne det med vores eget solsystem, "sagde professor Alan Fitzsimmons fra Astrophysics Research Center, Queen & # 8217 s University Belfast.

Kometen Borisov blev opdaget af Krim-amatørastronomen Gennady Borisov i august. Observationer i løbet af de følgende 12 dage viste, at den ikke kredsede om solen, men bare passerede gennem solsystemet på sin egen vej rundt om vores galakse.

Bliv opdateret om de seneste videnskabsnyheder. Lær om astronomi og rum og de andre interessante emner. Abonner gratis »

Den 24. september var det blevet omdøbt til 2I / Borisov, det andet interstellære objekt, der nogensinde er opdaget af astronomer. I modsætning til det første sådant objekt, der blev opdaget for to år siden, 1I / & # 8217Oumuamua, fremkom dette objekt som en svag komet med en omgivende atmosfære af støvpartikler og en kort hale.

Alan Fitzsimmons og kolleger fra Europa, USA og Chile brugte William Herschel-teleskopet på La Palma på De Kanariske Øer til at opdage gassen i kometen, men det var vanskeligt at gøre det.

Han sagde: & # 8220Vores første forsøg var fredag ​​den 13. september, men vi var uheldige og blev forpurret af himmelens lysstyrke så tæt på solen. Men det næste forsøg var vellykket. & # 8221

Astronomer ved observatoriet pegede det kæmpe teleskop mod kometen lavt nede på morgenhimlen mellem kl. 6 og 7 sidste fredag. Ved at føre det svage kometlys ind i et spektrografi, gjorde det astronomerne i stand til at måle, hvor meget lys kometen udsendte som en funktion af bølgelængde eller farve.Spil 00: 0000: 01 Indstillinger PIP Indtast fuld skærm Afspil Kredit: Dronning & # 8217 s University Belfast

Professor Fitzsimmons forklarede: & # 8220A-spektret giver os mulighed for at opdage individuelle typer gas ved hjælp af deres spektrale fingeraftryk. Vi modtog dataene middagstid og kl. 17 samme aften vidste vi, at vi med succes havde opdaget gas for første gang. & # 8221

Den opdagede gas var cyanogen, lavet af et carbonatom og et nitrogenatom bundet sammen. Det er en giftig gas ved indånding, men det er relativt almindeligt i kometer.

Ved at kombinere disse spektre med filtrerede billeder af kometen opnået med TRAPPIST-Nord-teleskopet i Marokko målte holdet også mængden af ​​støv, der kom ud af kometen, og satte grænser for størrelsen på den centrale kerne.

Dr. Emmanuel Jehin overvåger kometen ved hjælp af TRAPPIST-Nord-teleskopet i Marokko og leverede data, der er afgørende for at måle mængden af ​​kometstøv, der udsendes af 2I. Han sagde & # 8220Vi er vant til at se kometbilleder, men denne er så speciel! Når jeg ser på det næsten hver morgen i to uger nu, er jeg fascineret af det faktum, at dette objekt ikke er som de mange andre, jeg har observeret, men virkelig kommer fra en anden stjerne sandsynligvis meget langt væk. & # 8221

Professor Karen Meech fra University of Hawai & # 8217i havde tidligere afbildet kometen og brugte de nye data til at beregne kometens størrelse.

Hun rapporterede: & # 8220Vores foreløbige analyse ved hjælp af den mængde gas, der ses fra kernen, antyder, at det er sandsynligt, at meget af overfladen er aktiv i modsætning til typiske kometer i kort periode. & # 8221

Holdet konkluderede, at den mest bemærkelsesværdige ting ved kometen er, at den ser ud til at være almindelig med hensyn til den gas og støv, den udsender. Det ser ud til, at det blev født for 4,6 milliarder år siden med de andre kometer i vores solsystem, men alligevel er kommet fra et - endnu - uidentificeret stjernesystem.

Når kometen nærmer sig solen, bliver den lysere og mere synlig for astronomer. Dr. Oliver Hainaut fra European Southern Observatory sagde & # 8220 Det næste år bliver ekstremt spændende, da vi vil være i stand til at følge 2Is udvikling, når den zoomer gennem vores solsystem. Til sammenligning havde vi kun et par uger til at studere `Oumuamua, før det blev for svagt. & # 8221

Den Europæiske Rumorganisation godkendte en rummission tidligere på året, der muligvis besøger en fremtidig interstellar besøgende. Dr. Colin Snodgrass i teamet er også vicechefforsker på ESA Comet Interceptor, der skal lanceres i 2028.

Forskningen er blevet forelagt Astrofysiske tidsskriftbogstaver til videnskabelig peer review og er tilgængelig på arxiv.org/abs/1909.12144

Leveret af: Dronning & # 8217 s University Belfast

Mere information: Alan Fitzsimmons et al. Påvisning af CN-gas i Interstellar Object 2I / Borisov. astro-ph.EP (2019). arXiv: 1909.12144

Billede: Interstellar Comet 2I / Borisov afbildet af holdet ved hjælp af TRAPPIST-Nord teleskopet i Morroco natten før William Herschel Telescope Observations. Baggrundsstriberne er stjerner, der bevægede sig over billedet, da teleskopet spores kometen.
Kredit: Dronning & # 8217 s University Belfast


6 svar 6

Den "nemmeste" løsning ville være et skurkagtige objekt, men det er stadig ikke let at få det til at fungere.

En "mørk stjerne" skulle være stor nok til at den ikke kunne undgå at stråle massivt i det infrarøde. Ved 0,05 solmasser har du stadig en magenta dværg. Mikrosorte huller og neutroniumstjerner stråler også massivt gennem deres tilvænningsskiver.

For at minimere skader (så meget som muligt) har du brug for en sådan genstand for at nærme sig jorden langs ekliptikken. Muligvis kan vi ved at komponere omhyggeligt solsystemets egen bevægelse gøre det, så dette objekt ikke i sig selv kredser om solen. Dette ville betyde at have mødet i det tidlige forår.

Derefter accelereres Jorden mod objektet (dets kredsløbsradius øges), mens objektet nærmer sig, det savner objektet selv (dette er det akavede øjeblik, hvor planeten ødelægges af tidevand i begge oceaner og dens flydende kappe, der forårsager tsunamier og jordskælv ), og til sidst bliver lanceret mod det ydre rum med en hastighed, der kan sammenlignes med skurkobjektets endelige tilgangshastighed.

Jo mere massivt objektet er, desto længere ud kan jorden være ved periastron, hvilket reducerer tidevandsskader, men øger objektets chancer for at blive opdaget. Hvis dets radius med betydelig indflydelse øges for meget, vil det også have forstyrrende virkninger på solsystemet, mens det stadig er langt nok til ikke at være i stand til at nedbryde jorden.

På den anden side detekteres muligvis ikke et sort hul uden væsentlig tiltrædelsesdisk, før det er tæt nok. Det ville dog genvinde en tilvænningsdisk, der passerer gennem Solens Oort-sky.

En langt mere fantastisk mulighed er, at en meget fokuseret stjernestråle, der kommer forbi og ødelægger solen. Det skal være en stråle næsten vinkelret på ekliptikken. Solen ville blive fremskyndet (i virkeligheden ikke meget, formoder jeg), og hvis accelerationen var nok, ville Jorden finde sig tilbage.

Den samme ting kunne måske opnås med et sort hul med flere solmasser og tilstrækkelig hastighed til at fange solen omkring sig selv og piske den væk, men den resulterende bestråling ville sandsynligvis være nok til at sterilisere Jorden (forudsat at der ikke var nogen kolossal eksplosion kort efter sammenstødet).


Kunne en tæt forbipasserende stjerne fanges af solens tyngdekraft? - Astronomi

GEODETISKE UNDERSØGELSER I USA

BEGIVNINGEN OG DET NÆSTE ET hundrede år

Coast and Geodetic Survey (pensioneret)

Sun City West, AZ 85375-4825

USA begyndte geodetiske undersøgelser senere end de fleste af verdens største lande, men alligevel er dets resultater inden for dette videnskabelige område enorme og uden sidestykke andre steder. Det meste af arbejdet blev udført af et enkelt agentur, der startede som Survey of the Coast i 1807, identificeret som Coast Survey i 1836, omdøbt til Coast and Geodetic Survey i 1878 og siden omkring 1970 National Geodetic Survey, i øjeblikket et kontor i National Ocean Service, NOAA. En introduktion, der indeholder en kort historie med geodetisk opmåling til 1800, efterfølges af beretninger om den amerikanske oplevelse til 1940. I det store og hele er perioden 1807-1940 opdelt i tre sektioner: De tidlige år 1807-1843, Læg fundamentet for netværket 1843- 1900 og bygning af netværker 1900-1940. De videnskabelige præstationer, teknologiudviklingen, store og andre interessante begivenheder, anekdoter og bidrag fra befolkningen i hver periode er opsummeret.

Den britisk-franske kontrovers

Den første geodetiske oversigt over noter blev observeret i Frankrig i sidste del af det 17. og tidlige 18. århundrede og skabte straks en stor kontrovers. Jean Picard begyndte en bue af triangulering nær Paris i 1669-70 og fortsatte arbejdet sydpå indtil sin død omkring 1683. Hans arbejde blev genoptaget af Cassini-familien i 1700 og afsluttet til Pyrenæerne ved den spanske grænse før 1718, da den nordlige udvidelse til Dunkirk på den engelske kanal blev foretaget.

Undersøgelsen skabte en stor kontrovers. For resultaterne viste, at jorden var en prolet ellipsoid, hvilket modsagde Issac Newtons 1687-postulat om, at det var en afskåret figur. For at løse farvetone og gråd, der fulgte, foreslog det franske videnskabsakademi i Paris i 1733, at længden af ​​meridianen skulle måles nær ækvator og sammenlignes med den, der blev opnået i Frankrig. Senere blev det besluttet at gøre det samme i den arktiske region. Torne-flodalen nord for Tornio i Lappland ved den svensk-finske grænse blev valgt som det nordlige sted, og observationer blev påbegyndt i 1736 og afsluttet to år senere.

Resultaterne viste afgørende, at en grad af meridianen var længere i Lapland end i Paris, og viste sig at Newtons postulat var korrekt. Ekspeditionen til Peru, den nuværende Ecuador, afgik i 1735 og vendte tilbage ni år senere med resultater, der bekræftede Laplands fund, dvs. en grad af meridianen er kortere ved ækvator end i Frankrig.

Disse virkelig bemærkelsesværdige bestræbelser fra franskmændene og deres medarbejdere blev udført med meget primitive instrumenter i sammenligning med udstyr, der var tilgængeligt 50 år senere, men alligevel det allerbedste tilgængelige dengang. Desuden blev observationerne sikret under ekstreme forhold, især i de høje Andesbjergene i Sydamerika. I Peru blev vinkelobservationerne foretaget med kvadranter med radier på 2-3 fod og to teleskoper, den ene fikserede, den anden bevægelig og udstyret med mikrometre til finere aflæsninger, sidstnævnte anvendte måske for første gang. Horisonten blev lukket for hvert sæt observationer og involverede normalt 6 eller 7 vinkler. Den gennemsnitlige lukkefejl var i størrelsesordenen 2 minutter, hvilket angav nøjagtigheden af ​​hver vinkel ved 20 "til 30".

Basislinjer i Peru blev målt ved hjælp af træstænger, hver 20 fod lange og blev standardiseret dagligt eller oftere med en jerntise (ca. 6,4 engelske fødder), der blev ført med og holdt i skyggen. Basislinjen i Lappland blev målt over den frosne Torne-flod ved hjælp af lignende, om end længere apparater.

Storbritannien begyndte geodetiske undersøgelser i 1784 under ledelse af generalmajor William Roy. Et sted for den første basislinie, cirka 5 miles i længden, blev valgt på Hounslow Heath i det nuværende vestlige London, og den indledende måling blev foretaget ved hjælp af stænger af Riga-fyr. Store fejl blev bemærket mellem målinger foretaget, når stængerne var våde og tørre, og linjen blev målt igen med glasrør konstrueret af Jesse Ramsden. Efter 1791 blev basislinier målt med 100 fods stålkæder. Jesse Ramsdens teodolit med en 3 fods cirkelaflæsning til 1 "bygget i 1787 blev brugt til vinkelobservationer, og på trods af sin vægt på ca. 300 kg. Blev der opnået gode fremskridt i trekanten inklusive en forbindelse mellem Dover og Frankrig i 1787. Roy døde i 1790 og efter en forsinkelse på ca. et år blev trianguleringen genoptaget og afsluttet i 1822. Mellem 1936-1950 blev der observeret et nyt, tættere netværk med tilknytning til flere punkter i den tidligere triangulering.

Ramsdens retning Theodolit

Ramsdens retning teodolit er bestemt blandt de 4 eller 5 største teknologiske fremskridt nogensinde inden for geodetisk landmåling. Som et eksempel på dette fortsætter prototyper i brug i næsten alle lande. Inden for generel landmåling er opfindelsen af ​​franskmændene med gentagelse af teodolit omkring 1790 imidlertid af samme betydning for den er grundlaget for det instrument, som de fleste landmålere har anvendt. Uanset deres næsten universelle anvendelse i den private sektor har repeatere vist sig at være mindre nøjagtige end retningsinstrumenter. I teorien er det modsatte tilfældet, men i praksis bidrager repeateres mere bevægelige dele og mekaniske bevægelser, der kræves for at betjene dem, til større fejlkilder.

Hvad franskmændene angår, foretrak de, som man kunne forvente, stadig gentagelse af teodolitter til højere ordreundersøgelser så sent som i 1963, da der blev oprettet en ny forbindelse mellem England og Frankrig. Instrumenter, der blev anvendt det år, var gentagne typer, formodentlig aflæsning til 1 "med øjenstykker, der havde bevægelige krydshår, således at så mange som 10 målinger kunne opnås fra hver peger. Et interessepunkt. Denne nye forbindelse mellem Portsmouth og Cherbourg var kun mulig, fordi Bilby tårne ​​var tilgængelige.

Som man kunne forvente, etablerede Holland det første niveau i 1682 og gennemførte undersøgelser langs floder og en kystlinje mellem 1797 og 1812. Den første geodetiske udjævning blev imidlertid først påbegyndt i 1875. Derimod startede Storbritannien deres geodetiske udjævning i 1841 og afsluttede det omkring 20 år senere. I næsten alle tilfælde blev der foretaget geodetiske nivelleringer, efter at trianguleringen var godt på vej eller afsluttet.

I 1800 havde de fleste af Europas lande udarbejdet planer eller var på vej til at etablere trianguleringer, der i 1842 spændte kontinentet fra Middelhavet mod syd til de arktiske regioner i nord og fra Irland, England og Atlanterhavet. mod vest til det indre af Rusland mod øst.

Ferdinand R. Hassler - Grundlæggeren

USA gik ind i denne verden af ​​geodesi i 1807, og mens der gik 25 år, før det primære arbejde kunne påbegyndes, blev dets resultater snart anerkendt af store dele af verden. I begyndelsen og undervejs i 25 år var der imidlertid mange prøvelser og trængsler, der skulle overvindes. Landet var faktisk meget heldigt, at en mand af Ferdinand R. Hasslers kaliber blev valgt til at lede bestræbelserne på at en af ​​mindre beslutsomhed ville have givet op tidligt, problemerne var mange og vanskelige. Hassler var 37 år gammel, da han blev udnævnt til den første overinspektør for kystundersøgelsen og 62 da han begyndte den første store triangulering i 1832. Der var mange deprimerende og desillusionerende perioder for ham i de mellemliggende år.

1807-1940-perioden er opdelt i tre sektioner: De tidlige år 1807-1843, Grundlæggelsen af ​​netværket 1843-1900 og Opbygningen af ​​netværket 1900-1940. Noget af materialet, som det, der er relateret til instrumenter og beregninger, er givet i et eller andet afsnit, selvom den dækkede periode spænder over to eller flere sektioner. Også de korte historier for geodetisk astronomi, tyngdekraft og rekognosceringsundersøgelser dækker årene 1807-1990.

1807: Kortlægning af kysten oprettet

Geodetisk landmåling begyndte i USA den 10. februar 1807 med oprettelsen af ​​kystundersøgelsen af ​​Kongressen i formandskabet for Thomas Jefferson. Ferdinand R. Hassler, en schweizisk født geodesist, der udtænkte planen, blev sat i spidsen og tjente i denne egenskab til og fra indtil hans død i 1843. Intet blev gennemført i flere år, fordi bevilgede midler ikke blev frigivet på grund af politisk opposition og urolig forhold i Europa, kilden til nødvendigt udstyr. Endelig i 1811 blev $ 25.000 udbetalt, og Hassler rejste straks til England for at få instrumenter lavet til hans design og specifikationer og købe andet udstyr og videnskabelige bøger. Han forblev der under krigen i 1812 og vendte tilbage i 1815.

Første feltundersøgelser blev udført i 1816-17 nær New York City, hvor en lille skema af triangulering bestående af 11 punkter, skaleret med to målte basislinier blev opnået til en nøjagtighed, der ville nærme sig nutidens andenordens klasse I. Hassler udførte rekognoscering for at vælge stationsstederne, dirigerede basislinjemålingerne og observerede alle vinklerne med den nyligt erhvervede 24 in. theodolit, bygget af Edward Troughton fra London efter hans specifikationer.

Det første punkt besat til geodetiske observationer i USAblev identificeret som WEASEL placeret på et lavt bjerg ca. 3 km syd for Patterson, NJ den 16. juli 1817. Det blev præget af et 6 "dybt borehul fyldt med svovl. I 1934 blev det rapporteret, at toppen af ​​bjerget havde sprængt ud ødelægger stationen. Sprængning er blandt de meget få måder at udslette et mærke af denne type.

Ingen af ​​de oprindelige stationer antages at eksistere i dag, skønt WEASEL og SPRINGFIELD var inkluderet i den primære triangulering sydpå fra NYC observeret i 1838. Station CHERRY HILL, den ene ende af basislinjen i den nordlige ende af skemaet nær Englewood, NJ var ødelagt af underafdelingskonstruktion i slutningen af ​​1970'erne kun få dage før personale var planlagt til at flytte punktet til et beskyttet område. I 1987 placerede American Society of Civil Engineers en plak ved den omtrentlige placering af den oprindelige station CRANETOWN nord for Montclair, NJ, idet den bemærkede stedet som et National Historic Civil Engineering Landmark.

