<<
>>

Изменения содержания задач геодезии и гравиметрии

Б.В. Бровар, М.И. Юркина

Основная цель приводимых в приложении материалов состоит в том, чтобы проследить пути накопления научных знаний во времени, отдавая должное ученым, деятельность которых сказалась на развитии геодезии, гравиметрии, астрономии, геофизики и математики, и главное — проследить эволюцию представлений о Земле и её гравитационном поле, о Вселенной, а также содержания задач геодезии и гравиметрии.

В статье [Молоденский, Федынский 1947] отмечено, что термин «гравиметрия» вошел в научный обиход только в XX в. В этом же веке гравиметрия развилась в самостоятельную отрасль прикладного знания. На ранних этапах формирования наук в полном понимании определений предмета и задач как геодезии, так и гравиметрии не было, поэтому для наглядности эти определения сформулированы.

В приложении кратко охарактеризован вклад теоретиков, экспериментаторов, преподавателей и организаторов науки в теорию, аппаратуру и производство измерений, при этом использована принятая в настоящее время хронология. Сведения об ученых и их фотографии, приведенные в последовательности их дат рождения, получены от здравствующих ученых, по архивным документам, из Интернета, из приведенных ниже источников. Изображения ученых призваны «очеловечить», персонифицировать и приблизить научные и практические результаты к читателю, в особенности молодому. Здесь не ставилась цель охватить всех ученых, внесших свой вклад в геодезию, гравиметрию, астрономию, геофизику и математику, так как'это самостоятельная задача. Поэтому перечень имен ученых далеко не полон и, возможно, субъективен.

В какой-то мере восполнить этот пробел можно, если обратиться к статье [Молоденский, Федынский 1947]; к вступительным статьям редактора Г.В. Багратуни к сочинениям К.Ф. Гаусса [1957, 1958] и Ф.Р. Гельмерта [1962]; к книгам Г.П. Логиновой, В.Г. Селиханович [1963]; Н.И. Невской [1964]; к работам А.В.

Клименко [1980]; И.Г. Колчинского, А.А. Корсунь, М.Г. Родригеса [1986]; В.В. Бровара, М.И. Юркиной [1996]; к книге Вольфганга Торге [1999]; к двум томам под названием «Российская прикладная геофизика XX века в биографиях», изданным в 1998 и 2004 гг.; к монографии Л.А. Кашина [1999]; к книгам С.В. Сергеева, Е.И. Долгова [2001, 2005]; к статьям Б.В. Бровара, М.И. Юркиной [2004, 2005]; к монографиям Г.И. Тетерина [2006, 2008]; к справочнику А.А.Дражнюка [2007]; к книге П.А. Строева, В.Л. Пантелеева, З.Н. Левицкой, Т.С. Чесноковой [2007]; к книге В.С. Кусова [2009], а также к списку литературы.

Большой вклад в развитие геодезии, астрономии и подготовку кадров внесли военные ученые астрономы и геодезисты: Николай Яковлевич Цингер (1842-1918), Дмитрий Данилович Гедеонов (1854— 1908), Василий Васильевич Витковский (1856-1924), Иллиодор Иванович Померанцев (1847-1921), Николай Андреевич Урмаев (1895-1959), Александр Васильевич Мазаев (1894-1976), Сергей Сергеевич Уралов, Петр Алексеевич Гайдаев, Иван Михайлович Герасимов (1900-1982), Николай Петрович Макаров, Мухамбет Машимович Машимов и др. В решение прикладных задач геодезии и гравиметрии внесли свой вклад и ученые военно-промышленного комплекса.

Для наглядного восприятия приложения на рис. 1.3.1 и 1.3.2 показаны хронологические схемы появления наук и деятельности ученых на фоне некоторых исторических событий. К этим событиям

отнесены некоторые географические открытия и путешествия, войны и этапы технического прогресса. Из-за недостатка места ряд имен ученых не приведен на рисунке или не повторен по колонкам «теория*, «аппаратура* и «измерения и их обработка». По вертикали дана оцифровка времени в годах, при этом знак минус означает время до нашей эры.

На схеме можно заметить взаимную циклическую обусловленность теории и практики. Так, великие географические открытия способствовали повышению интереса к проблемам астрономии и в результате появились работы Коперника, Кеплера, Галилея, Гюйгенса, Ньютона.

Второй пример. Проведение гравиметрической маятниковой съемки в СССР начиная с 1932 г. способствовало активизации теоретических работ, и в результате был разработан метод астрономо-гравиметрического нивелирования, а позднее теория определения фигуры Земли Молоденского [1945, 1948].