Næsten umiddelbart efter afslutningen rejste politik sit grimme hoved igen, og Hassler blev afskediget. I omkring 15 år forsøgte han sig ved flere erhverv, inden han blev genudnævnt til sin stilling i 1832. Først arbejdede han som assistent ved de nordøstlige grænseundersøgelser mellem USA og Canada og gjorde derefter et mislykket forsøg på landbrug på et afsidesliggende sted på St. Lawrence River, hvor hans kone forlod ham. Derefter tog han stilling som gager i NY Custom House, efterfulgt af en periode med arbejdsløshed, hvor han skrev flere bøger om avanceret matematik og udviklede den polykoniske kortprojektion, der stadig bruges i dag. Endelig i 1830 modtog han en aftale som superintendent for det nye kontor for vægte og målinger. Dette kontor forblev i Coast and Geodetic Survey indtil 1901, da det blev udskilt for at blive National Bureau of Standards. Dette var en mørk periode for både Hassler og amerikansk geodesi.

En gang tilbage på jobbet begyndte han straks geodetiske undersøgelser på Long Island, NY, der er fortsat mere eller mindre uformindsket indtil i dag. De instrumenter og udstyr, som Hassler havde fremstillet eller købt, var mere end tilstrækkelige til den aktuelle opgave. Dette blev bevist af en fransk astronom, der sagde i 1832 --- på konstruktionstidspunktet var instrumenterne tyve år forud for videnskaben i Europa. At have det bedste af værktøjer er ingen garanti, selvfølgelig for de bedste resultater. I landmåling betyder det bedste, at det mest nøjagtige og for at nå dette mål kræver, ud over instrumenteringen, uddannet og samvittighedsfuldt personale og ordentlige observationsprocedurer. Summen af ​​alle kravene kan generelt kategoriseres som standarder for nøjagtighed. I den henseende satte Hassler standarder for den højeste nøjagtighed for disse tidlige undersøgelser, der fortsat er kendetegnende for amerikansk geodetisk arbejde.

Han foretog personligt alle observationer på de primære stationer, men trænede samtidig sine assistenter James Ferguson og Edmund Blunt i de sekundære undersøgelser, så de kunne træde ind, når det var nødvendigt for at udføre hans job --- og det gjorde de. I året efter Hasslers død i 1843 målte Ferguson KENT ISLAND-basislinjen i Maryland, sløv MASSACHUSETTS-basen, og de delte hans rolle i at observere den primære triangulering.

Den første besatte station var BUTTERMILK den 11. juni 1833. Den eksisterer stadig og ligger på det, der nu er Rockefeller-ejendommen i Westchester County, NY.

Før den 18. oktober 1836 blev observationerne foretaget ved hjælp af den tidligere nævnte 24 in. Teodolit. Den dag og indtil sin død i 1843 anvendte han et 30 in. Instrument, som han stolt kaldte den store teodolit. Designet af ham selv, bygget af Troughton, blev det fineste instrument på sin tid brugt først på stationen WEST HILLS på den nordlige bred af Long Island, et punkt der forbliver på plads selv nu. Dens vægt på 300 kg. var lidt bekymret for Hassler, da han havde brugt en 36 tommer. Ramsden theodolit, et instrument med samme vægt i den trigonometriske undersøgelse af Schweiz. Han forstærkede simpelthen den store vogn, der blev brugt til transport af instrumentet på 24 tommer, et ret tungt stykke i sig selv, der måske vejer 200 kg.

To egenskaber ved den store teodolit nævnes sjældent, den ene, den var designet som et gentagende instrument og to, den havde en lodret cirkel på 24 tommer. Hassler anvendte den i retningstilstand som andre senere, indtil den blev ødelagt i 1873, og det må antages, at den endelige konstruktion var som en retning teodolit.

De to basislinjer målt til 1816-17-undersøgelsen ved Gravesend Bay nær nutidens Coney Island og Englewood, NJ blev ikke betragtet som nøjagtige nok eller sandsynligvis længe nok til at skalere den primære triangulering, der var i gang. Begge baser blev målt med jernkæder, hver led en meter lang. Derfor målte Hassler sin eneste primære basislinie på Fire Island på den sydlige bred af Long Island i 1834 ved hjælp af fire 2 meter jernstænger, der blev lagt ende på ende. Det var ikke en direkte måling. For at drage fordel af den plante strand fulgte hovedmålingen en rute fra WEST BASE noget syd for den direkte linje til et punkt omkring 255 meter vest for EAST BASE. Punktet blev forbundet til ØSTBASE ved vinkel og afstand med afstanden mellem terminalerne opnået ved beregning.

Hans metoder blev hyldet af flere videnskabelige samfund, men som altid er de virkelige beviser for budding aftalerne med de nærmeste basislinier beregnet gennem trianguleringen. Kontrollerne var fremragende, ca. 1: 100.000 med MASSACHUSETTS base, EPPING base, ME og KENT ISLAND base, MD, målt i henholdsvis 1844, 1857 og 1844 og omtrent den samme nøjagtighed med nærliggende EDMI linjer observeret i 1970'erne.

Hasslers basisapparat blev brugt til MASSACHUSETTS og KENT ISLAND baserne. EPPING-basen blev målt med Bache-Wurdemann-kompenserende udstyr. FIRE ISLAND-basen er 8 & # 190 miles lang og markeret ved terminalerne af røde sandstenmonumenter 4 ft. Høje og ca. 1 ft. Firkantede med en afrundet top og med intervaller på 2.000 meter af stentøjskegler. Optegnelser angiver, at mærkerne er tabt, men det er usandsynligt, at der blev gjort en stor indsats for at finde dem, især de mellemliggende. Med dagens udstyr ville det ikke kræve en enorm indsats for at løse spørgsmålet en gang for alle.

FIRE ISLAND-basen blev beregnet gennem trianguleringen til linjen WEST HILLS - RULAND på den nordlige side af Long Island, en linje Hassler kaldte sin bjergbase, hvorfra trianguleringen øst og nord og mod syd blev forlænget. Denne triangulering løb til sidst fra Calais, ME sydpå til Dauphin Island nær Mobile, AL derefter vestpå til New Orleans, LA, en afstand på 1.623 miles med feltarbejde udført mellem 1833 og 1898.

Massachusetts Commonwealth Survey

Kystundersøgelsen var ikke det eneste agentur, der etablerede triangulering på det tidspunkt. I 1830 besluttede Massachusetts lovgiver at udarbejde kort over Commonwealth baseret på en trigonometrisk undersøgelse. Oberst James Stevens blev sat i spidsen og startede operationer, herunder måling af en 7,4 mils basislinie langs Connecticut-floden nær Northampton.

Målingen blev udført med et kompenserende apparat på 50 fod i længden designet af Dr. Joseph Rice. Ingen andre oplysninger er tilgængelige om Joseph Rice, og der vides ikke meget om hans apparat, selvom metoden blev rapporteret i en eller to videnskabelige tidsskrifter. Ikke desto mindre var det princip, han anvendte, cirka 15 år forud for dets anvendelse i Coast Survey, omend hans arbejde var kendt der. Den første anvendelse af erstatningsprincippet var af Ordnance Survey of Ireland på Lough Foyle-basen i 1827.

En udlånt teodolit fra Coast Survey blev brugt til vinkelobservationer indtil den blev tilbagekaldt i 1834. Efter den tid blev der anvendt et instrument af deres eget design. Stevens trak sig tilbage i 1834, og Simeon Borden, tidligere assistent, overtog hovedparten af ​​det arbejde, der stadig skulle udføres, og afsluttede undersøgelsen i 1838.

Resultaterne blev først offentliggjort i 1846, og positionerne blev givet som tangentplankoordinater baseret på placeringen af ​​punkterne i en af ​​5 zoner. Dette var den første anvendelse af flykoordinater i stor skala i Amerika. I 1935 blev det rapporteret, at der kun blev brugt lidt af koordinatsystemet, en situation, der ikke var alt for forskellig fra den, der findes i dag.

Hassler begyndte at bruge titlen Superintendent of the Coast Survey i sin rapport fra 1836 til finansministeren, året hvor bureauet blev overført til denne afdeling. Denne brug fortsatte indtil 1865, hvor den og efterfølgende rapporter til 1877 viste United States Coast Survey. I 1878 ændrede kongressen navnet til US Coast and Geodetic Survey (C & ampGS) i 1899 blev USA droppet. I 1970'erne blev C & ampGS National Ocean Survey (NOS), senere omdøbt til National Ocean Service (NOS) med de geodetiske funktioner tildelt National Geodetic Survey (NGS), i øjeblikket et kontor i NOS.

Hassler fortsatte med at observere trekanten sydpå og efter ca. 10 år kun havde nået det sydlige New Jersey med 24 stationer. Efter at have afsluttet observationer på station BURDEN rejste han til et stationssted i Delaware, hvor han under en alvorlig storm faldt for at beskytte sine instrumenter og blev hårdt såret. Han vendte tilbage til sit hjem i Philadelphia, hvor han døde den 20. november 1843.

Således når vi slutningen af ​​begyndelsen. Grunden til at lægge fundamentet var færdig. Ved århundredskiftet ville triangulering spænde over landet nord til syd fra Maine til Louisiana, øst til vest fra New Jersey til Californien, over de store søer og med arbejde i gang gennem midten af ​​landet mellem Rio Grande og Canada.

LAGNING AF NETVÆRKENS FUNDAMENTER 1843-1900

1807-43 æraen i amerikansk geodesi var totalt domineret af en person, Ferdinand R. Hassler. Han var hoved og skuldre frem for alle andre. Dette var ikke tilfældet i 1843-1900-årene, omend adskillige stærke vilje, meget kompetente personligheder hersker over lange strækninger, nogle i næsten hele perioden, men ingen overskyggede alle andre så fuldstændigt i så lang tid som Hassler gjorde. Blandt elitegruppen var Alexander Dallas Bache, George Davidson og Charles A. Schott.

Alexander Dallas Bache blev udnævnt til anden superintendent for Coast Survey i december 1843, idet han i høj grad var kvalificeret til stillingen med en lært interesse i mange videnskabelige aktiviteter. Født i Philadelphia i 1806, oldebarn af Benjamin Franklin, en kandidat fra West Point i en alder af 19 år og tjente 3 år i ingeniørerne. Før sin udnævnelse var han professor i naturhistorie og kemi ved University of Pennsylvania og fungerede som overinspektør for skoler i Philadelphia. Senere hjalp han med at danne National Academy of Sciences og var dets første præsident.

Loven af ​​1843, vedtaget af kongressen i april samme år, definerede kystundersøgelsens funktioner og personaleansvar, der bortset fra et par ændringer var på plads i mere end 100 år. Faktisk gjorde den aktiverende handling fra 1947 lidt mere end at omstille bureauerne, der stort set var uændrede i forhold til 1843-definitionerne.

Et forbehold i 1843-loven begrænsede desværre bureaus aktiviteter til kysten og det smaleste jordbælte, der understøtter den primære triangulering. Bache accepterede begrænsningen og straks fortsatte med en bred plan om at opdele Atlanterhavet og Golfkysten i ni sektioner, hvor det igangværende arbejde (geodetisk, topografisk og hydrografisk) ville blive udført samtidigt og til ensartede standarder. To sektioner blev tilføjet, da Stillehavskysten blev annekteret.

Kongressen ophævede begrænsningen i 1871 under overvågning af Benjamin Peirce, da den gav tilladelse til måling af den transkontinentale bue. I 1878 blev navnet ændret til US Coast and Geodetic Survey for at afspejle bureauets ansvar for geodetiske undersøgelser inde i landet.

Bache fortsatte Hasslers praksis med personlig involvering i feltarbejdet, men begrænsede ikke sin deltagelse mest til geodetiske undersøgelser, ligesom hans forgænger skønt han brugte lang tid på at foretage astronomiske observationer og måle basislinjer. Med hensyn til sidstnævnte designede han og William Wurdemann, dengang en maskinmekaniker i Coast Survey, konstruerede kompenserende apparater, der blev brugt indtil 1873. Syv hovedlinjer blev målt ved hjælp af Bache-Wurdemann-udstyret, hvor den sidste var ATLANTA-basen i Georgien. Bache dirigerede personligt målingerne for de første tre baser ved DAUPHIN ISLAND, nær Mobile, AL i 1847, BODIE ISLAND, NC i 1848, EDISTO ISLAND, SC i 1850 og den sjette ved EPPING, ME i 1857. Wurdemann trak sig senere tilbage fra kysten Undersøgelse og dannede en meget succesrig forretning, der fremstiller astronomiske og geodetiske instrumenter til kunder her og i udlandet.

Alexander Dallas Bache døde i 1867, 61 år i Newport, RI. Amerika havde mistet en af ​​sine største forskere, men han efterlod en arv af ekspertise for sine efterfølgere at bygge videre på, og de fleste var i stand til at gøre det.

Bache var den sidste af superintendenterne, der deltog i vid udstrækning i feltoperationer, stillingen var simpelthen blevet for stor og ansvaret for stort til sådanne personlige involveringer. Efter Baches død i 1867 tjente ni civile superintendenter / direktører indtil 1929, da stillingen var forbeholdt C & ampGS-kommissionærofficerer. Titlen blev ændret til direktør i 1920. Flere af de civile superintendenter var højt ansete forskere, herunder Benjamin Peirce (1867-74), Julius E. Hilgard (1881-85), Thomas C. Mendenhall (1889-94) og Otto H. Tittmann (1900-15). Den sidste civile, E. Lester Jones (1915-29), var en professionel dyrlæge med en enestående rekord inden for offentlig administration.

En af Jones 'første handlinger var at foreslå et officerskorps på grund af vanskelighederne med at ansætte og fastholde kvalificeret personale til feltarbejdet på grund af de hyppige bevægelser og andre vanskeligheder. Forslaget blev accepteret af kongressen, og korpset blev til under første verdenskrig I. Der var en komplikation. Dannelsen af ​​korpset tvang det civile personale til at acceptere en mindre rolle. Ud over direktøren er mange af de øverste positioner i både marken og kontoret forbeholdt officerer, der forårsager lejlighedsvise uoverensstemmelser og / eller vrede i den civile gruppe over for korpset. Alt i alt har arrangementet dog fungeret ret godt, begge sider accepterer normalt situationen, som det er sådan.

Bache var heldig med at rekruttere en række højt kvalificerede ingeniører, matematikere og andre videnskabelige typer til Coast Survey med titlen Assistent. Efterhånden blev mange master jack-of-all-trades, der var lige hjemme i de forskellige Coast Survey-aktiviteter, der ud over geodesi, topografisk kortlægning, hydrografi, tidevand og strømme, magnetisme og andre inkluderede. Blandt gruppen var George Davidson, en indfødt fra Nottingham, England, hvis usædvanlige talenter blev anerkendt af Bache, da han var leder af Philadelphia-skolesystemet, og Davidson var studerende.

Da han tilsluttede sig kystundersøgelsen i 1845 i en alder af 20, uddannede han sig i geodetiske undersøgelser og astronomi under de førende ingeniører i bureauet, herunder Bache og Robert H. Fauntleroy indtil 1850, da han blev sendt til Californien sammen med 3 andre civile assistenter. Rejser mellem Atlanterhavet og Stillehavskysten var ikke en let rejse i 1850. Ruter over land var meget begrænsede, især i de bjergrige regioner og vest for den 98. meridian, de, der eksisterede, løb ofte gennem fjendtligt indisk territorium. En gang ud over jernbane- og flodbådtjenester var rejser til fods eller med hest eller muldyr.

Transkontinentale jernbanetjenester var ikke tilgængelige før 1869, og det varede mange år, før et jernbanenet blev udviklet. Scene-bus-service fra jernbanehoveder var i bedste fald upålidelig, og indkvartering, når det var tilgængeligt, var meget primitivt. Davidson og hans kolleger rejste med skib til Isthmus of Darien (nu Panama), derefter med tilgængelige midler til Stillehavssiden og et andet skib til San Francisco, en tur der normalt tog flere måneder.

Der var ingen direct mail-service med Washington i mange år, og feltregistreringer og beregninger blev også sendt med skib. Kopier og undertiden tredobbelte kopier blev lavet af alle optegnelser og opbevaret på stedet, selv lejlighedsvis opbevaret efter deres sikre ankomst blev anerkendt til brug i det stadigt voksende netværk.

Davidson forblev på vestkysten i omkring 45 år, borgerkrigen og nogle få udenlandske opgaver undtaget. Under hans tjeneste blev den transkontinentale triangulering, k den 39. parallelle bue afsluttet, primære undersøgelser nær Los Angeles og Santa Barbara Channel var i gang, og kysttriangulering blev udvidet fra Mexico til Canada.

Davidson er ikke krediteret med den tidligste triangulering på vestkysten, den præstation tilhører Robert D. Cutts, en af ​​assistenterne, der kom vest med ham i 1850, selvom vi kan være sikre på, at han var en stor deltager. Dette lille netværk, der dækker San Francisco Bay, blev observeret med en sekundær nøjagtighed mellem 1851-54, med skala leveret af foreløbige basislinjer, en ved Presidio målt i 1851 og den anden, PULGAS-basen nær Palo Alto i 1853 og orienteret af astronomiske azimutter .

I 1876 blev Davidson sat i spidsen for den vestlige del af den 39. Parallelle undersøgelse og udvidelse af den. I løbet af dette arbejde målte han basislinjer i Yolo County nord for San Francisco (YOLO base 1881), LOS ANGELES base 1889, vinklingen for baseudvidelser og astronomi for at orientere den primære triangulering.

Han var en mand med stærke personlige meninger og var en ivrig fortaler for Coast Survey at påtage sig landmålingens funktioner i General Land Office (GLO), det nuværende Bureau of Land Management. Mens der var støtte til hans forslag, er det meget heldigt for begge agenturer, at de aldrig blev materialiseret. Undersøgelsen havde udført noget sektionsarbejde for GLO i Florida Keys i 1850'erne, og oplevelsen var ikke glad for begge sider.

Der er ingen tvivl om, at hvis hans plan blev accepteret, ville sektionshjørnerne i det mindste have været placeret til en minimal geodetisk nøjagtighed og dermed skabe et sammenhængende netværk supplerende med den nationale ramme. Imidlertid ville omkostningerne have været enorme, og undersøgelsesfeltets personale ville helt sikkert have været fast i at udføre tidskrævende kortlinieundersøgelser, ofte over ru terræn.

Før eller senere ville Kongressen have set dette som et endeløst projekt, og det kunne meget vel have været netop det. GLO-praksis var rigtig for tiden, og der findes nu midler til en total opgradering af systemet, når alle de juridiske konsekvenser for en sådan virksomhed er afgjort.

Selv om denne sag gik tabt, var de fleste andre vellykkede. Hans evne til at overbevise James Lick om at finansiere det store astronomiske observatorium oven på Mt. Hamilton er et godt eksempel på hans succeser.George Davidson var utvivlsomt den største feltgeodesist, som undersøgelsen producerede i det 19. århundrede, kæmpen blandt giganter for kun mænd af den race, der kunne have udført trekanten gennem bjerget vest for tiden. I 1895 under William W. Duffields tilsyn (1894-97) blev Davidson i sit 50. tjenesteår opsummeret, ligesom mange andre erfarne medarbejdere. På sin sædvanlige pragmatiske måde accepterede Davidson et professorat ved University of California og fortsatte sit liv med at gøre tingene på sin måde indtil hans død i 1911.

Inden for beregninger stod Charles A. Schott alene i denne periode, ligesom George Davidson gjorde inden for sit ekspertiseområde. Schott blev født i Mannheim, Baden, Tyskland i 1826, kandidat fra universitetet i Karlsruhe og sluttede sig til Coast Survey i 1848. Udnævnt til chef for computerdivisionen i 1856 havde han stillingen indtil sin fratræden den 31. december 1899 efter 52 års tjeneste.

En verdenserkendt ekspert på jordens magnetfelt, der personligt udfører adskillige feltundersøgelser i det østlige USA og med til at etablere magnetiske observatorier i Madison, WI og Los Angeles, CA. Han havde en livslang interesse for feltaktiviteter, der blev kulmineret med udviklingen af ​​et kontaktkompenserende basislinjemåleapparat af unikt design i 1881, der bærer hans navn og blev brugt samme år til at måle YOLO-basen i Californien.

Som chef for computerdivisionen var han ansvarlig for et utal af beregninger, og ligesom hans måde tog han en klar interesse i dem alle. Meget af hans bestræbelser var rettet mod geodetiske beregninger, især justering af observationer og undersøgelser af resultaterne. En sådan undersøgelse udført i 1878-79 i forhold til geodetiske og astronomiske data om den østlige skrå bue gav oplysninger til etablering af det første nationale datapunkt og viste endeligt, at Clarke-sfæroid fra 1866 passede USA bedre end Bessel-sfæroid fra 1841, som derefter var i brug .

Begge resultater blev vedtaget, New England-datoen fra 1879, som den blev navngivet, er grundlaget for alle efterfølgende data indtil 1983. Clarke-sfæroid fra 1866 giver stadig den bedste pasform til det kontinentale USA, omend Geodetic Reference System fra 1980 (GRS 80 ) blev vedtaget i 1983 af andre grunde.

Schott var en vidunderlig forfatter, der forfatter mere end 160 videnskabelige artikler, artikler og rapporter, herunder to bind, der beskriver resultaterne af den primære triangulering, der blev hyldet af geodetiske kredse verden over. Volumener er The Transcontinental Triangulation and the American Arc of Parallel Sp.Pub.nr.4 1900, 871pp. og den østlige skrå bue i De Forenede Stater og den osculerende sfæroid Sp. publikation nr. 1902, 394pp. Charles A. Schott døde i 1902. Vi vil aldrig se hans slags igen.

Kvadrilaterale og centrale punkter

Tidligt i Baches mandat blev der truffet en beslutning for trianguleringen, at kun firkanter med begge diagonaler observeret, almindeligvis kaldet afstivet firkanter eller centrale punktkonfigurationer, ville være tilladt. Årsagen til denne specifikation er, at disse figurer giver mindst en geometrisk tilstand, der involverer vinklerne, kendt som sideforhold eller ligninger. Disse ligninger bruger sines af udvalgte vinkler taget i en bestemt rækkefølge og giver en bedre vurdering af vinklenes værdi end en undersøgelse af trekantslukningerne alene.

Dette krav blev opfyldt for al den primære triangulering og det meste af det sekundære arbejde bortset fra dele af Hasslers tidlige net og stykker af US Lake Survey-triangulering observeret senere i århundredet.

Den første af flere vigtige fremskridt inden for amerikansk geodetisk landmåling, der skulle foretages i de næste 100 år, var udviklingen af ​​Sears C. Walker i 1847 af en metode til bestemmelse af tidsforskelle mellem steder ved hjælp af den elektriske telegraf, der kun blev opfundet et år tidligere. Som et resultat blev mere nøjagtige astronomiske længdegrader bestemt, hvilket førte til efterfølgende forbedringer i Laplace-korrektioner til astronomiske azimutter.

Når de transatlantiske kabler var på plads senere i århundredet, blev det samme princip anvendt til at bestemme en mere nøjagtig kardinal længde for Nordamerika i forhold til Greenwich, end der var opnået fra 1065 kronometerudvekslinger i en tidligere tid. Denne metode blev brugt indtil 1920'erne, før den blev erstattet af radiosignaler.

Hasslers originale teodolit blev bygget af Edward Troughton fra London i perioden 1811-14, havde en cirkel på 24 tommer, vejet mere end 150 kg. og krævede en særlig stor vogn for at transportere den. I 1836 ankom hans store teodolit med en cirkel på 30 tommer, også konstrueret af Troughton, til USA og blev brugt til øjeblikkelig brug i den primære triangulering, hvorefter den blev udvidet øst og syd for New York City.

I den tidlige periode blev segmenter af den primære triangulering observeret med 10 og 12 tommer gentagende teodolitter, og der blev opnået acceptable resultater. Uanset resultaterne blev repeatere sjældent ansat på primært arbejde efter denne tid.

Efterhånden blev flere lettere, mere nøjagtige instrumenter designet og / eller bygget i bureauets instrumentafdeling. Den mest bemærkelsesværdige er to 20 in. Cirkelmodeller i 1873 lavet af William Wurdemann, tidligere fra Coast Survey og tre forbedrede versioner af disse modeller konstrueret i 1876-77 i hans butikker i Dresden, Tyskland.

Instrumenterne blev fulgt i den fortsatte udvikling af mindre og lige så nøjagtige cirkler med 25-30 års intervaller af 12 in. Cirkel - 3 mikrometer theodolit konstrueret af den daværende chef for divisionen, Ernst G. Fischer omkring 1894 og 9 in. cirkel - 2 mikrometer teodolit designet af Douglas H. Parkhurst, divisionschef i 1927.

Alle retnings-teodolitter før Parkhursts blev aflæst via 3 mikrometer. I begyndelsen af ​​1950'erne udskiftede Wild T-3 teodolitten med en 5 & # 189 in. Glascirkel læst af et hjælpeteleskop, den 2 mikrometer Parkhurst og blev ansat indtil midten af ​​1980'erne og blev forældet med introduktionen af ​​Global Positioning System ( GPS).

I løbet af de mere end 150 år med amerikanske trianguleringsobservationer varierede diametre på vandrette cirkler fra 30 inches i 1830'erne til 5 & # 189 inches i 1980'erne. På trods af de enorme forskelle i vægt, konstruktion og diameter af teodolitcirkler er fællesnævneren nøjagtigheden af ​​de observerede vinkler forbliver den samme.

Tidens instrumenter blev bygget til at vare. Hasslers 30 in. Teodolit var for eksempel i konstant brug i omkring 37 år, før den blev ødelagt af en tornado. Dens ødelæggelse er beskrevet i Sp.Pub.no.7, s.47 som følger:. var i kontinuerlig brug indtil november 1873, da den mødte en ulykke på stationen SAWNEE i Georgien. Den blev ramt af en tornado, og uden at modstå dens vægt på 300 pund blev den kastet ud af stativet og beskadiget uopretteligt.

Få teodolitter før Parkhursts havde fastgjort lodrette cirkler. Lodrette vinkler blev observeret ved hjælp af separate instrumenter med cirkler kun lidt mindre end de vandrette.

Før 1905 eksisterede der ingen offentliggjorte specifikationer til at foretage vandrette observationer, skønt de procedurer, der blev vedtaget af overinspektøren for undersøgelsen i det år, var dem, der var lange i brug. Manglen på angivne krav var ikke særlig bekymrende, da kun 4 eller 5 observationsenheder var i marken på en given dag, og observatørerne, en meget udvalgt gruppe, var feltuddannede, universitetsuddannede ingeniører.

Dette var ikke altid tilfældet i senere perioder. Mellem 1935 og 1970 arbejdede for eksempel ca. 10 gange så mange enheder ofte på en enkelt nat.

Fra begyndelsen blev retningsinstrumenter for det meste brugt i et mønster for at tage direkte og omvendte foranstaltninger på hvert punkt til gengæld set af den besatte station, hvor summen udgør et sæt. Flere sæt blev observeret med hvert sæt begyndende på en anden del af cirklen. Denne observationsmetode tilskrives Bessel, skønt den sandsynligvis blev brugt i en eller anden form forud for hans forslag.

Til sidst blev sæt kendt som positioner, og de oprindelige indstillinger for hver position blev tildelt specifikke placeringer på theodolitcirklen. Seksten positioner udviklede sig endelig som en komplet observation for den primære triangulering med en 4 "afvisningsgrænse fra middelværdien.

Coast Survey afveg sjældent fra den generelle praksis, der er beskrevet ovenfor, men Lake Survey gjorde det lejlighedsvis ved at anvende metoden med uafhængige vinkler, der begrundede, at det ville reducere virkningerne af tower twist, en begrundelse afvist af nogle.

Kystundersøgelsesobservatører blev uddannet til at træffe deres foranstaltninger så hurtigt som muligt uden at tvinge nogen af ​​bevægelserne eller savne dem hurtigt i sproget.

Der er kun få oplysninger om den tid, det tager at gennemføre observationer i tidligere perioder, og det betyder virkelig ikke meget, fordi de fleste erhverv tog en uge eller mere og et par flere måneder. Haver blev endda plantet til tider. Skøn til at afslutte de 32 pegninger på hvert signallys, når teodolitet med 12 tommer - 3 mikrometer var 15-20 minutter.

Når Parkhursts kom i brug, blev tiden reduceret med ca. en tredjedel, og nogle observatører blev meget hurtige med kørsler på 6-8 minutter pr. Lys og mindre registreret. Lignende tider var reglen med T-3'er.

De fleste teodolitter, der blev brugt af C & ampGS før omkring 1950, krævede to observatører for den mest hurtige operation, en til at pege instrumentet og læse en af ​​mikrometerne og den anden til at læse den anden (e) mikrometer.

Personale, der blev tildelt observationsenheder som optagere, måtte have overlegne aritmetiske færdigheder for straks at kunne betyde de 6 aflæsninger af sekunder for 3 mikrometer instrumenter og 4 aflæsninger for Parkhursts. Fortsæt derefter processen ved at reducere målingerne til den oprindelige station for hver position og placere dem på et abstrakt til inspektion af observatøren ved færdiggørelsen af ​​sit arbejde. T-3 involverede en lidt anden proces, den krævede indsats var omtrent den samme som for Parkhurst.

Signaler: kegler, helios og lys

På Hasslers tid blev der generelt taget observationer på lertøjskeglemål monteret ovenpå polsignaler. Polerede metalkegler til reflektion af sollys, monteret på samme måde, blev fortsat brugt i flere årtier på ubemandede stationer.

I 1840'erne kom heliotropes i brug og fortsatte indtil 1902, da de blev erstattet af acetylenlamper, som igen blev erstattet af billygter i 1916. Det var længe kendt, at observationer om dagen fik trianguleringen til at svinge, sandsynligvis på grund af ulige opvarmning af teodolit, på trods af forholdsregler truffet mod den, og der blev gjort flere forsøg i 1880'erne for at observere natten, selv med en selenotrop til at reflektere måneskin ingen viste sig at være vellykket.

Selenotropes krævede meget større spejle end heliotropes reflekser med en diameter på 2-4 tommer: dvs. 6 x 6 tommer spejle til 22 mil-linjer, 6 ved 8 tommer i 48 miles, 8 ved 10 tommer i 70 miles og linjer længere end disse var ikke ualmindelige i tidens triangulering. Svingen kunne selvfølgelig styres ved at indsætte yderligere Laplace-stationer. Efter 1902 blev alle primære observationer foretaget om natten.

Nøjagtig VVS af teodolitter og mål over stationsmærker er nødvendig ved udførelse af geodetiske undersøgelser. Præcis centrering var altid ønsket, dog miscentreringer på 0,1 til 0,2-in. og måske mere når høje tårne ​​var involveret, ville det ikke være urealistisk eller forårsage store fejl. dvs. en miscentrering på 0,1-in. oversættes til en maksimal fejl på 003 i en vinkel over 10 mils linjer og for en 1-in. forskydning, over de samme længdelinjer ville den største fejl være 03. Hvor stativhøjde står og korte tårne ​​blev anvendt, blev centreringen normalt udført med lodde bobs.

Før omkring 1900, da optiske tromler, kendt som lodrette kollimatorer, kom i brug, blev høje signaler lodret med en teodolit fra observationer to steder, 90 eller 180 fra hinanden. De tidlige kollimatorer blev designet til brug ovenfra og ned. Når Bilby-tårnene erstattede træsignaler, gjorde den lethed, hvormed stativhovedet og lyspladen kunne justeres, det mere praktisk at lodde fra stationsmærket opad, og kollimatorerne blev ændret i overensstemmelse hermed. Mange teodolitter, der blev introduceret efter 1950, havde indbygget optiske tromler, hvilket yderligere forenklede opgaven.

Basislinjemåleapparat

En række basislinjemåleapparater, normalt stænger eller stænger med en længde på 2-6 meter, indkapslet i rør, blev udviklet, hvor mange er genialt designet til at løse problemet med termisk ekspansion gennem kompenserende principper. Det sidste af disse apparater og det mest nøjagtige, et duplex-søjlesæt blev designet af assistent William Eimbeck i 1897 og blev brugt af ham til at måle SALT LAKE-basen i 1897. Udstyret blev anvendt som en feltstandard, der erstattede det isede stangapparat, der tidligere blev brugt til standardkilometersektionen under målingen af ​​9 baser på den 98. Meridian-bue af assistent Albert L. Baldwin med stålbånd i 1900. Eimbeck var en lang tid medarbejder af George Davidson og en af ​​de tidligere nævnte elite bjergmænd.

De første baser målt med stålbånd var HOLTON-basen, IN og ST ALBANS-basen, WV af assistenterne Alonzo T. Mosman og R. Simpson Woodward i henholdsvis 1891 og 1892. Målingerne blev foretaget for det meste om natten ved hjælp af 4 bånd, to 50 meter lange og to 100 meter lange. En markkomparator på 100 meter og en sektion på en kilometer af hver base blev målt ved hjælp af isstangapparat designet af Woodward, da han var tilknyttet USLS. Apparatet bestod af en 5 meter stålstang nedsænket i smeltende is i et Y-formet trug monteret på to 3-hjulskøretøjer, der blev bevæget langs et bærbart spor.

Selvom det var meget nøjagtigt, var det en besværlig enhed, der krævede cirka en time at måle 100 meter. Lignende udstyr blev længe brugt af Bureau of Standards til at standardisere bånd. Ingen C & ampGS basislinie blev fuldstændigt målt med apparatet. De 9 baser på den 98. Meridian-bue blev målt i overensstemmelse hermed, bortset fra at kun 100 meter komparatorer blev oprettet ved ismålede mål, hvor Eimbecks duplexstænger fungerede som feltstandard, som tidligere nævnt.

Problemet med termisk ekspansion blev endelig løst med opdagelsen af ​​invar, en legering af nikkel og stål, der havde en meget lav ekspansionskoefficient af Charles E. Guillaume, en fransk videnskabsmand omkring århundredskiftet. Bånd og ledninger blev mulige til måling af afstande.

Efter målingen af ​​6 primære basislinier af Owen B. French i 1906 blev alle baser målt ved hjælp af bånd lavet af invar, 50 meter lange, en meget mere effektiv og hurtigere metode end de tidligere anvendte og bestemt så nøjagtige. Basislinjebånd blev holdt i sæt på 4, tre til målingerne og en som en komparator, alt standardiseret før og efter brug.

Før 1870 resulterede alle primære basislinjer i en enkelt måling med segmenter, der lejlighedsvis blev målt til verifikationsformål. På grund af observationernes enestående karakter blev målingernes gyldighed primært fastslået ved kendskab til det anvendte udstyr og procedurer. Nøjagtighedsestimater var baseret på sammenligninger af apparatet foretaget før og efter afslutningen af ​​arbejdet med feltstandarden og af behørigt overvejet fejlestimater for de forskellige involverede observationer og handlinger.

I 1872-73 blev ATLANTA-basen på Peach Tree Ridge fuldstændig målt tre gange, fremad om efteråret, bagud om vinteren og frem igen den følgende sommer. Få basislinjer blev nogensinde fuldstændigt målt to gange før dette tidspunkt, og det var sandsynligvis en geodetisk først at gøre det ved 3 lejligheder. Senere blev der lavet mindst to komplette målinger, og når man bruger invar-bånd, blev to af målene altid lavet i modsatte retninger med den samme person ved frontkontakten eller markeringsenden af ​​båndet for at annullere parallax-effekten.

Måling af basislinier var en tidskrævende opgave, inden bånd blev anvendt. Steder skulle ofte klassificeres for at imødekomme hældningsbegrænsningen på 5% og tage observationer med 6-8 meters intervaller for langsom fremgang, som i gennemsnit var mindre end 0,5 mil pr. Dag for Hasslers udstyr og lidt mere end en mil med kompensationsapparat. Når bånd blev introduceret, blev lønklassetillægget øget til 10%, og de langt længere bånd skred 5 miles og mere fremskridt pr. Dag rutine.

Basislinjeapparater fulgte en evolutionær sti svarende til den, der blev taget af teodolitterne, med en tydelig undtagelse. Hvert nyt apparat gav en forbedret nøjagtighed, mens der ikke er nogen signifikant forskel i vinklerne målt med de 3 sidefødder i 1790 og dem, der blev observeret af halvfodene efter 1950. For eksempel: De 3 basislinier målt med Hasslers udstyr havde en gennemsnitlig standardfejl (en sigma) på 1: 200.000 kompenserende apparater 1: 310.000 og invar-bånd 1: 675.000 eller bedre.

Kun en begrænset mængde geodetisk astronomi blev udført i løbet af Hassler-perioden med et par breddegrader, azimutter, længdeforskelle ved kronometermetoden og mindst en længdegrad blev observeret. Det var dog først i 1847 efter Sears C. Walker's udvikling af den telegrafiske metode til bestemmelse af længdeforskelle, at alle mængderne var lige nøjagtige.