На фиг. I (цв. вклейка) показана эволюция представлений о Земле и гравитационном поле, а также эволюция содержания задач геодезии и гравиметрии. По вертикали дано время, так же как на рис. 1.3.1. Прямым шрифтом даны формулировки представлений о Земле и о гравитационном поле, курсивом и наклонно — формулировки задач геодезии и гравиметрии.

На фиг. I не поместилась формулировка задачи гравиметрии, данная в книге [Торге 1999]: «Определение гравитационного поля Земли и других небесных тел как функции координат и времени по измерениям силы тяжести и гравитационных градиентов на поверхности тела или вблизи нееь.

Наша формулировка задачи гравиметрии иная: «Изучение гравитационного поля Земли и других космических тел в принятой системе координат и времени для определения их поверхности и внутреннего строения, а также для наук и технических средств, в которых используются данные о гравитационном поле».

В нашей формулировке намеренно не уточняется состав измеряемых характеристик гравитационного поля, как это сделано Торге, так как характеристики гравитационного поля можно получать не только непосредственными измерениями, но и опосредованными (спутниковая альтиметрия, спутниковое нивелирование, измерения орбит ИСЗ и КА, наблюдения системы «спутник-спутник*, измерения бортовыми градиентометрами на подвижном основании, инерциальные навигационные системы и др.). В то же время, формулировка Торге умалчивает об областях использования данных гравиметрии. По нашему мнению, методы определения и состав определяемых данных не следует конкретизировать, потому что это может привести к искусственному ограничению направлений исследований и даже к «растаскиванию» или к застою гравиметрии.

•3000              Первые астрономические записи Б Египте, Вавилоне, Китае (БС «Астрономы» 1986).              *2000

•2900              -              1900

•2800              -1800

-2700              2697 во н.э.

- Древнейшие из сохранившихся сообщений о солнечном затмении (Китай) (БС «Астрономы» 1986). -1700

•2600              -              1600

•2Б00              -1500

•2400              -              1400

•2300              2315-2287 до н.э. - Первые сведения о появлении комет (Китай) (БС «Астрономы» 1986).              -              1300

•2200              -              1200

•2100 Мореплавание, созвездия, письменность Бегство [-1048 ] идумеян от Давида [-1048 - -1034 до н.э.1              - 1100

•2000              География, геометрия, геодезия, межевание              Сесак [1010-965 до н.э.]              - 1000

•1900              Ирригационные работы в Египте Мерид написал книгу по геометрии (-XX-XIX в до н.э.) [— 860 ]              - 900

•1800              - 800

•1700              В Вавилоне используют египетский год, учреждают астрономическую эру Набонассара (-747]              - 700

•1600              Фалес возродил астрономию [611-545 до н.э)              - 600

•1500              - 500

•1400              - 400

•1300              - 300

•1200              -200

•1100              Чу Конг (-1100 до н.э.)              -100

Рис. 1.3.1. Хронологическая схема деятельности ученых на фоне некоторых исторических событий

Рис. 1.3.2. Хронологическая схема деятельности ученых на фоне некоторых исторических событий

Из фиг. I видно, что представления о Земле не всегда шли по пути к истине, был и возврат к заблуждениям.

Для объяснения регресса научного знания процитируем «Избранные труды по истории науки» [Вернадский 1981, с. 72-74]: «...недостаточно, чтобы истина была высказана или чтобы явление было доказано. Их понимание, проникновение ими человеческого разума зависит от других причин, одна хрустальная ясность и стройность, строгость доказательств недостаточны.

Условия внешней социальной среды, состояние техники, настроение и привычки мыслящих людей науки должны быть при этом принимаемы во внимание. Опять перед нами стоит тот же вывод, опять мы сталкиваемся со сложностью объекта исследования. Научное мировоззрение не есть абстрактное логическое построение. Оно является сложным и своеобразным выражением общественной психологии».

И в XX, и в XXI вв. наблюдались случаи регресса в науке. Примеры тому — известные гонения на философию, генетику и кибернетику в СССР. Однако случаи регресса в науке не всегда можно объяснить несовершенством проводимой политики в государстве. После создания теории Молоденского с позиций прежнего взгляда появлялись работы [Маловичко 1953; Машимов 1998; Martinec, Grafarend , в которых пытались пропагандировать использование ортометрических высот и геоида. Иногда на такого рода работы писались критические статьи [В.В. Бровар 1954; М.С. Молоденский 1959; В.В. Бровар и др. 1963; Юркина 1998; В. V. Brovar et al. 2003]. Попытки исказить теорию Молоденского продолжаются.