Astronomiske breddegrader blev observeret ved hjælp af Horrebow-Talcott-metoden efter vedtagelsen i 1851 til i dag. Bache introducerede metoden i 1846, og det første komplette sæt observationer blev opnået af assistent T.J. Lee i Thompson, MA samme år. I 1970'erne, som reaktion på påstande om, at Sterneck-metoden var mere nøjagtig, viste observationer på mere end 30 stationer, at begge procedurer gav stort set de samme resultater.

Fra 1847-1922 blev længdegrader bestemt ved hjælp af den telegrafiske metode, når det var muligt. Efter den tid blev der anvendt radiosignaler.

Azimuths blev observeret ved en række procedurer, skønt retningsmetoden langtfra blev brugt oftest til primære bestemmelser. I retningsmetoden blev observationer på Polaris eller hvilken som helst stjerne brugt taget, som om det simpelthen er et andet signal, der følger den samme målesekvens som ved triangulering. Et kronometer blev indstillet til estimeret lokal tid, og måltiderne blev korrigeret senere for forskellen med ægte lokal tid bestemt ud fra observationer på tidstjerner eller radiosignaler, opnået før og umiddelbart efter azimutobservationerne. Omkring 1975 blev digitale ure tilpasset til at modtage standardradiosignalet direkte. Gentagne teodolitter blev lejlighedsvis brugt til azimutobservationer efter de samme mønstre som anvendt til vinkling.

Brudte teleskoper introduceret

Breddegrad og længdegradsobservationer blev foretaget fra 1847-88 med store transitinstrumenter lavet af Troughton og Simms i London, der kunne bruges som både meridian- og zenithteleskoper. Lidt mindre lignende gennemgange bygget af C & ampGS Instrument Division blev ansat efter den tid indtil 1914, hvor Bamberg ødelagte teleskoper blev introduceret.Omkring 1960 udskiftede Wild T-4, et andet ødelagt teleskopinstrument, Bambergs og i 1970'erne blev Kern DKM-3A, en ægte universal teodolit introduceret. Astronomiske azimutter blev generelt observeret ved anvendelse af regelmæssige teodolitter undtagen i de højere breddegrader, hvor et af de tre astroinstrumenter anvendt efter 1914 kunne erstattes. Bestemmelse af længdeforskelle forblev et problem i mange år efter 1847, fordi de krævede telegraflinjer ikke altid var tilgængelige, især i den vestlige del af landet og Alaska, og den kronometriske metode fortsatte med at blive brugt. Faktisk skyldes de fleste længdegrundlag for de mange lokale datums i Alaska kronometriske observationer. På den anden side blev telegraflinjer undertiden udvidet til steder specifikt for at bestemme astronomiske længdegrader. Et sådant tilfælde var ved Lake Tahoe i 1893 som en del af afgrænsningen af ​​grænsen mellem Californien og Nevada, hvor det var nødvendigt at stramme telegraflinjer omkring 8 km flyselskab, alt op ad bakke fra Genova, NV.

Tidligt blev astronomiske breddegrader og azimutter opnået hyppigere på grund af observationernes enklere karakter. Den primære årsag til observationerne var at opnå afbøjninger af lodret ved punkterne ved at tage forskellen mellem de observerede og geodetiske azimutter og bakke Laplace-ligningen for at beregne den ækvivalente længdeforskel. Når den astronomiske længde også observeres, identificeres punktet som en Laplace-station, selvom teknisk kun længdegrad og azimut er påkrævet.

Med tiden blev Laplace-stationer regelmæssigt fordelt over hele landet. Det amerikanske netværk var et af de få steder, hvis retning blev strengt kontrolleret af Laplace-azimutter med foreskrevne intervaller. Denne politik begyndte omkring 1910 for det igangværende arbejde og fortsatte i etableringerne af de nordamerikanske datumer i 1927 og 1983 (NAD27 og NAD83).

Slutresultaterne af metoden beskrevet ovenfor til opnåelse af afbøjninger af lodret var generelt kun til analyseformål. Der var dog mindst en fremtrædende forekomst, ellers hvor metoden blev anvendt til at opnå sådan information, der var nødvendig for at reducere PASADENA-basen til bjerglinjen, som Michelson brugte i sine eksperimenter med lysets hastighed i 1922-23.

Astronomiske azimutter som observeret blev også brugt til at kontrollere de første ordens tapede traverser observeret i perioden 1917-27. Det blev erkendt, at Laplace-korrektionerne ville være meget små i den del af landet, hvor traverserne blev målt, og at de observerede vinkler let kunne absorbere forskellene. I 1956 blev der iværksat et program for at bestemme astrogeodetiske afbøjninger langs den 35. parallel ved ca. 30 km intervaller som en del af en international undersøgelse af jordens form. De fleste af observationer blev afsluttet, nogle blev foretaget som en del af Transcontinental Traverse (TCT) -projektet, hvor mere end 1.300 astronomiske positioner og azimutter blev målt mellem 1961-76.

I 1974 blev der udarbejdet en plan for at opgradere netværket til NAD83, der omfattede måling af flere hundrede nye basislinjer, astronomiske azimutter og krævede positioner plus astronomiske positioner til ca. 100 point, for det meste basisliniestationer, hvor stejle skråninger (i overskud) af 5) var involveret. Formålet med sidstnævnte var at bestemme afbøjninger af lodret til brug ved korrigering af de observerede vinkler. En maksimal korrektion på 5 "blev fundet i TETON-basetrianguleringen, Grand Tetons, WY, et beløb bestemt blandt de hidtil største opdagede.

Indtil 1960 blev næsten al geodetisk astronomi udført af C & ampGS. Omkring det tidspunkt begyndte Defense Mapping Agency (DMA) som en del af missil- og satellitprogrammerne at observere astronomiske positioner på steder af særlig interesse for dem. Senere målte DMA flere ben af ​​TCT inklusive de krævede astronomiske positioner og azimutter. Når det globale positioneringssystem (GPS) blev operationelt i midten af ​​1980'erne, var geodetisk astronomi sammen med de klassiske metoder til bestemmelse af geodetiske positioner forældet. Der er udført lidt eller intet astronomisk arbejde siden 1985.

Klassisk triangulering blev udviklet ved hjælp af de højere højder til stationer af de åbenlyse grunde. Når det var muligt, blev robuste trekantede træstande, ca. 4 fod høje, lodret over spidsen, generelt med en platform til observatøren, brugt til at holde teodolitten. Ved et par lejligheder i det 19. århundrede og efter omkring 1965 blev lignende stativer af metal undertiden anvendt.

Mens jordopsætninger var ideelle, var det ikke desto mindre ikke usædvanligt at hæve instrumenterne yderligere for at rydde forskellige forhindringer, for at udvide synslinjerne for at minimere brydningsforhold og lignende, og dette blev gjort selv i den tidligste tid på trods af den tunge teodoliternes vægt. Som et eksempel: Stilladset og stativet i begge ender af EPPING-basen steg ME i 1857 43 ft over overflademærkerne, og polsignalerne strakte sig 10 ft højere. I næsten 100 år var strukturerne lavet af træ, i nogle få tilfælde blev selve træet brugt og i meget sjældne tilfælde af murværkskonstruktion. Når det var muligt, var stativerne med personalet adskilt fra instrumentstativene.

De tyndt bosatte, vidt åbne rum fra det 19. århundrede og det tidlige 20. århundrede var ikke USA til den europæiske praksis at bruge kirkens spir og andre høje strukturer til trianguleringsstationssteder. Selv når det var tilgængeligt, blev meget få af disse bygninger nogensinde valgt til primære stationsplaceringer på grund af stabilitetsproblemer og behovet, i mange tilfælde for excentriske opsætninger. Som et resultat var de høje trætårne ​​eller signaler, som de også blev kaldt, nødvendige for at overvinde forskellige forhindringer ofte tekniske og arkitektoniske perler. I nogle tilfælde, især i de høje sletter, hvor jordkrumning var den eneste hindring, blev kortere dobbelte tårne ​​toppet med slanke, og engang lige så høje overbygninger, hvorfra heliotrope, lys eller polmål blev vist.

Eraen med høje trætårne ​​sluttede i 1926, da Jasper S.Bilby, daværende Chief Signalman C & ampGS, trak på stålvindmølle-teknologi, der blev brugt i hele vest, byggede legetøj, gasrørstårne ​​bygget tidligere af US Lake Survey og hans egen lange erfaring i konstruere træsignaler, designet et dobbelt tårn undersøgelsessignal bygget næsten udelukkende af genanvendelige stålstænger og stænger, holdt sammen med bolte. Disse specielt stærke strukturer kunne opstilles i standardkonfigurationer til højder fra 37 til 116 fod i trin på 13 fod af en 5 mand besætning på en dag eller derunder og demonteres af et 4-mand hold på omkring halvdelen af ​​denne tid.

Det lejlighedsvise behov for at udvide højden af ​​tårne ​​på stedet og for yderligere højde på de højeste tilgængelige signaler blev løst meget tidligt med sektioner i ét stykke, hver 10 fod i højden, der blev boltet til toppen af ​​tårnene. Så mange som 3 sektioner, mens de er sjældne, er blevet føjet til et enkelt tårn. Et par baser til 129 fod tårne ​​var senere tilgængelige, men sjældent ansat på grund af det meget større areal, der kræves for at forankre dem.

Bilby-tårnkomponenter kunne genbruges adskillige, endda hundreder af gange, og tårnene blev ansat over hele verden. Deres første anvendelse var i 1927 i det sydlige Minnesota, hvor der i arbejdssæsonen, der omfattede andre projekter i staten, blev opført 96 tårne. Som et interessepunkt var den højeste bygning 156 fod på Mississippi-flodens bue i 1929.

Jasper S. Bilby sluttede sig til C & ampGS i 1880'erne som en ung mand, frisk fra en Indiana-gård og viste straks en uhyggelig evne til at finde træer, der forhindrer synslinjer, en vigtig egenskab i en tid, hvor det ikke var let at bevæge sig rundt. Han blev dygtig med signalopbygning og rekognoscering (planlægning af undersøgelser) og skrev faktisk den originale manual om emnerne blandt flere specielle publikationer, som han enten var forfatter til eller medforfatter til. Han steg igennem rækkerne til partichef og på tidspunktet for hans pensionering i 1930'erne var han Chief Signalman, den højeste civile stilling nogensinde inden for C & ampGS-felttjenesten.

Varige stationsmonumenter var af åbenlyse grunde altid af grundlæggende betydning i geodetiske undersøgelser. Hvor der var klippekanter eller store stenblokke, brugte Hassler borehuller fyldt med svovl eller et andet stof for at reducere virkningerne af frysning. Andetsteds var begravede afkortede lertøjskegler reglen. I midten af ​​den mindre radiusende markerer den nøjagtige station. Under overflade (underjordiske) mærker blev normalt også sat på samme måde. I de fleste tilfælde blev mindst ét ​​referencemærke (vidne) etableret, bore huller og tværsnit i stenstrukturer og trunkerede lertøjskegler, mindre end stationsmærkerne var standard. Hassler begravede referencekeglerne i et bestemt mønster og gav synlig referenceinformation for at lokalisere det generelle stationssted og desuden nedgravede små stykker murbrokker, skaller og lignende, der blev fundet på stedet, oven på stationsmærket for at hjælpe med inddrivelsen.

Referencemærker tjener flere formål: At hjælpe med at finde stationen, verificere dens position, at nulstille monumentet og til brug som erstatningsstationer.

Baselinjestationer var normalt præget af tunge stenposter indtil omkring 1900, da hældte betonmonumenter erstattede dem. Fra omkring 1850 til århundredeskiftet markerer stenpæle (marmor, sandsten og kalksten) 2-3 fod i længden, og for underoverfladen markerer den samme type stolper, flasker, lerkander og crocks og lignende, generelt udskiftet kegler til markering af stationer. Imidlertid blev bolte og søm cementeret i borehuller i nogle tilfælde enkle borehuller, tværskæringer og faktisk næsten ethvert tænkeligt mærke i enhver kombination med disse stationsmarkeringer. Når det var nødvendigt for at begrave mærkerne, blev en grøft 4-8 ft i diameter og 8-18 in. Dyb omkring stationens placering normalt gravet og fyldt med kul eller trækul. Når beton var let tilgængelig, blev 2-3 fod lange fliser og tinrør fyldt med stoffet, der var sat over underjordiske mærker, ofte brugt med centre præget af bolte, søm, hulhuller osv.

Omkring 1900 blev der indført støbte bronzeskiver, og kort derefter blev hældte betonmonumenter 3-5 fod dyb med underflademærker standard, hvor klipper og sten ikke var tilgængelige. Monumenter af denne type blev fortsat brugt indtil midten af ​​1980'erne.

Omkring 1965 blev stålstænger drevet til afvisning med senere monterede diske sat til mange undersøgelser og er faktisk grundlaget for, hvad der menes at være de mest stabile mærker efter nutidens standarder.

I 1920'erne blev der angivet to referencemærker for hver station, og begyndende i 1927 blev et tredje referencemærke sat omkring & # 188 mil væk til brug ved tilvejebringelse af azimutkontrol til lokale undersøgelser og til bestemmelse af magnetisk deklination. Standard azimuth-markdiske erstattede azimuth-referencemærker omkring 1935.

Bænkmærkemonumenter var af lignende udformning indtil slutningen af ​​1970'erne, hvor der blev introduceret specielle mærker af stålstangtype. I 1930'erne blev præfabrikerede betonstolper med monterede bænkskiver brugt i flere år.

Før slutningen af ​​1970'erne blev alle betonmonumenter og skiver konstrueret af ikke-magnetiske materialer. Når GPS blev operationelt, blev underlag, reference- og azimuth-mærker sjældent indstillet, og stavtypestationsmærker dominerede.

Kommunikationen mellem observationsenheder og stationens personale blev holdt enkel og kort. I de tidligste dage var der normalt ingen behov for, fordi polmålsignalerne sjældent blev overværet, og når de var, blinkede et par blink med et spejl til identifikationsformål og for at indikere, at observationerne skulle begynde, og noget lignende på deres konklusion ville generelt være tilstrækkeligt. Denne praksis fortsatte, da heliotropes kom i brug i 1840'erne, og de fleste stationer blev bemandet, indtil omkring 1900, da Morse-koden blev indført. Kun få observationsenheder var aktive i denne periode, og behovet for at signalere mere detaljerede oplysninger var sjældent.

John F. Hayford under sin tjeneste hos den amerikanske-mexicanske Boundary Commission i 1890'erne løste et sådant behov for feltkommunikation ved at bruge Morse-kode. Når lys erstattede heliotrope ved århundredskiftet, blev de fleste observationer foretaget om natten, og der var flere grunde til, at observatørerne havde direkte kontakt med lysholderne. For det første, identifikation, måtte lys ofte dæmpes eller lyses op, meddelelser videresendes i nødsituationer og lignende. I 1902 blev den internationale morse-kode vedtaget som køretøjet for at opnå dette.

Begyndende i 1930'erne blev flere observationspartier reglen, og vinkeloplysninger blev ofte overført til Chief Observer (1.O), så trekantslukninger kunne beregnes, og eventuelle nødvendige genobservationer blev foretaget, mens de stadig var på stationen.

Radioer blev prøvet tidligt i Anden Verdenskrig og forårsagede nok problemer til at forsinke deres generelle brug i ca. 15 år, hvoraf den største var samtalerne afhentet af nærliggende modtagere. I et tilfælde troede lokalbefolkningen, der hørte jargongen, forstærket af blinkende lys, at udenlandske agenter var i området og rapporterede hændelserne til politiet, der gik på udkig efter spioner og i stedet fandt landmålere oven på tårne. Og som man kunne forvente, var der et par klager over bandeord.

Omkring 1960 blev radioteknologien forbedret, og alle enheder var så udstyrede. En anden æra sluttede. Lysholdere kigger ikke længere ud i mørket og venter på et blinkende lys Dash - Dot - Dot pause Dash - Dash - Dot eller DG, oversat, Udført her, Gå til næste station.

Mere territorium. Mere arbejde

Fremskridtene var langsomme med den primære triangulering i nogle få perioder i det 19. århundrede, da territoriale erhvervelser, især dem med lange kystlinjer som Florida, Texas, Stillehavskysten og Alaska, skabte et behov for øjeblikkelige hydrografiske undersøgelser og andre nødvendige kortoplysninger. Og Coast Survey var et lille bureau, personalemæssigt.

Et fortsat problem, politisk modstand mod geodetiske undersøgelser forsvandt aldrig rigtig, dog ikke så ondskabsfuldt som i Hassler-årene. En kongresmedlem proklamerede højlydt, da C & ampGS fik tilladelse til at føre arbejdet til det indre, at det spredte værdiløs triangulering i hele landet, og han havde sandsynligvis nogle tilhængere.

Borgerkrigen forårsagede den længste forsinkelse, da mange ansatte gik ud for at deltage i militæret, nord og syd. I 1863, da det så ud til, at Lee's Army of Northern Virginia var rettet mod Philadelphia, blev Bache og Davidson sendt der for at hjælpe med planlægningen af ​​et forsvar for byen. Heldigvis sluttede Gettysburg denne trussel. Den spansk-amerikanske krig bragte flere kystterritorier, de filippinske øer og Puerto Rico blandt dem, og omkring samme tid sluttede Hawaii-øerne sig til USA, hvilket alle tilføjede bureauets arbejde.

Ved århundredskiftet blev den østlige skråning og den 39. parallelle buer og udvidelser nord fra det centrale Kansas til Nebraska og syd fra San Francisco til Santa Barbara afsluttet. Den 39. parallelle triangulering er 2.750 miles lang, sandsynligvis den længste bue, der udføres af en enkelt regering og forbinder fyrtårnene i Cape May, NJ og Point Arena, CA, der forbinder Atlanterhavet og Stillehavet, både symbolsk og videnskabeligt. I perioden blev der observeret primær triangulering i store dele af New England, og i 1876 målte assistent Charles O. Boutelle en bue over Mohawk Valley, der forbinder dette arbejde med Lake Survey-stationerne nær Buffalo.

Vest for det centrale Colorado består den 39. parallelle triangulering af massive figurer, mange med linjer på 100 miles og mere i længden, den længste er 183 miles mellem UNCOMPAHGRE PEAK nær Ouray i Colorado og MOUNT ELLEN nær Hanksville, i Utah. I strækningen 950 mil fra Colorado Springs, CO til San Francisco, CA, var der mindre end 40 stationer påkrævet med mange af observationer foretaget af assistent William Eimbeck mellem 1876-96.

Great Hexagon og Davidson's Quadrilaterals

Vest for Salt Lake City er den store sekskant med WHEELER PEAK i centrum, der forbinder stationerne på Wasatch-bjergene mod øst med de omkring 200 miles mod vest i Nevada. På grund af områdets fjernhed og korte arbejdssæson tog det 10 år at gennemføre observationer på de 7 involverede stationer.

I 1880'erne og 90'erne var den eneste måde at rejse til stationsstederne i bjergvesten på hest, mere sandsynligt muldyr og vogn. Heste- og muldrevne vogne var faktisk det eneste transportmiddel til de fleste stationer overalt, indtil motorvogne blev introduceret i 1913. Den første var en White Motor Co. 1 & # 189 ton lastbil med en 30 HK motor og 25 MPH tophastighed brugt af et astronomisk parti på den 104. Meridian-bue. Instrumenter, udstyr og forsyninger var tunge, og hvor det kunne gøres, blev der bygget veje så langt op som muligt. Den ved WHEELER PEAK forbliver i dag.

Længere mod vest bæres trianguleringen over Sierra Nevada nær Lake Tahoe af meget store figurer kendt som Davidsons Quadrilaterals med sider, der spænder fra 57 til 142 miles i længden.

I 1878 gav Carlisle P.Patterson-superintendent for den nyligt navngivne Coast and Geodetic Survey George Davidson tilladelse til at etablere en station på Mount Shasta, et kæmpe bjerg i det nordlige Californien med en højde på 14.162 ft. Det egentlige formål med projektet var at måle side MT SHASTA til MT HELENA, som ved omkring 192 miles ville gøre det til den længste trianguleringslinie, der nogensinde er observeret. Linjen MT LOLA til MT HELENA, en af ​​siderne af Davidsons Quadrilaterals, 133 miles i længden, blev valgt som base for trekanten.

Assistent Benjamin A. Colonna blev valgt til at foretage observationer på MT SHASTA og George Davidson på MT LOLA. Observationer blev ikke sikret ved MT HELENA, kun heliotrope blev vist. Colonnas beskrivelse, der følger efter den dag, han fik succes, fortæller hele historien.

Den komplette artikel, Nine Days on the Summit of Mt.Shasta, vises i The Journal -Coast and Geodetic Survey, juni 1953, nummer 5, s. 145-152. Fredag ​​den 1. august (1878) viste sig at være den dag, jeg havde ventet på. Vinden havde trukket mod nord i løbet af natten, og røgen var forsvundet som ved magi. Ved solopgang vendte jeg mit teleskop i retning af MT LOLA, og der var heliotropen, 169 miles væk, skinnende som en stjerne i første størrelsesorden. Jeg gav et par blink fra mine egne, og de blev straks besvaret med blink fra LOLA. Derefter vendte mit teleskop i retning af MT HELENA, der var også en heliotrop, der skinnede lige så smukt som den ved LOLA. Min glæde var meget stor, for den succesrige gennemførelse af min mission var nu sikret.Så snart jeg havde taget et par forholdsregler, ringede jeg til Doctor McLean (en besøgende fra Oakland, Californien) og (Richard) Hubbard (en guide) for at lade dem se heliotropen ved MT HELENA, 192 miles væk og den længste linje nogensinde observeret over hele verden. Om eftermiddagen var røgen opstået, og HELENA blev lukket ud, men den følgende morgen fik jeg det igen, og min mission på Shasta-bjerget var færdig. Franskmændene har i nogle år forsøgt at måle, trigonometrisk, nogle linjer fra Spanien over Middelhavet til Algier, de er først for nylig lykkedes, og det har været en kilde til stor tilfredshed for franske geodesister. Deres længste linje er 169 miles. Linjen fra MT SHASTA til MT HELENA er 192 miles lang eller 23 miles længere end deres længste. Og herligheden er vores for Amerika og ikke Europa kan prale af de største trigonometriske tal, der nogensinde er målt på kloden.

Det er noget ironisk, at der kun få år senere blev observeret en almindelig netværkslinje, der tidligere blev nævnt, UNCOMPAHGRE PEAK to MOUNT ELLEN, og ved 183 miles er 14 miles længere end den længste franske observation.

Corps of Engineers var ansvarlig for kortlægning og kortlægning af de store søer og erkendte, at loven fra 1843 kun begrænsede Coast Survey-ansvaret til Atlanterhavet, Stillehavet og Gulfkysten, opsatte US Lake Survey (USLS) inden for Corps til at udføre jobbet . Mellem 1864-1900 etablerede dette agentur primær triangulering i hele søområdet, inklusive en bue syd fra Chicago, der forbinder den 39. parallelle triangulering i Parkersburg, IL.

En begivenhed af usædvanlig interesse var de mange meget lange linjer over Lake Superior, de var i stand til at observere på trods af at de teoretisk ikke var sammenhængende. Selvom det er meget sjældent, involverer disse observationer, kendt som brydede linjer, fordi signalerne tilsyneladende løftes af atmosfæriske forhold, så de kan ses på, generelt seværdigheder over vand, som det var tilfældet her. En sådan linje blev rapporteret i 1930'erne Hudson River bue.

I 1880'erne tilbød Coast and Geodetic Survey (C & ampGS) et program til at hjælpe staterne med at etablere geodetisk kontrol. Som regel ledede universitetsprofessorer aktiviteterne, hvor studerende og lokale mennesker udførte arbejdet. Flere stater deltog i programmet, men kun undersøgelserne i det nordøstlige Pennsylvania og i New York var af acceptabel kvalitet. Andre undersøgelser af særlig note i denne periode var:

Grænsen mellem Californien og Nevada fra Oregon til Lake Tahoe og dens fortsættelse, den skrå linie til Colorado-floden målt i 1873 af Alexis Von Schmidt, amerikansk vicegenerator og den efterfølgende omlægning af den skrå linje af assistent Cephas H. Sinclair C & ampGS mellem 1893-99 .

Assistent William C. Hodgkins 'C & ampGS 1893 resurvey af den cirkulære grænse mellem Pennsylvania og Delaware oprindeligt sat af lokale landmålere i 1760 og verificeret af Mason og Dixon i 1763.

Begyndende indsats i Alaska gennem flere årtier, herunder arbejde på grænsen mellem USA og Canada i 1890'erne.

Omlægningen af ​​1893-97 af grænsen mellem USA og Mexico foretaget under ledelse af assistent Alonzo T. Mosman C & ampGS.

1872-85 (?) Triangulering af Adirondack Mountains, NY af Verplanck Colvin, overinspektør for Adirondack og State Lands Surveys.

Da geodetisk landmåling i Amerika gik ind i det 20. århundrede, gjorde det det på et solidt fundament bygget på fremragende landmåling, hvor kvaliteten af ​​observationer aldrig blev kompromitteret, og søgen efter højere nøjagtighed aldrig sluttede.

BYGNING AF NETVÆRKET 1900-1940

Ved begyndelsen af ​​det nye århundrede, som i ethvert år, bevæger en generation af geodesists sig fortsat ad stien mod deres retmæssige sted i erhvervet, hvor end det måtte være. I USA opstod en mand, William Bowie, i kraft af sit fine analytiske sind og målrettede natur tidligt som den bedste af de bedste og på samme måde som Hassler, dominerede den amerikanske geodesi totalt i mere end 35 år. Født i Anne Arundel County, MD i 1872, kandidat fra Trinity College, Hartford, CT med yderligere arbejde ved Lehigh University, sluttede han sig til C & ampGS i 1895.

I løbet af de næste 14 år demonstrerede han enestående evner i alle faser af kontorets geodetiske aktiviteter, både felt og kontor, hvilket førte til hans udnævnelse som chef for computerdivisionen og inspektør for geodetisk arbejde i 1909 (en stilling, der omkring 1915 blev chef, Geodesy. Division), der erstatter John F. Hayford, der var gået videre til at oprette en ingeniørafdeling ved Northwestern University. Der var flere store præstationer i løbet af hans embedsperiode, og deres succesrige konklusioner kan primært tilskrives hans personlige engagement i hver enkelt.

I 1913 overtalte han for eksempel regeringerne i Canada og Mexico til at vedtage den amerikanske standarddato for deres kortlægning, hvilket resulterede i, at et helt kontinent blev placeret på et datum, omdøbt til det nordamerikanske datatidspunkt, et første sted overalt. I et andet tilfælde pressede Bowie på for at gennemføre tilstrækkelig primær triangulering i den vestlige halvdel af landet, så en enkelt justering kunne foretages, og når Bilby-tårnene var tilgængelige, gjorde det samme for den østlige halvdel. Samtidig foreslog han en metode til at justere de to halvdele som separate stykker, dog som et enkelt system.

Han støttede nivellering lige så meget som triangulering med resultatet i 1929 blev der foretaget en generel justering for hele landet. Også på hans ur og med hans fulde støtte opstod statens flykoordinatsystem i 1932, og for første gang kunne alle landmålere bruge netværksdataene. Endelig var hans store ambition at færdiggøre landets primære vandrette og lodrette netværk, og for alle formål lykkedes det på tidspunktet for hans pensionering i 1936.

En anden af ​​Bowies interesse var tyngdekraftsundersøgelser, der blev introduceret i USA af C & ampGS i 1875, hvilket førte til, at han blev en stærk og vokal fortaler for teorien om isostasi og sluttede sig til Hayford i denne tro. Det grundlæggende princip for isostasi er, at tyngdevirkningerne af de kontinentale masser over geoiden er næsten lige så kompenseret af mindre massefylde nedenfor, det modsatte gælder for havene.

Bowie blev anerkendt nationalt og internationalt, en grundlægger af American Geophysical Union og en tidlig præsident. Han var også præsident for Society of American Military Engineers og International Union of Geodesy and Geophysics. Bowie var kaptajn i C & ampGS bestilt korps, men foretrak titlen major, den rang, han opnåede i første verdenskrig. William Bowie døde i 1940 efterlod en oversigt over præstationer, der sandsynligvis ikke vil blive matchet snart, hvis nogensinde.

Medlemmer af Geodesy-divisionen, der yder betydelige bidrag i denne periode, var Walter D. Lambert, Jacob A. Duerksen og Frederic W. Darling inden for tyngdekraft og astronomi Sarah Beall i astronomi Henry G. Avers, Howard S. Rappleye og Walter F. Reynolds i beregninger Clarence H. Swick i tyngdekraft, astronomi og beregninger Walter D. Sutcliffe i optegnelser og arkiver og Hugh C. Mitchell i at fremme undersøgelser i storbyområder, flykoordinatsystemer og forfatter til Sp.Pub.no. 242 Definition af termer brugt i geodetiske og andre undersøgelser, offentliggjort efter hans pensionering, den første og stadig den bedste af geodetiske ordlister. Andre i divisionen er citeret andetsteds for særlig indsats.

Tyngdekraftsundersøgelser begyndte i USA i 1875 under ledelse af Charles S. Peirce efter erhvervelsen af ​​Bessel vendbart pendulapparat fra Europa. De første målinger med udstyret blev foretaget i Hoboken, NJ efter tilslutning til kendte tyngdekraftsværdier i Frankrig, Schweiz, Tyskland og England. I 1882 blev der oprettet internationale forbindelser med New Zealand, Australien, Indien og Japan og i 1900 igen til Europa.

Forbedringer blev foretaget af apparatet af Peirce, Thomas C. Mendenhall, superintendent for C & ampGS (1889-94) og andre, hvoraf den mest betydningsfulde var udskiftning af bronzependulet med en lavet af invar i 1920. Arbejdet begyndte med den første nationale tyngdekraftsnetværket i 1891 og afsluttet i 1949, der involverede 1.185 basestationer, alle observeret med pendler.

Omkring samme tid kom den første geodetiske gravimeter, Worden tyngdemåleren, i brug og blev vedtaget af C & ampGS i 1952 til differentielle målinger. Tidlige apparater af denne type dukkede op omkring 1930 til brug i olieefterforskning og var ikke nøjagtige nok til geodetisk arbejde. Den lange periode af pendulmålt tyngdekraften var ved at slutte efter ca. 75 år, omend apparatet fortsat ville blive brugt i absolutte bestemmelser i yderligere 25 år.

I det meste af perioden var C & ampGS den primære motor med betydelige bidrag, der blev ydet før 1900 af assistenter Edwin Smith, Erasmus D. Preston og George R. Putnam, ud over Peirce og Mendenhall. Efter 1900 førte William Bowie og Walter D. Lambert an med Donald A. Rice, der fulgte efter 1950 for at fortsætte deres arbejde. Omkring 1955 blev der lagt planer om at færdiggøre det længste ønskede 100 mil afstandsnetværk og at udvide de eksisterende 900.000 kvadratkilometer arealdækning med 10 mils intervaller over hele landet.

Begyndende i 1954 begyndte George P. Woollard observationer ved hjælp af kvartspendulapparat og Worden gravimetre for at skabe et landsdækkende net og afsluttede arbejdet i 1958 med omkring 175 stationer etableret, mest i regionale lufthavne. I 1963 havde han udvidet nettet over hele verden med omkring 1.300 point.

Woollard begyndte at foretage tyngdekraftsmålinger i slutningen af ​​1930'erne, mens han ved University of Wisconsin løb gennem traverser over hele landet og mellem Den Mexicanske Golf og Newfoundland. Han spillede også en rolle i at få S. P. Worden til at bygge sit geodetiske gravimeter i 1948.

Da rumalderen begyndte, steg behovet for tyngdekraftsnetværk med højere nøjagtighed kraftigt. For at imødekomme dette krav blev U.S.National Gravity Base Net (NGBN) oprettet i 1966 i et samarbejde mellem Army Map Service, USAF 1381st Geodetic Squadron og University of Hawaii, der placerede stationer i lufthavne i 59 byer over hele landet. Fire LaCoste & amp Romberg geodetiske gravimetre blev brugt, og rejsen var af kommercielle flyselskaber. I 1971 blev NGBN indarbejdet i International Gravity Standardization Net 1971 sammen med observationer fra forskellige kilder, der forbinder stationer i 36 ekstra byer og et antal kalibreringslinjependulmålinger. Der er 1.854 ISGN-stationer, 379 er i den konstante U.S.

Som en del af den fortsatte indsats for at forbedre IGSN-systemet, National Geodetic Survey (NGS) mellem 1975 og 1979 genobserverede det meste af NGBN ved hjælp af 4 LaCoste & amp Romberg G-målere i en samtidig tilstand og jordtransport. Dette nye netværk er identificeret som National Geodetic Survey Gravity Network (NGSGN) og inkluderer stationer i 54 byer observeret i samarbejdsindsats mellem NGS og andre føderale agenturer. Kalibreringslinjer etableret i 1990 er østkysten, Blue Ridge, Mid-Continent og Rocky Mountain.

Den generelle tilgængelighed af geodetiske gravimetre efter 1960 og brugervenlighed har fået andre føderale agenturer, herunder US Geological Survey (USGS), statslige og uddannelsesinstitutioner og private virksomheder til at udføre observationer til flere formål, bortset fra efterforskning. Havets tyngdekraft forbliver en kæmpe virksomhed, der fortsat forfølges. En sikker forudsigelse. De sidste to årtier i det 20. århundrede vil blive kendt som den periode, hvor bestemmelsen af ​​absolut tyngdekraft til en høj nøjagtighed blev almindelig.

Fra tabeller til mekaniske regnemaskiner

I begyndelsen af ​​den amerikanske geodetiske oplevelse var der ingen mekaniske regnemaskiner tilgængelige, og beregningerne blev foretaget ved hjælp af en række forskellige tabeller inklusive logaritmer, forstærket af den enkelte computers aritmetiske evner. På trods af hvad i dag ville blive betragtet som den mest ekstreme af primitive beregningsmæssige midler, blev arbejdet gjort.

Metoden med mindste kvadrater blev introduceret i 1847 eller 1848, og så tidligt som i 1868 blev der foretaget justeringer, der involverede lukninger i længde, azimut, bredde og længdegrad, en formidabel opgave selv i senere år.

Nøjagtighedsestimater bestemt direkte ud fra justeringer af mindste kvadrater blev ikke rutinemæssigt beregnet før i midten af ​​1960'erne på grund af den ekstra indsats, der var involveret, og andre tilgange blev taget for at komme med acceptable erstatninger. Charles A. Schott i Superintendents's Report for 1865, s. 192, forklarer problemet og begrundelsen for løsningen som følger: Den strenge anvendelse af metoden med mindste kvadrater i forbindelse med beregningen af ​​sandsynlige fejl i de justerede dele af en triangulering bliver i vores tilfælde upraktisk ud fra dens besværlige natur , og der skal søges og følges en kortere metode, som, selv om den er en tilstrækkelig tilnærmelse af sandheden, men alligevel giver os alle ønskelige data til at bedømme nøjagtigheden af ​​vores resultater. Tilnærmelserne tog flere former afhængigt af det element (længde, azimut eller position), som nøjagtighedsestimatet var ønsket for. Mest udviklede sig fra den specifikke tilstandsligning for elementet, og alle inkluderede den sandsynlige fejl i vinklen (eller retningen), der stammer fra justeringen. At længden til sidst blev styrken af ​​figurformlen, længe brugt til at evaluere styrken af ​​triangulering og til bestemmelse af behovet for yderligere basislinjer.

Doolittle gør det mindre arbejde

I 1878 foretog Myrick H. Doolittle en kombination af forbedringer af Gauss 'metode til løsning af normale ligninger, der fortsatte med almindelig brug i mere end 80 år. Europæiske geodetiske kredse insisterede på at synkronisere metoden som Gauss-Doolittle, og det er den stadig i dag. Men i 1924, da F. R. Cholesky, en europæer (Frankrig), modificerede Doolittles procedure, identificeres denne metode som Cholesky eller Cholesky-Rubin. T. Rubin, en anden europæer (Sverige), opdagede tilsyneladende den samme tilgang som Cholesky, men to år senere.

Rå og besværlige mekaniske regnemaskiner dukkede op senere i det 19. århundrede og på trods af deres akavet mindskede opgaven med at lave multiplikationer og divisioner, den største opgave i beregninger. Senere forbedringer, herunder små elektriske motorer, resulterede i yderligere reduktioner i beregningsindsatsen og gjorde det muligt at løse den samtidige løsning af flere hundrede normale ligninger.

Azimutere fra syd - hvorfor?