По мнению В.И. Страхова [1995], труды российских геофизиков и математиков П.П. Лазарева, Г.А. Гамбурцева, В.А. Фока, В.Р. Бурсиана, М.С. Молоденского, Ю.В. Ризниченко, О.Ю. Шмидта, П.С. Новикова, Л.Н. Сретенского, А.Н. Тихонова, создавших традиции и определивших лидирующее положение российской науки в мировой, не освоены в развитых странах западного мира (США, Франция, Германия, Япония). В частности, им отмечена разработка строгой теории фигуры и гравитационного поля Земли.

Хронология древней и средневековой истории, в настоящем (теперешнем) ее виде, создана в серии фундаментальных трудов XVI-XVII вв., начинающейся трудами Иосифа Скалигера (1540-1609) (Iosephus Iustus Scaliger) и завершенной Дионисием Петавиусом (1583-1652) (D. Petavius). Следуя ска- лигеровской схеме, в XVIII в. русскую историю и хронологию «переработал» Герард Фридрих Миллер (1705-1783). Однако есть и другие версии исторической хронологии.

Критики скалигеровской хронологии, как правило, ее укорачивали в сторону ее омоложения.

Среди критиков скалигеровской хронологии были [Носовский, Фоменко 2002; Носовский и др. 2000]: type="disc"> профессор Саламанкского университета де Арсилла (XVI в.) (de Arcilla), доказывавший, что «древняя* история сочинена в средние века; И. Ньютон (1643-1727), написавший «Краткую хронику исторических событий, начиная с первых в Европе до покорения Персии Александром Македонским» и «Правильную хронологию древних царств» (1725 г.), готовивший более подробную книгу по древней хронологии, утраченную после его смерти; Вольтер (Voltaire) [настоящее имя и фамилия Мари Франсуа Аруэ (Arouet)] (1694-1778), отразивший взгляды И. Ньютона, отметил при этом, что И. Ньютон уменьшил возраст цивилизованного мира на 500 лет [Voltaire 1771] и предложил устанавливать хронологию по движению точки весеннего равноденствия; Н.А. Морозов (1854-1946), предложивший идеи нескольких новых естественнонаучных методов анализа хронологии, фактически превратив хронологию в науку.

За критику работ Г.Ф. Миллера жестоко пострадал М.В. Ломоносов. После его смерти по указанию графа Разумовского библиотека М.В. Ломоносова, содержавшая много летописей, была вывезена и в дальнейшем бесследно исчезла.

В 2007 г. издательством «РИМИС» впервые на русском языке опубликована (считавшаяся утерянной) книга Исаака Ньютона «Исправленная хронология древних царств» на 656 страницах, при этом русский перевод сопровожден оригинальным английским текстом.

В этой книге (с. 156) читаем, что Гиппарх, сопоставляя собственные наблюдения с наблюдениями своих предшественников Метона и Евктемона, первым из всех пришел к выводу, что точки равноденствий смещаются назад по сравнению с неподвижными звездами; Гиппарх считал, что они отступают на один градус примерно за сто лет. На самом же деле смещение происходит со скоростью один градус в семьдесят два года. Откуда И. Ньютон делает вывод, что «греки сделали поход аргонавтов примерно на триста лет более древним, нежели в действительности».

В трудах Носовского и Фоменко [2002] выдвинута гипотеза, согласно которой «Гиппарх и Птолемей — реально существовавшие астрономы, однако время их жизни, по-видимому, нужно сдвинуть вверх на 1000 или 1400 лет», то есть приблизить к нашему времени.

Можно спорить о деталях их гипотез, о датах, но общий подход И. Ньютона, Н.А. Морозова,

А.Т. Фоменко и др. к хронологии, основанный на методах естественных наук (на необходимости сбора доказательств, фактов, объективно подтверждающих конкретные события, например, затмения Солнца и Луны, данные археологии и др., на анализе исторических источников, в том числе методами математики, статистики, и на результатах обширных компьютерных расчетов), историкам следовало бы приветствовать и самим использовать указанные методы в своей работе.

Не приводя критику определений геодезии в «Законе о геодезии и картографии» от 26 декабря 1995 г. №209-ФЗ, в «Новом энциклопедическом словаре» 2004 г., в учебниках «Инженерная геодезия» [Багратуни и др. 1984; Огородова 2006], «Высшая геодезия, часть III. Теоретическая геодезия», укажем, что не только в разные эпохи, но и в одно и то же время в термины «форма, размеры и фигура Земли» различными учеными вкладывался разный смысл. Сначала под формой понимались сфера, затем эллипсоид, под размерами — радиус сферы, большая полуось и сжатие эллипсоида соответственно, под фигурой Земли — геоид Гаусса-Листинга и собственно поверхность Земли. Был период, когда под фигурой Земли различными учеными подразумевался разный смысл: одними — геоид, другими — поверхность Земли. Поэтому во избежание недоразумений необходимо вещи называть своими именами.