Fra 1850 til vedtagelsen af ​​NAD83 i 1986 blev azimuther i geodetiske undersøgelser regnet fra syd med uret snarere end fra den mere logiske oprindelse nord, der blev brugt af landmålerne. Walter D. Lambert i en kort artikel fra 1946 og nogle noter samlet i 1954 gav flere forklaringer, hvoraf alle kunne være tilstrækkelige som en god grund til praksis.

I sine 1954-noter rapporterer han, at der i Hasslers 1817-arbejde og efter 1832 ikke var nogen ensartethed, undertiden blev der regnet med azimutere fra nord og ved andre lejligheder fra syd og desuden i begge retninger uden nogen specifik betegnelse om øst eller vest. Resten af ​​noterne konkluderer fra forskellige skrifter fra franske geodesists fra 1800-40-perioden, at de foretrak at måle azimutter fra syd omkring til vest, og ifølge ham gjorde deres amerikanske kolleger det også.

Hans 1946-artikel giver sandsynligvis den bedste begrundelse for praksis. Lambert bemærkede, at Charles A. Schott var en tysk uddannet geodesist, og selvom han ikke var studerende af Karl Friedrich Gauss (1777-1855), var han godt klar over, at Gauss fulgte den almindelige praksis med azimutter fra syd med uret i sin Hannoverske triangulering. Og yderligere, at Schott tiltrådte Computing Division kort før 1850, var meget anset fra starten, og det var meget sandsynligt, at han var ansvarlig for, at bureauet vedtog denne praksis. Efter 1986 måles azimutter med uret fra nord.

I 1879 blev det første nationale datum etableret og identificeret som New England-datoen. Station PRINCIPIO i Maryland, cirka midtvejs mellem Maine og Georgia, blev omfanget af den sammenhængende triangulering valgt som det indledende punkt med sin position og azimut til TYRKIETPUNKT bestemt ud fra alle tilgængelige astronomiske data, dvs. 56 bestemmelser af breddegrad, 7 af længdegrad og 72 for azimut.

Senere blev dets position overført til station MEADES RANCH i Kansas og azimut til WALDO ved beregning gennem trianguleringen. Clarke-sfæroiden fra 1866 blev valgt som beregningsoverflade for datoen i 1880, og erstattede Bessel-sfæroiden fra 1841, der blev brugt efter 1843. Før 1843 er der noget bevis for, at Walbeck 1819-sfæroiden blev anvendt.

Datoen blev omdøbt til den amerikanske standarddato i 1901 og i 1913 det nordamerikanske nulpunkt (NAD), da Canada og Mexico vedtog systemet. I 1927 begyndte en justering af den første ordens triangulering af USA, Canada og Mexico og blev afsluttet omkring 1931. Slutresultatet var det nordamerikanske nulpunkt i 1927 (NAD27).

Det var ikke en samtidig løsning, fordi det simpelthen var økonomisk upraktisk at gøre det med det tilgængelige computerudstyr. Ikke desto mindre var det den største geodetiske beregningsindsats til den tid. Endnu vigtigere var, at det resulterende nulpunkt var det første, der blev orienteret af Laplace-azimutter strategisk fordelt i hele trekanten. Azimut til WALDO i datumdefinitionen blev ændret med ca. 5 "på grund af inkluderingen af ​​en Laplace-azimut ved den nærliggende SALINA-basislinje. Dens optagelse i NAD27-definitionen var kun for fuldstændighedsformål, da datoen faktisk er orienteret af 175 Laplace-azimutter holdt fast i justeringen som nævnt tidligere.

I 1909 bestemte John F. Hayford kun data fra den amerikanske triangulering for at bestemme nye dimensioner for jordens figur, med passende navn Hayford-sfæroid. Den internationale geodetiske og geofysiske union vedtog parametrene i 1924 som grundlaget for den internationale ellipsoid af reference, og den anvendes i øjeblikket i flere lande.

Tidligere havde han perfektioneret styrken af ​​figurformlen, der blev brugt til at beslutte, hvor der kræves basislinjer i trianguleringen. Det oprindelige koncept blev udviklet og brugt i US Lake Survey og senere forbedret af William H. Burger (C & ampGS). Hayford var også medforfatter sammen med Thomas W. Wright, tidligere Lake Lake Survey, af den udbredte tekst Adjustment of Observations. Han tjente med C & ampGS i 20 år og var chef for computerdivisionen og inspektør for geodetisk arbejde i omkring 10 år.

De første nationale nøjagtighedsstandarder

I 1921 besluttede et udvalg, at C & ampGS-nomenklaturen for nøjagtighed af geodetiske undersøgelser af primær, sekundær og tertiær fremover ville blive identificeret som præcis, primær og sekundær. Når jeg ser tilbage på mere end 70 år, ser det ud til at have været en politisk beslutning, sandsynligvis et agentur, der protesterede mod den tertiære klassifikation for deres arbejde. Som sædvanligt med sådanne forordninger skabte det intet andet end forvirring.

I 1925 vedtog Federal Board of Surveys and Maps de nu velkendte standarder for Firstorder, Second-order og Third-order ledsaget af de også velkendte 1: 25.000, 1: 10.000 og 1: 5.000 længde- og positionslukninger, der blev bekræftet i 1933 og forblev på plads indtil 1957.

Traverse erstatter triangulering 1917-1927

I 1900 havde C & ampGS observeret omkring 5.150 miles af første ordens triangulering og USLS omkring 1.650 miles. Mellem 1900 og 1925 blev der målt omkring 13.000 miles af den samme klassetriangulering i den vestlige halvdel af landet inklusive den 1.460 mil 49. parallelle bue, der strækker sig over grænsen mellem USA og Canada fra Lake of the Woods, MN og Stillehavet observeret sammen med Geodetic Survey of Canada (GSofC).

På grund af de høje omkostninger ved at bygge trætårne ​​blev der observeret ringe eller ingen triangulering fra 1900-27 i den østlige del af landet. Førsteordens traversering blev erstattet, fordi ruter kunne vælges langs jernbaner, med målingerne lette ved at bruge skinnerne til at understøtte båndene igennem og derefter projicere afstande til stationerne forskudt fra sporene. Mellem 1917 og 1927 blev der observeret cirka 3.300 miles gennemkørsel i 13 stater, alle øst for den 98. Meridian-bue bortset fra omkring 100 miles i South Dakota.

Efter udviklingen af ​​Bilby-tårnet i 1926 vendte undersøgelsesmetoder for den østlige halvdel af landet tilbage til triangulering, og mellem 1927 og 1931 blev ca. 9.000 miles af førsteordens arbejde udført. Blandt de største arbejder afsluttet efter 1900 var den 98. Meridianbue med en længde på 1.720 miles observeret 1897-1907 49. Parallelbue, nævnt tidligere, cirka 1.460 miles lang målt i 1924 og den sidste af de store trianguleringer, Atlanterhavskysten, måske 1.600 miles i længden fra Providence, RI til Key West, FL afsluttet i 1932.

I den justering, der skabte NAD27, blev al første ordens triangulering og omkring 100 miles af første ordens travers i alt 15.050 miles inkluderet i den vestlige halvberegning. Til den østlige halvjustering blev kun trianguleringen vest for den østlige skrå bue på 11.850 miles brugt inklusive USLS (1.650 miles) og GSofC (630miles) arbejde, men ingen af ​​første ordens gennemkørsler. Andre udeladelser var: International Boundary Commission (IBC) -GSofC-triangulering observeret før 1920 fra Lake Superior mod vest til Namakan Lake (ca. 200 miles), fordi forbindelsen til den 98. Meridian-bue var en første ordens travers målt på den frosne Rainy River i Minnesota og en 200 mils sektion af Mississippi-flodbuen fra St. Louis nordpå afsluttet i 1931, muligvis fordi optegnelserne endnu ikke blev modtaget. Arbejdet øst for den østlige skrå bue, inklusive hele Atlanterhavskysten og anden triangulering i dele af Virginia, North og South Carolina, Georgia og Florida blev udeladt, fordi der var involveret traverser.

I 1950 var det tydeligt, at NAD27 havde mange problemer forårsaget af store sløjfer i vest og et utilstrækkeligt antal grundlinjer og Laplace-azimutter. Estimater, der blev foretaget, foreslog derefter, at halvdelen igen så meget af de 26.900 miles triangulering inkluderet i beregningen og dobbelt så mange basislinjer (112 inkluderet) og Laplace-azimutter (175 inkluderet) ville være nødvendige.

I 1940 var denne mængde nyt arbejde stort set tilgængelig, muliggjort af midler fra civile arbejder tildelt til at hjælpe de arbejdsløse, men ingen i 1927 forudså, at dette ville ske. Efterfølgende er naturligvis altid bedre end fremsyn.

Rekognosceringsundersøgelser, planlægning i marken og valg af placeringer til triangulationsstationer var altid en del af geodetiske operationer i USA. Det blev dog ikke en separat og særskilt funktion før i 1880'erne, da flere observatører begyndte at komme på scenen. Indtil da var der kun lejlighedsvis behov for at planlægge mere end et par tal forude, og dette kunne let gøres af enhederne, efterhånden som arbejdet skred frem.

Styrken af ​​triangulering afhænger udelukkende af velformede trekanter og tilstrækkelige overflødige observationer til at verificere acceptablen af ​​vinkelmålingerne. Sidstnævnte var grundlaget for vedtagelsen af ​​specifikationen i løbet af Baches tid, at al triangulering skulle bestå af afstivet firkant og / eller centrale punktkonfigurationer.

Opfyldelse af disse grundlæggende kriterier krævede ofte tårne ​​for intervisibilitet og at beslutte deres højder var et problem i sig selv. Forud for Bilby-tårnene var omkostningerne og tiden, der var nødvendig for at oprette træsignaler, en vigtig faktor for at gøre en yderligere indsats for at sikre, at en minimumshøjde ville være tilstrækkelig. Profilering af linjer på forskellige måder, herunder bestemmelse af højder fra lodrette vinkler og estimerede afstande, og ved barometriske observationer var til enhver tid almindelige løsninger på problemet. Effekten af ​​jordens krumning og brydning måtte ofte også indarbejdes i ligningen. Eksempler: På en 10 mils linje kræves absolut fladt terræn, 15 fods tårne ​​i hver ende eller 58 fod i den ene ende for minimum frihøjde og for en 20 mils linje, samme situation, 58 fod ved hver ende eller 230 fod i den ene ende.

Der var dog to tanker om, hvor omfattende profileringsindsatsen skulle tage. Den ene side hævdede, at uanset indsatsen ville blokerede linjer ske, og de sædvanlige løsninger, at hæve tårnhøjderne eller tilføje en anden station ville generelt være billigere. Andre troede ellers. Og mange, der rejste et stykke for at nå stationens websted, kun for at finde en linje, der ikke var synlig, var enige med sidstnævnte.

Valg af basislinjepladser og planlægning af basisudvidelsesnettet til trianguleringen var et andet ansvar. Afhængig af længden på basen, som placeringen kunne rumme, skulle forbindelsesfiguren vælges meget omhyggeligt for at minimere antallet af observerede vinkler, der var involveret i udvidelsen af ​​afstanden, og at de ville være den stærkest mulige . Forud for tilgængeligheden af ​​EDMI var forholdet mellem trianguleringslinjer og baser i gennemsnit ca. 3: 1, omend nogle nærmede sig 10: 1.

Traverse har, i modsætning til triangulering og trilateration, ingen figurstyrke i sig selv, og de generelle instruktioner var at vælge punkter med lige stor afstand og i en lige linje som muligt. Hyppigere astronomiske azimutter og positioner end krævet for triangulering blev observeret for at hjælpe med at kontrollere svingningen i undersøgelsen.

Ud over at vælge stationer, linjer, der skal observeres og krævede tårnhøjder, var rekognosceringsingeniøren ansvarlig for at udarbejde en skitse, der viser, at oplysninger, tilknytning til etableret kontrol og mærker fra andre agenturer og topografiske funktioner såsom vartegn, der kan tjene som krydsstationer. Forbered også beskrivelser af, hvordan man når frem til de foreslåede stationssteder, genoprettelsesnotater for gamle stationer, angiv hvilke typer mærker, der skal indstilles på hver station, opsæt kontakter med offentlige embedsmænd og ejendomsejere, og specificer eventuelle arrangementer, der er truffet med ejerne med hensyn til afgrøde skader osv.

Fest makeup og kan gøre spirit

Rekognosceringsfester bestod generelt af en partichef (assistent før omkring 1910), en eller to assistenter og de nødvendige køretøjer og udstyr, normalt et absolut minimum. Som et eksempel. I 1911 kørte Jasper Bilby og en assistent rekognoscering for den 104. Meridian-bue fra Colorado Springs, CO, til den canadiske grænse, omkring 720 miles, på lidt over 3 måneder, idet han valgte steder til 74 primære stationer, 23 supplerende og 2 base linjer. Hans udstyr var 3 muldyr, 1 vogn, 1 ridesadel, nødvendige redskaber til reparation af tøjet, 1 telt, barnesenge og sengetøj til 2 personer og et par køkkenredskaber. Han havde også en 4-tommers landmåler-transit, et prismatisk azimutkompas, et feltteleskop, en kikkert, et sæt tegneinstrumenter og alle tilgængelige kort.

I senere år blev lastbiler erstattet af muldyrene og vognen, og levevilkårene var forskellige og normalt bedre, men alt andet, inklusive selve arbejdet, forblev stort set det samme. GPS ændrede alt dette, og rekognosceringsundersøgelser er betydeligt enklere i dag, for eksempel er der ikke behov for intervisibiliteter, men alligevel er geometri og andre faktorer ikke mindre vigtige end tidligere.

Der blev normalt ikke foretaget nogen formel rekognoscering i nivellering. Bænkemærkesættere valgte placeringer og indstil mærkerne med intervaller som krævet i projektinstruktionerne et stykke tid før observationer.

BEMÆRK: (C & ampGS) efter navne, for begivenheder efter 1920, angiver, at de var kommissionskorpsofficerer på det tidspunkt.

Alaska - Hawaii - Filippinerne

I 1940 var førsteordens triangulering på NAD27 blevet udvidet til Skagway i det sydøstlige Alaska og tidligere i århundredet blev førsteordens undersøgelser fra Shelikof-strædet til Cook Inlet til Anchorage og videre til Fairbanks afsluttet på et uafhængigt datum. Undersøgelser af lavere orden beregnet på flere uafhængige data dækkede meget af kystområderne, herunder aleuterne. I 1943 blev Skagway og Fairbanks forbundet med første ordens triangulering, der bragte NAD27 til den vigtigste landmasse, omend det ville vare mere end et årti, før hele Alaska var på et enkelt nulpunkt.

Mellem 1900-40 blev der etableret geodetiske undersøgelser, for det meste andenordens triangulering, på Filippinerne, Hawaii-øerne, Puerto Rico-Jomfruøerne og Panamakanalzonen med positioner baseret på data specielt udviklet til hver region. Undersøgelser af øerne vest for hawaiisk kæde, inklusive Midway, var baseret på lokale astronomiske data. Undersøgelser på Midway Island blev afsluttet sent i november 1941, og personalet var undervejs med C & ampGS skib til Pearl Harbor den 7. december 1941. Deres ankomst blev forsinket på grund af at køre zigzag-kurser under radiostøj forårsagede frygt i flere dage for at de havde været tabt i de første handlinger i krigen.

Det meste af arbejdet i Puerto Rico og Hawaii-øerne blev opgraderet i perioden 1960-80. I samme tidsramme blev der foretaget nye undersøgelser af Guam, Amerikansk Samoa og for forsvarsministeriet på Kwajalein i Marshalls.

Filippinerne præsenterede en unik situation på grund af aftalen om, at øerne 50 år efter krigen sluttede i 1898 skulle blive en uafhængig nation. Rollen som C & ampGS var derfor en rådgivende rolle for Insular Government og til dette formål blev der omkring 1906 oprettet et behandlingskontor, inklusive beregninger og kortfremstillingsfunktioner i Manila. Alle de geodetiske optegnelser blev afholdt der, og kun listerne over justerede geografiske positioner blev leveret til Washington-kontoret.

Meget af det geodetiske arbejde, primært andenordens triangulering, som tidligere nævnt, herunder forbindelsen til de britiske undersøgelser på Borneo, blev afsluttet, da krigen begyndte i 1941. En ekstremt vanskelig opgave at udføre på grund af den tropiske jungle, bjergrige terræn og lejlighedsvis fjendtlige indfødte.

Behandlingskontoret blev overtaget af japanerne tidligt i 1942 og ødelagt i 1944 under genoptagelsen af ​​øerne med tab af de fleste af de geodetiske optegnelser. George D. Cowie (C & ampGS), der har ansvaret for kontoret, blev dræbt i bombningen af ​​byen juleaften 1941, og adskillige C & ampGS-medarbejdere og et par familier blev fængslet af japanerne i hele varigheden. En fange, Joseph W. Stirni (C & ampGS) blev dræbt i 1945, da et skib, der førte ham til Japan, blev torpederet. To andre, Clarence F. Maynard, en civil matematiker og George E. Morris (C & ampGS) blev fanget på Bataan, overlevede Bataan Death March og fængsel i Korea. Maynard vendte tilbage til Filippinerne efter krigen og forblev indtil alt C & ampGS-personale blev tilbagekaldt i 1950. Ved hans tilbagevenden var han Chief, NY Computing Office i flere år.

Efter jordskælvet i San Francisco i 1906 blev en valgt ordning med triangulering fra Monterey til Fort Ross, der involverede primære, sekundære og tertiære stationer, og et fritliggende net af tertiære punkter ved Point Arena genobserveret for at bestemme mængden af ​​skorpebevægelse. Dette var første gang i USA, at triangulering blev genobserveret til dette formål. Forskydninger blev beregnet for alle punkter i det forstyrrede område som følge af begivenheden i 1906, og hvor det var muligt for stationer, der blev foretaget af et jordskælv også i 1868.

Mellem 1922-24 blev den primære triangulering fra Lake Tahoe til San Francisco til Santa Barbara og østpå til det sydlige Californien genobserveret til samme formål. Udvidelser blev genobserveret i 1924-25 nordpå til Point Arena, øst til Carson Sink, NV og til det vestlige Arizona som yderligere verifikation af terminalpunkternes stabilitet.

Et specielt interessepunkt opstod fra en diskussion af beregningerne. Arthur L. Day, direktør for Carnegie Institution's Geophysical Laboratory skrev til Bowie og Walter F. Reynolds, Chief Section of Triangulation, i 1931 og støttede et forslag fra en korrekturlæser af resultaterne, Harry O. Wood i 1930 om, at cirkulære fejl, der repræsenterer observationernes præcision bestemmes i justeringen og vises på skitse med bevægelsesvektorerne. Anmodningen skal være blandt de første overalt for sådan information. Begge overgik pænt problemet ved at vide, at det var upraktisk at bestemme sådanne skøn på det tidspunkt, især fordi C & ampGS brugte metoden til tilstandsligninger til deres justeringer, og denne metode var den mindst modtagelige for at levere sådanne data. Faktisk kunne ingen metode let udføre jobbet dengang. Først omkring 40 år senere blev cirkulære fejl og fejlellipser rutinemæssigt beregnet.

Andre skorpebevægelsesundersøgelser omfattede Newport Beach fra 1929 til Riverside-buen, Californien efter jordskælvet i Long Beach i 1933 med lille bevægelse angivet. I løbet af 1930'erne blev flere linjer afsløret i San Francisco, San Jose, Los Angeles og omegn, San Diego-området og Imperial Valley, CA, hvor alle viste nogle forskydninger. En eller to buer og et antal niveauer i Californien og andre dele af landet blev observeret specielt til fremtidige skorpebevægelsesundersøgelser.

I 1922-23 blev den mest nøjagtige invar tapede basislinie nogensinde med en præcision på 0,2 ppm en sigma målt i nærheden af ​​Pasadena, CA. Det eneste formål med 20,9 mils basislinje var at give Albert A. Michelson den bedst mulige afstand mellem punkter på Mount Wilson og San Antonio Peak, der blev brugt i sine eksperimenter til at bestemme lysets hastighed.

For at sikre det mindste tab af nøjagtighed ved projicering af den målte afstand til linjen mellem de to punkter, blev basen målt parallelt med denne linje og til dens omtrentlige længde. Astronomiske positioner var fast besluttet på at korrigere vinklerne for lodret afbøjning. Arbejdet blev udført under ledelse af Clement L. Garner (C & ampGS), senere for at efterfølge William Bowie som Chief, Geodesy Division.

Bowie og C & ampGS var interesserede i Michelsons eksperimenter i håb om, at der kunne findes midler til at måle afstande ved hjælp af lys. Det skulle ikke være. Eksperimenterne var ikke helt vellykkede, og den store depression begyndte og efterlod Erik Bergstrand til at udvikle udstyret 25 år senere i Sverige.

1938 AMSTERDAM Avenue basislinjen i New York City præsenterede et lignende problem, men her var stationerne oven på høje bygninger. Det var nødvendigt først at projicere basen lodret til midlertidige punkter forskudt fra stationerne og derefter et lateralt skift til stationsmærkerne.

Mellem 1903-08 blev der observeret et første ordens trianguleringsnetværk, der omfattede større New York City, Cincinnati gjorde det samme alene i 1912-13 med Hugh C.Mitchell, på opgave fra de ansvarlige C & ampGS og i midten af ​​1920'erne, kombineret første- ordentriangulering og traversystemer blev etableret for Rochester, NY og Atlanta, GA. Disse var forløberne for de mange statslige, amtslige og urbane net, der blev observeret senere i århundredet. Før 1940 udviklede flere byer netværk på egen hånd eller med hjælp fra den private sektor. Som et eksempel på dette blev førsteordens kontrolundersøgelser og tilknyttet topografisk kortlægning for en række kommuner udført af RH Randall Co. i Toledo, OH mellem 1920-34.

Tangentplankoordinatsystemer, mest på jordoverfladen, blev opsat til disse tidlige byundersøgelser. Efter fremkomsten af ​​det statslige koordinatsystem vedtog kun Cleveland Regional Geodetic Survey (CRGS) et tangentplan jordoverfladenet.

SPCS - UTM og Oscar S. Adams

I 1933-34 udviklede Oscar S. Adams dygtigt assisteret af Charles N. Claire State Plane Coordinate System (SPCS) efter anmodning fra George F. Syme, ingeniør i North Carolina Highway. Syme døde kort efter udviklingen af ​​North Carolina-systemet blev efterfulgt af O.B. Bestor til at fortsætte sagen. Bestor var ansvarlig for det lokale lokale kontrolprojekt, der blev oprettet i 1933, senere identificeret som North Carolina Geodetic Survey. De fleste statslige og de få amtsprojekter, der var involveret i dette program, blev også navngivet. Oberst C. H. Birdseye fra USGS med en stærk interesse i Statewide-koordinatnet deltog også i de adskillige konferencer, der førte til beslutningen om at imødekomme Symes anmodning.

De første tabeller til beregning af Lambert-koordinater blev udviklet til North Carolina, og de første tabeller til det tværgående Mercator-gitter var til New Jersey. Tabeller blev udarbejdet for alle stater tidligt i 1934. For første gang ville alle vandrette kontrolstationer, der tidligere var defineret kun af breddegrader og længdegrader, være tilgængelige i brugervenlige plankoordinater.

Adams havde mange bemærkelsesværdige resultater før dette arbejde. For eksempel var han forfatter til eller medforfatter til 22 specielle publikationer og serier, der mest beskæftiger sig med kortfremskrivninger og justeringer. Denne gruppe inkluderer Sp.Pub.no.28 Anvendelse af teorien om mindste firkanter til justering af triangulering udstedt først i 1915, som giver det matematiske grundlag for justeringer af tilstandsligninger og observationsligninger på ellipsoiden og stadig er en levedygtig del af litteratur.

Han var faktisk far til NAD27, da han gav Bowies tilpasningsforslag liv og personligt lavede mange af beregningerne. Senere var han direkte involveret i oprettelsen af ​​Universal Transverse Mercator (UTM) -systemet, der blev brugt af den amerikanske hær over hele verden, selvom hans tilknytning til projektet ikke er kendt. Adams samarbejdede også med Bowie i 1918 med at udvikle Military Grid System, forløberen for UTM, der delte landet i syv zoner, 9 i længdegrad, med den polykoniske projektion som grundlaget for nettet.

I 1930'erne oplevede en enorm stigning i midlerne til offentlige arbejder som en del af bestræbelserne på at få landet ud af den store depression, og C & ampGS felt- og kontormedarbejdere blev øget betydeligt.På højdepunktet af programmet var mere end 1.000 ansatte i marken, og så mange som 12 observationsenheder fra en enkelt part arbejdede nogle nætter.

For første gang nogensinde blev der observeret et antal andenordensbuer af geodetiske parter, der bragte brummen fra purister og med rette var besparelsen i tid og kræfter meget lille. Derudover opretter omkring 23 stater og et par amter geodetiske undersøgelser under overordnet tilsyn af C & ampGS med den hensigt at etablere andenordens vandret og lodret kontrol på lokalt niveau.

I de tidligste faser deltog alle stater, og mere end 10.000 ledige landmålere, ingeniører og teknikere fik meningsfulde job, omend lønnen var mindre end $ 20 om ugen. De fleste af de 23 geodetiske undersøgelser udførte noget arbejde, selvom kun få leverede betydelige bidrag. Blandt dem, der gjorde, var: Alabama, Florida, Georgia, Louisiana, Massachusetts, New Jersey, North Carolina, Oklahoma, South Carolina og Tennessee blandt amterne: Monroe og Westchester i New York og den regionale geodetiske undersøgelse i Cleveland, OH. Bortset fra Massachusetts og Westchester amt, hvor første ordens triangulering også blev observeret, involverede alle undersøgelser traverser.

Hvorvidt udgifterne til midlerne havde den ønskede samlede økonomiske effekt drøftes stadig, men der er ingen tvivl om, at de anvendte midler var meget gavnlige for det geodetiske kontrolprogram, da mange tusinde nye stationer og benchmarks blev etableret. Der var for eksempel mere end 100.000 point af alle nøjagtighedsordrer i det vandrette net inden 1940.

Geodetisk nivellering, data og instrumenter

Geodetisk nivellering har altid spillet anden violin til vandrette undersøgelser. Måske skyldes det, at nivellering opfattes som en simpel procedure, selvom det bestemt ikke er tilfældet. En eller anden form for nivellering, for det meste trigonometrisk, blev altid observeret for at give de nødvendige højder for at reducere basislinjer og vinkelobservation til havets overflade. Faktisk blev observationer ofte udført som en separat begivenhed ved hjælp af specielt konstruerede kun lodrette cirkelinstrumenter.

Da arbejdet med den transkontinentale bue skred frem mod vest, blev det erkendt, at lodrette vinkelhøjder ikke ville være af tilstrækkelig nøjagtighed til formålet. I overensstemmelse hermed blev en linje med præcise niveauer efter trianguleringsruten påbegyndt i 1878 ved Chesapeake Bay og nåede San Francisco i 1907.

I 1898 blev der foretaget en justering af de første 25 kredsløb og et andet i 1903 for at inkludere den store mængde nye data, der blev observeret i mellemtiden. Delvise justeringer blev udført i 1907 og 1912 for at omfatte det stadigt stigende arbejde. I 1929 blev der foretaget en generel justering, som omfattede 45.000 miles af amerikansk førsteordens nivellering og 20.000 miles af lignende nøjagtighed canadiske undersøgelser, med havplan på 26 tidevandsstationer holdt fast. Canadierne havde for nylig offentliggjort resultaterne af deres observationer og accepterede ikke de kombinerede justeringsværdier. Forskellen i højder ved almindelige benchmarks oversteg ikke 0,5 ft. De amerikanske data inkluderer også nøjagtig nivellering observeret af Corps of Engineers, US Geological Survey og andre organisationer.

I 1940 var der observeret omkring 260.000 miles af første- og andenordens nivellering. Højdepunktet var kendt som havniveaudato fra 1929 (SLD29) indtil 1973, da navnet blev ændret til National Geodetic Vertical Datum of 1929 (NGVD29).

Før 1899 blev geodetisk nivellering i USA observeret ved hjælp af wye niveauer og målstænger. Lange teleskoper var fælles for sådanne instrumenter, og kritikere hævdede, at amerikanerne købte deres niveauer ved gården. I 1899 erstattede Fischer-niveauet designet af Ernst G. Fischer fra instrumentafdelingen, en dumpy type og talestænger det tidligere udstyr og blev brugt i næsten 70 år med kun små ændringer. Invar-strimler blev føjet til stængerne i 1916.

Mt. Whitney - Præcis hvor højt?

Forhøjelser af høje bjerge bestemmes sjældent ved spiritusudjævning, de fleste er resultatet af trigonometriske metoder, en k en zenithafstand / lodret vinkelhøjde. Faktisk er de højeste bjerge sjældent optaget til vandret positionering enten af ​​åbenlyse grunde, skyer og vejrforhold blandt dem. På trods af disse negative muligheder blev Lansing G. Simmons i august 1925 sendt til Lone Pine, CA for at observere første ordens nivellering fra benchmarks på Owens Valley-linjen til toppen af ​​Mount Whitney, den højeste top i dengang 48 stater. Formålet var skorpebevægelsesundersøgelser, hvor fremtidige afsløringer ville indikere, om bjerget voksede eller ej. Da det var sent på sæsonen, besluttede Simmons at planere fra topmødet og ned, men fandt topsporet fra Whitney Portal, cirka 14 miles vest for Lone Pine, blokeret af klippesider og lærte desuden, at ingen heste havde været over ruten i adskillige år. Han besluttede derefter at hestepakke tøjet til Army Pass i en højde af 11.000 fod ca. 10 miles syd for Mount Whitney, hvorfra festen ville rygsække udstyret til en basislejr på 14.000 fod, ca. en kilometer syd for topmødet.

På trods af nogle af 8-mandspartiet, der led under højden, blev det yderligere forstærket af at bo i hvalpetelte, med det eneste vand fra sne, der smeltede, og den eneste ild fra en benzinkomfur, de var i stand til at fuldføre nivelleringen fra topmødet, markeret af en USGS-disk, der blev sat i 1901, til et permanent bænkmærke nær basecampen om en uges tid, en lodret afstand på ca. 500 ft. Dårligt vejr gik ind med sne, hagl, kulde og kraftig vind, og der er ringe chance med september Efter at have nærmet sig bedre forhold blev lejren rygsæket til Lone Pine Lake nær Whitney Portal i en højde af omkring 8.400 ft, hvor nivelleringen blev samlet op igen de 13-14 miles ind i Lone Pine.

To år gik uden skovtjenesten eller lokale folk, der ryddede stien til Mount Whitney, så i juni 1928 blev John H. Brittain (C & ampGS) beordret til Lone Pine for at danne en fest, fuldfør første ordens nivellering fra Whitney Portal til topmøde og med tilladelse til at åbne stien. Han lavede sin første lejr på 10.400 fods niveau, åbnede stien til 11.500 fod og tog kun en dag at udføre jobbet og afsluttede nivelleringen til det punkt. Fra en anden basislejr på 12.000 fod blev nivellering kørt til topmødet markeret med USGS-tabletten beskrevet tidligere af Simmons. Dette var et bemærkelsesværdigt stykke arbejde. At bære højderne over en lodret afstand på 6.126 fod og ekstremt ru terræn i 18 dages nivellering krævede beslutsomhed og esprit de corps, der sjældent ville findes i dag.

Der er ikke foretaget nogen undersøgelse til dags dato. Simmons og Brittain fortsatte med lange og fremtrædende karrierer i C & ampGS. Simmons var Chief Geodesist i omkring 20 år, trak sig tilbage i 1967 og Brittain på tidspunktet for hans pensionering i 1961 var Chief, Geodesy Division. Lansing G. Simmons døde i 1986 i en alder af 84 år.

Oplevelsen her ser ud til at have afskrækket yderligere forsøg på at udjævne til topmøderne for høje toppe, selv når der er veje tilgængelige som til Pikes Peak og Mount Evans i Colorado, begge over 14.000 ft. Imidlertid med stigende interesse for at erstatte konventionel nivellering med GPS-observationer kan de test, der er i gang (1994), overveje at inkludere første ordens nivellering til disse og andre let tilgængelige toppe som en del af undersøgelserne.


Philae fundet! Rosetta & # 8217 s lander klemt i kometar spalte

Rosettas lander Philae er blevet identificeret i OSIRIS-kameraer med smal vinkel, taget den 2. september 2016 fra en afstand på 2,7 kilometer. Billedskalaen er ca. 5 centimeter / pixel. Philaes 1 meter brede krop og to af dens tre ben kan ses udstrakt fra kroppen. Billederne giver også bevis for Philaes orientering. Et Rosetta Navigation Camera-billede taget den 16. april 2015 vises øverst til højre for kontekst med den omtrentlige placering af Philae på den lille lap af Comet Churyumov-Gerasimenko markeret. Billedkredit: Hovedbillede og landerindsats: ESA / Rosetta / MPS til OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA-kontekst: ESA / Rosetta / NavCam - CC BY-SA IGO 3.0. Mindre end en måned inden missionens afslutning har Rosettas kamera med høj opløsning afsløret Philae-landeren klemt ind i en mørk revne på kometen 67P / Churyumov – Gerasimenko.

Billederne blev taget den 2. september af OSIRIS-kameraet med smal vinkel, da kredsløbsbanen kom inden for 2,7 kilometer fra overfladen og tydeligt viser landerens hovedlegeme sammen med to af dens tre ben.

Billederne giver også bevis for Philaes orientering, hvilket gør det klart, hvorfor kommunikation var så vanskelig efter landingen den 12. november 2014.

Nærbillede af Philae-landeren, afbildet af Rosettas OSIRIS-kamera med smal vinkel den 2. september 2016 fra en afstand på 2,7 kilometer. Billedskalaen er ca. 5 centimeter / pixel. Philaes 1 meter brede krop og to af dens tre ben kan ses udstrakt fra kroppen. Billederne giver også bevis for Philaes orientering. Billedkredit: ESA / Rosetta / MPS til OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA. ”Med kun en måned tilbage af Rosetta-missionen er vi så glade for endelig at have taget billedet af Philae og se det i så fantastiske detaljer,” siger Cecilia Tubiana fra OSIRIS-kamerateamet, den første person, der så billederne, da de var nedlinket fra Rosetta i går.

”Efter måneders arbejde med fokus og bevismateriale, der mere og mere peger på denne lander-kandidat, er jeg meget begejstret og begejstret for, at vi endelig har dette vigtige billede af Philae, der sidder i Abydos,” siger ESAs Laurence O'Rourke , der har koordineret søgeindsatsen i de sidste måneder hos ESA med OSIRIS- og SONC / CNES-holdene.

Philae blev sidst set, da den først rørte ved Agilkia, hoppede og fløj derefter i yderligere to timer, før den endte på et sted senere ved navn Abydos, på kometens mindre lap.

Efter tre dage var Philaes primære batteri opbrugt, og landeren gik i dvale, kun for at vågne op igen og kommunikere kort med Rosetta i juni og juli 2015, da kometen kom tættere på solen og mere strøm var tilgængelig.

Et OSIRIS-kamera med smalle vinkler taget den 2. september 2016 fra en afstand på 2,7 kilometer, hvor Philae blev endeligt identificeret. Billedet er blevet behandlet for at justere det dynamiske område for at se Philae, samtidig med at detaljerne på kometens overflade opretholdes. Philae er placeret yderst til højre på billedet inden for den røde cirkel. Klik på billedet for en større version. Billedkredit: ESA / Rosetta / MPS til OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA. Indtil i dag var den nøjagtige placering imidlertid ikke kendt. Radio, der spænder over data, knyttede sin placering ned til et område, der spænder over nogle få snesevis af meter, men et antal potentielle kandidatobjekter identificeret i relativt lave opløsningsbilleder taget fra større afstande kunne først analyseres detaljeret indtil for nylig.

Mens de fleste kandidater kunne kasseres fra analyse af billedmateriale og andre teknikker, fortsatte beviser med at bygge mod et bestemt mål, hvilket nu bekræftes i billeder taget hidtil uset tæt på kometens overflade.

På 2,7 kilometer er opløsningen af ​​OSIRIS-kameraet med smal vinkel ca. 5 centimeter / pixel, hvilket er tilstrækkeligt til at afsløre karakteristiske træk ved Philaes 1 meter store krop og dens ben, som det ses i disse endelige billeder.