В результате расширения области применения геодезии за счет других планет появились, в частности, термины планетодезия, лунная гравиметрия [Сагитов 1979] и др.

Нельзя не согласиться с критикой [Тетерин 2006] того, что даже в учебниках отсутствуют формулировки определений наук, в лучшем случае перечисляются их задачи; не показывается соподчиненность наук. Претендуя на системность подхода, Г.Н. Тетерин определяет геодезию как науку о геометризации и координатизации объектов и явлений окружающего пространства. Понимая при этом под геометризацией представление объектов и явлений окружающего пространства совокупностью точек, линий и поверхностей в графической, аналитической, цифровой, электронной или естественной (вещественной) форме. По мнению авторов, односторонний (геометрический) взгляд Г.Н.Тетерина на предмет, содержание и главную задачу геодезии нельзя признать системным (или метасистемным) потому, что системный подход предполагает рассмотрение задачи геодезии как определения во времени поверхности и внешнего гравитационного поля Земли в принятой системе координат, не противопоставляя одну часть целого другой и не абсолютизируя какую-либо одну из них.

Попытки преуменьшить физическую сторону и преувеличить геометрическую уже были. По этому поводу интересна полемика в статьях [Жонголович 1968; В.В. Бровар 1970].

Философский подход к решению проблемы определения иерархии наук и их содержания дан в работах В.Я. Бровара [1996, 2007].

Используя опыт формализации, имеющийся при составлении формул изобретений, дадим определение геодезии в следующей формулировке.

Геодезия — древняя естественная наука о Земле:

а)              находящаяся на стыке астрономии, физики, математики, гравиметрии, картографии, геофизики, геодинамики, космонавтики, баллистики, навигации и других областей знания;

б)              отличающаяся от других наук о Земле тем, что её область изучения распространяется на определение во времени количественных геометрических характеристик поверхности Земли и количественных характеристик внешнего гравитационного поля Земли в принятой системе координат, с целью предоставления результатов измерений многим отраслям человеческой деятельности, в том числе для отображения их различных характеристик в графическом виде на планах и картах, в визуальном виде на мониторах, в цифровом виде на различных носителях;

в)              содержащая следующую упорядоченную структуру научных знаний и их практических реализаций: высшую геодезию, в которой используются традиционные и вновь разрабатываемые методы изучения поверхности и внешнего гравитационного поля Земли (астрономо-геодезический, физический (гравиметрический), астрономо-гравиметрический, спутниковый геометрический, спутниковая альтиметрия, спутниковый динамический (глобальные навигационные спутниковые системы), светолокация Луны и КА, длиннобазисная радиоинтерферометрия);

разделяющуюся на

основные геодезические работы на суше, подразделяющиеся на триангуляцию, полиго- нометрию, трилатерацию, радио- и электро-оптические дальномерные измерения, базисные измерения, геодезическую астрономию, нивелирование, спутниковые определения координат, уравнительные вычисления, морскую геодезию, космическую геодезию,

теоретическую геодезию, подразделяющуюся на сфероидическую геодезию, пространственную геодезию, физическую геодезию. прикладную (инженерную) геодезию, топографию, разделяющуюся на

теодолитную съемку, мензульную съемку, тахеометрию, наземную фотограмметрическую съемку, фотограмметрию, аэрокосмические съемки, гироскопию (гиротеодолиты, гиростабилизированные платформы), инерциальные навигационные системы, мобильные топографо-геодезические комплексы, спутниковую аппаратуру, съемку с лазерным сканированием; геодезические методы решения геодинамических задач; геодезическое приборостроение и систему его метрологического обеспечения; вычислительную (математическую) обработку результатов геодезических измерений. Представленная формулировка носит иллюстративный характер, поэтому из-за громоздкости некоторые подразделы не раскрыты.

<< | >>
Источник: Бровар B.В.. ГРАВИМЕТРИЯ И ГЕОДЕЗИЯ. 2010

Еще по теме Изменения содержания задач геодезии и гравиметрии:

  1. Введение
  2. Методологические аспекты изучения поля земной силы тяжести
  3. Связь геодезии и гравиметрии с другими науками
  4. Изменения содержания задач геодезии и гравиметрии
  5. Послесловие