En række af Philaes funktioner kan fremhæves i dette billede taget af Rosettas OSIRIS-kamera med smal vinkel den 2. september 2016. Philaes 1 meter brede krop og to af dens tre ben kan ses udstrakt fra kroppen. Flere af landingsinstrumenterne identificeres også, herunder et af CIVA-panoramabillede kameraer, SD2-boret og SESAME-DIM (Surface Electric Sounding og Acoustic Monitoring Experiment Dust Impact Monitor). Billedkredit: ESA / Rosetta / MPS til OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA. "Denne bemærkelsesværdige opdagelse kommer i slutningen af ​​en lang, omhyggelig søgning," siger Patrick Martin, ESAs Rosetta Mission Manager. ”Vi begyndte at tro, at Philae ville forblive tabt for evigt. Det er utroligt, at vi har fanget dette i den sidste time. ”

”Denne vidunderlige nyhed betyder, at vi nu har de manglende oplysninger om” jordens sandhed ”, der er nødvendige for at sætte Philaes tre dages videnskab i den rette sammenhæng, nu hvor vi ved, hvor denne grund faktisk er!” siger Matt Taylor, ESAs Rosetta-projektforsker.

& # 8220Nu når landingssøgningen er afsluttet, føler vi os klar til Rosetta's landing, og vi ser frem til at tage endnu tættere billeder af Rosettas touchdown-side, ”tilføjer Holger Sierks, hovedforsker af OSIRIS-kameraet.

Opdagelsen kommer mindre end en måned, før Rosetta ned til kometens overflade. Den 30. september sendes kredsløbet på en endelig envejsmission for at undersøge kometen tæt på, inklusive de åbne gruber i Ma'at-regionen, hvor man håber, at kritiske observationer hjælper med at afsløre hemmeligheder om kroppens indvendig struktur.


Drake & # 038 Josh på Kepler-konferencen

Nej, denne post har intet at gøre med det gamle tv-show Nickelodeon. Mens jeg redigerede de meget få fotos, jeg tog i går aftes, fandt jeg ud af, at halvdelen af ​​dem havde titlen Drake & amp Josh 1, Drake & amp Josh 2a og Drake & amp Josh 2b.

(Bemærk: hvis "Kepler" ikke betyder noget for dig, skal du først kigge på dette: NASA'er Kepler-side .)

I går aftes var en offentlig session under denne uges Kepler Science Conference på NASA- Ames Research Center . Frank Drake — er der nogen, der endog svagt interesseret i udenjordisk intelligens, IKKE husker Drake ligning ? - var taleren til en 'udsolgt' aften i konferencecentret.

Frank Drake (med et glimt af Lynette Cooks & Galactic Internet)

Med den mindste opmuntring havde min mand ”Clark” scoret et par af de gratis billetter, der blev tilbudt offentligheden af ​​Ames Events Program. Det lykkedes os endda at ankomme tidligt nok til at orme os ind i anstændige pladser lige bag rækken "reserveret til presse". Lige mellem dig og mig, erhvervelse af disse pladser involverede indkaldelse af chutzpahen til at spørge en kvinde, der tydeligvis gemte plads til sin mand, om hun kunne skifte til venstre eller højre et sæde for at få plads, enten ved at gøre krav på midtgangen til sin mand eller dibs de midterste sæder. Hun valgte gang-sæde adgang. Da hun flyttede over, gjorde også den unge mand ved siden af ​​hende og efterlod os med endnu et ledigt sæde, der hurtigt blev nabbet af nogen i den næste bølge af ankomster.

Så det hele fungerer godt. En person mere fik næsten et forsæde (uden at skulle bede om favoriserer), vi startede aftenen fyldt med taknemmelighed, og universitetsstuderende fik sidde med David Morrison —NASA astrobiolog og SETI Institute leder — og hans kone. (Ja, det var den, den triste mand var. "Hvorfor fortalte du mig ikke det?" Sagde jeg til Clark. "Nå," forklarede han lam. "Jeg kan ikke se ham sammen med sin kone i cafeteriet.") studerende havde taget Caltrain hele vejen fra San Francisco og derefter vandret fra togstationen til Ames. Han var begejstret for at være omgivet af så mange astronomer, men i stedet for at blive skræmt af det, havde han besluttet at få så mange autografer som muligt på sin udskrift om begivenheden. De fleste mennesker, han bad om autografer fra, gav ham også visitkort, og nogle bad til gengæld om hans navn. Han hedder Joshua Caltana.

Så nu kan du se, hvor den streng er på vej hen.

I mellemtiden var der et rimeligt antal mobiltelefonbilleder, der blev anmodet om i forreste gruppe. Frank med en Kepler-astronom. Frank med en anden. Et foto af nogen, der tager et foto af Frank med nogen. Var det bemærket, at Dr. Drake var en af ​​de mennesker, der sad i forreste række et par meter væk? Åh, at være en officiel presseperson. De havde virkelig brug for et ordentligt kamera med en hoppeblink i det lys.

En gratis offentlig tale i hjertet af Nerd Country er et stærkt træk, og trafikken blev bakket op ved porten, hørte vi. Så der var en forsinkende handling. Keplers personale lancerede et formodet improviseret quizspil, der tildelte Kepler-memorabilia til publikum, der havde de rigtige svar på afgørende astro-trivia. Ak, jeg var alt for langsom til at løfte hånden på de få, jeg kendte, Clark var ikke interesseret i at spille spillet, og Joshua's svar på et spørgsmål var bare tæt, ikke korrekt. Så vores lokale gruppe vandt ikke nogen af ​​tchotchkes. Åh, ja. Vi kom ikke efter præmier. Vi kom for at høre ”Frank”.

Men til sidst justerede de computeren med Drakes dias og lod ham tale. Han havde lidt af en skrabe hals at klare, og Mac'en var svær med at lancere animationerne på sine dias, men han gik videre med alle de rapt ansigter til stede.

Så ja, jeg får dig til at udholde et resumé af en god snak, før jeg går tilbage til Drake & amp Josh. Eller du kan være doven og rulle til slutningen. Bære over med mig. Der vil være seje links.

Drake laver autografer (senere, senere)

Så foredraget havde titlen "Kepler og dens indvirkning på søgen efter udenjordisk intelligens." Men Drake sagde det lidt stærkere. Kepler, sagde han, er en af ​​de mest vigtige begivenheder i videnskabens historie. # Kepler-holdets søgning efter beboelige planeter har ikke kun set tusinder af planeter, der kredser om stjerner i den lille del af himlen, der er valgt til undersøgelse, deres data er nyttige til at sortere gennem disse fund for planeter, der kan falde i den beboelige zone. Den store virkning af tal forstærkes, når vi indser, at Kepler ikke ser overalt, og at Kepler-resultaterne stærkt antyder, at der er mange mange flere planeter derude, som de nuværende værktøjer endnu ikke kan finde.

For det første er Keplers detektionsteknik afhængig af okkultation - at se en planet, der passerer foran sin stjerne. Kun planeter, der er temmelig tæt på en stjerne, vil sandsynligvis blive set på denne måde, fordi jo længere ude en planetens bane ligger, jo mere sandsynligt er det, at en let hældning af dens bane i forhold til vores synsplan vil få planeten til at passere 'over' eller ' under 'stjernen - hvilket gør den usynlig for os. For eksempel, selv lige ved Jordens baneafstand ville 99% af sådanne planeter blive savnet.

Men for nu er tallene store nok til at give os masser af data til at studere og inspirere os. Drakes præsentation indeholdt et uddrag af Kepler Orrery hvor alle planeter, der blev opdaget i begyndelsen af ​​2011, danser sig gennem Keplers missionstid. Hvis du ikke er for hypnotiseret af det, kan du prøve Fabrykys 2012 opdateret udgave .

Kepler-resultater inkluderer information om planetenes orbitale afstande, og stjernernes egenskaber er velkendte, så sandsynligheden for, at der er planeter i deres respektive beboelige zoner, bliver tilgængelig. For eksempel med en køligere stjerne er den beboelige zone tæt. Men hvad påvirker den beboelige zone bortset fra stjernen og kredsløbsafstanden? Fra at studere vores eget solsystem, endda bare vores egen planet, ved vi, at planetens egenskaber påvirker beboelighed.

Så derefter flyttede Drake ind i fase II af sin tale, som han senere afslørede skulle have sin egen titel

Alt, hvad jeg nogensinde har brug for at vide

Med det mål at le, førte han os på en rundtur i vores egen lokalitet. På planeten Jorden ændres beboelighed markant, hvis vi går op i højden eller ned i havet. Så topografien og vandet på en planet påvirker dens beboelighed. I de dybe atmosfærer på de ydre planeter er det bevist, at der er højder, hvor temperaturer - endda så fjerne fra solen - handler om, hvad de er på jordens overflade. Han delte et billede af Lynette Cook, der illustrerer Carl Sagans opfattelse af "floaters", der udvikler sig og bor i skyer af Jupiter . Kam gelé vant til de arktiske have på jorden - eller fremmede liv udviklet til et lignende design - ville være velegnet til det dybe, mørke hav under Europas isolerende iskorpe. Vores fokus på den traditionelle beboelige zone defineret af bestemte afstande fra hver stjerne baseret på stjerneforhold betyder, at disse alternative livsbetingelser endelig skal få opmærksomhed, så den beboelige zone kan omdefineres til at omfatte disse ikke-jordiske, men alligevel potentielt livsstøttende situationer. Han forudser, at det smalle bånd, der er illustreret ovenfor, udvides til at omfatte de fleste af de ydre planeter & # 8230og selv de vandrende & # 8216rogue & # 8217 planeter opvarmet af nukleart forfald.

Dernæst vendte Drake sig til gådefulde stjerner af M-typen og deres planeter. Han er nu overbevist - takket være Kepler - at der sandsynligvis også vil være planeter omkring de fleste af disse stjerner - og de seje M-typer (mere kendt som Røde dværge) er langtfra de mest almindelige stjerner. Der er flere af dem end af alle de andre stjernetyper tilsammen. Indtil for nylig var de fleste astronomer overbeviste om, at en planet hvor som helst i den smalle, gamle stil, beboelige zone af en M-type ville være så tæt, at den ville være tidevært låst - med det ene ansigt, der permanent vendte mod solen og dømte planeten til at koge på den ene side og frossen på den anden. Men disse overbevisninger vakler i lyset af nye forståelser om, hvordan kredsløbets excentriciteter - som vores egen planet Merkurius - kan forhindre tidevandslåsning og i stedet tvinge en planet ind i et resonansmønster. (Er denne nyhed - troede du stadig, at Merkur holder et ansigt mod solen? Tag en pause med Universe Today's artikel om resonans .)

Selv for en planet, der 'lykkes' med at opnå en tidevandslås, har atmosfæriske forskere besluttet (forudsat at planeten har en atmosfære), at blanding med strømmen af ​​gas, der bevæger sig over overfladen, drevet af varmen fra en stjerne, ville mere eller mindre normalisere planetens temperatur og etablere stabile forhold i en række beboelseszoner. Drake fundede over, at beboere på en sådan forudsigelig planet ikke ville betragte det som "elendige omstændigheder" at udholde liv på en klippe, der roterer konstant og varierer temperaturmønstre hver time, dagligt og sæsonmæssigt.

Drake bragte aldrig direkte sin berømte ligning ind i sin tale. Men en kritisk faktor er, hvor lang tid en civilisation kommunikerer - sandsynligheden for, at vi finder hinanden, falder, hvis vores samtaleprogrammer ikke overlapper tilstrækkeligt. Han rapporterede imidlertid "gode nyheder for folk, der er bange for, at vi har annonceret vores tilstedeværelse" og er bekymrede for, at udlændinge er "ved at invadere." Vores egen passive "kommunikation" til universet er faldet kraftigt, da vores brug af teknologi og energi er skiftet. Vi strålede mange megawatt tv-udsendelser ud i rummet. Ikke mere - vi går med digital-, satellit- og kabel-tv nu, hvilket betyder tusinder af gange mindre energi brugt ved en fejltagelse til det stjernekvarter. Snart kunne den eneste underskrift af vores teknologiske civilisation til et fjerntliggende samfund være lysene i vores natbelyste byer - noget, som vi endnu ikke er i stand til at se efter os selv. En meget tålmodig observatør bemærker måske vores atmosfære opvarmes over tid og udleder, at vi har udsat vores planet for global opvarmning.

Drake nyder en snak om SETI

Drake sagde, at han er begyndt at føle, at det kan være vores moralske forpligtelse at starte en forsætlig udsendelse, at forsøge at dele det, vi har lært, med ukendte udlændinge i de fjerntliggende planetariske systemer. Hans læsning får ham til at tro, at altruisme er en del af vores evolutionære arv og at håbe, at evolution andre steder har indpodet nok af den samme drivkraft til at samarbejde, så vi til sidst måske er i stand til at gøre den eneste ting, vi kan gøre over interstellære afstande - tale.

Hvad med Fermi-paradokset? Hvor er de andre? Et publikumsmedlem var overbevist om, at besøgende allerede har været her, men Drake fortalte ham desværre, at han havde tjekket de samme historier, da han også var yngre, og var skuffet over at finde ud af, at de alle var blindgyder, at de fantastiske resultater af de tidlige civilisationer på Jorden stod ikke på nyttige udlændinge, men på almindelige mennesker, der udfører store bedrifter. Interstellare rejser er for dyre, når det gælder energi, mener han. Når der trykkes på det, er Drakes linje, at årsagen til, at vi ikke har set fremmede interstellære rejsende, er at "de eneste, der ville prøve, er de stumme - og de ved ikke hvordan. "

Så efter Q & ampA var der lidt møde-og-hilse. Ja, jeg fik til at ryste Drakes hånd og fortælle ham, at jeg nød samtalen og altid kan lide det, når jeg hører noget nyt. Han sagde: "Nå, jeg prøver." Vores nye bekendtskab, Joshua, strejfede rundt i mængden og samlede et par nye autografer og arbejdede op med at sige hej til Drake. På det tidspunkt var han en af ​​de sidste velvillige. Drake ventede bestemt på middag (hans ledsagere talte allerede om mad), men han lyttede til denne unge studerende, gav sin autograf, og i stedet for at gribe fat i sin taske og stikke væk, rejste han sig og chattede med ham i et par minutter . Ergo: Drake & amp Josh 1, 2a og 2b:


Antarktis er omtrent halvcirkelformet med en radius på ca. r = 1950 km. Den gennemsnitlige tykkelse af dens isdække er h = 3050 m. Hvor mange kubikcentimeter is indeholder Antarktis? (Ignorer krumningen på jorden.)

Du står ved hoveddørene den første skoledag og er villig til at gå ind. Det kan være svært at få nye venner efter 15 år, men du er fast besluttet på at prøve. Denne nye skole er en mulighed for at prøve nye ting samt møde nye

Bestem solens masse ved hjælp af den kendte værdi for jordens periode og dens afstand fra solen. Jeg kan ikke huske hvordan man gør dette F = ma = Fg = GmM / r ^ 2 Periode af jorden 3.16 E 7 s radius jord til måne = 1.5 E 11 m


Dark Matter og vores ekspanderende univers

96 procent af universet er lavet af mysterier. Den type stof, som vi er vant til - ting sammensat af atomer - udgør kun 4 procent af universet. Da forskere målte massen af ​​galakser, fandt de vægt, der ikke blev taget højde for, selv efter at de havde vejet stjerner, planeter og andre rumlige ting. Vi kalder det ukendte stof ansvarlig for den ekstra vægt "mørkt stof."

Forskere begyndte at se på galaktiske klynger, galakseknuder og antog, at massen, der ikke blev taget højde for, var varm gas. De fandt store skyer af overophedet gas, men ikke nok til at kompensere for den manglende masse. De vidste, at der var noget andet der, fordi tyngden af ​​de galaktiske klynger alene ikke var nok til at forhindre gassen i at undslippe galakserne.

Forskere er ikke rigtig sikre på, hvad mørkt stof er, men de ved med sikkerhed, hvad det ikke er. Forskere ved med sikkerhed, at mørkt stof ikke er røde, hvide eller brune dværgstjerner. Det er heller ikke kold eller varm gas. Neutronstjerner og sorte huller? Ikke dem heller. Udtrykket "mørkt stof" er lige nu en pladsholder, ligesom den ukendte variabel i en algebraligning, "X" eller "Y" i universet.

Forskere estimerede mængden af ​​mørkt stof og atombaseret stof i universet og indtastede det i en computer, der tegnede et kort over mørk materiers placering i universet baseret på de leverede oplysninger. I simuleringen vises mørkt stof som vævlignende materiale, der er vævet ind i almindeligt stof, det kan være overalt. Astronomer har arbejdet med at skabe et lignende kort over mørkt stof baseret på direkte observation af galaksernes masse.

Baseret på beviserne er de fleste astronomer enige om, at der findes mørkt stof. Men de har flere spørgsmål end svar. Det største spørgsmål, tør vi sige, at et af de største i hele kosmologien er: Er det en uopdaget type stof, eller er det almindelig materie, som vi har svært ved at observere? Der er meget vanskeligt at vide, hvad mørkt stof er. Nogle forskere mener endda, at mørkt stof ikke eksisterer, og at vi bare kan fortolke tyngdekraftens love. Astronomiforsker Stacey McGaugh kom med en alternativ teori om tyngdekraft.

”Vi udleder mørkt stof for at være der. Vi udleder det af dets tyngdevirkninger, ”sagde McGaugh i et interview med Vice. McGaugh mener, at tyngdekraftens virkninger kan være forskellige forskellige steder i universet.

Ud over mysterierne om mørkt stof er der også mørk energi. I modsætning til forskernes forventninger bremser universets ekspansion ikke på grund af tyngdekraften, men den accelererer faktisk på grund af en uforklarlig ydre kraft. Ligesom mørk stof bruges udtrykket mørk energi som pladsholder til at henvise til noget, vi er usikre på. Vi kalder den kraft, der fremskynder udvidelsen af ​​universet, mørk energi

96% af universet består af ting, som vi stadig er usikre på - 73% mørk energi og 23% mørkt stof. Resten er normal materie, der består af atomer, såsom stjerner, som vi forstår. Kredit: http://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/Collision_Feature.html

Grafen ovenfor viser forholdet mellem den tid, Jorden blev oprettet, og hvordan universet har ekspanderet siden da. Kredit: http://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy/


Afslutningsvis ved vi måske ikke, hvad der er i vores univers, så godt som vi troede, vi gjorde. Der kunne være uendelige muligheder for, hvad universet rummer. De fleste forskere er enige i udsagnet om, at der findes mørkt stof. Naturligvis er der stadig nogle, der tvivler på dens eksistens og endda vil gå så langt som at sætte spørgsmålstegn ved vores opfattelse af tyngdekraftens love. Et retorisk spørgsmål, der kommer til at tænke på, er "Du kan ikke se luft, men findes den ikke?" Uanset om du vælger at tro på mørkt stof eller ej, er der stadig noget, der fylder universets manglende masse.


Se videoen: Gravitační pole Slunce (November 2022).