Kolmapäeval, 15. juulil tähistab Struve kaar 10. aastapäeva UNESCO maailmapärandi nimekirjas. Friedrich Georg Wilhelm Struve geodeetilisest kaarest kirjutab Tartu tähetorni giid Kadri Tinn.

Kolm Struve geodeetilise kaare tähistatud punktidest asuvad Eestis – Võiveres ja Simunas, mille vahel mõõdeti Eesti territooriumil baasjoon, ning Tartu tähetornis, mille direktor Friedrich Georg Wilhelm Struve oli kaare mõõtmise algataja ja idee autor. Eestis asuvad kolm punkti on tähistatud infotahvlitega ning Struve kaarega saab lähemalt tutvuda Tartu tähetornis.

Osa Struve geodeetilise kaarest. Klõpsa pidil täispikkuses kaare nägemiseks.


Mis on Struve kaar?

Struve kaare mõõtmisega aastatel 1816–1855 taheti näidata veel täpsemalt, millise kujuga on maakera. Triangulatsiooniahela loomisel oli ka väga praktiline väljund – see oli aluseks topograafiliste kaartide loomisele. Maa kuju mõõtmiseks oli vaja teada Maa ümbermõõt mõõdetuna mööda meridiaani ehk põhja-lõuna sihis. Ida-lääne suunas oli Maa ümbermõõt selleks ajaks juba päris täpselt teada.

Sarnaseid mõõtmisi olid erinevad riigid ka varem ette võtnud, kuid Struve kaar oli neist omal ajal kõige ulatuslikum – meridiaankaart mõõdeti rohkem kui 25 kraadi ulatuses ehk 2 820 kilomeetril Põhja-Jäämerest Musta mereni välja.

Struve geodeetiline kaar on tuntud ka kui Struve-Tenneri kaar, kuna suurt osa mõõtmistest Lätist Musta mereni juhendas eesti soost kindral Carl Tenner. Samuti on seda nimetatud ka suureks Vene kraadimõõtmiseks.

Kaare mõõtmisel kasutati triangulatsiooni meetodit. Nagu nimigi vihjab, on siin mängus kolmnurgad. Selle asemel, et proovida mõõta mõõdulindiga kogu pea 3 000 kilomeetrit, mõõdeti reaalselt maastikul pikkuseid vähe – ainult kümnes kohas mõõdeti baasjoon ehk üks kolmnurga külg. Igas kolmnurga tipus mõõdeti ära koha asimuudid, et teada saada külgede vahelised nurgad. Järgnevalt sai juba ülejäänud kolmnurga küljed välja arvutada.

Kui paberil piisaks selliste mõõtmiste jaoks mallist ja joonlauast, siis maastikul kasutati nurkade mõõtmiseks teodoliite ja universaalriistu. Baasjoone mõõtmiseks kasutati spetsiaalselt selleks otstarbeks valmistatud süsteemi, mille olulise osa moodustasid Struve mõõtmiste puhul neli sepistatud rauast mõõdulatti

Nii mõõtmine kui ka arvutustöö võttis kaua aega. Mõõtmistega alustati 1816. aastal ja viimased neist tehti 1855.

Mis on UNESCO maailmapärand ja kuidas Struve kaar sinna sobib?

UNESCO maailma kultuuripärandi nimekirja kuulub üle tuhande objekti 163-st riigist. Need objektid omavad erilist väärtust inimkonnale oma loodusliku ilu, kultuuriloolise väärtuse või muu poolest.

Struve geodeetiline kaar lisati UNESCO maailma kultuuripärandi nimekirja 2005. aastal 15. juulil kui suurepärane näide koostööst erinevatest riikidest pärit teadlaste vahel ning riigijuhtide koostööst teadusliku eesmärgi nimel.

Ulatudes läbi kümne riigi on Struve kaar maailmapärandi nimekirjas ebatavaline objekt. Varasemad maailmapärandi objektid on ulatunud vaid läbi kahe riigi, mahtudes enamasti siiski ühte riiki. Tegemist oli ka esimese nimekirja lisatud maailmapärandiga, millel on suur teaduslik väärtus.

Eriline on see, et Struve kaar ei ole suur ehitis, ehitiste kogum, kunstiteos või loodusime. Ainult kolmes kohas Struve kaarel on olemas ehitis, millest mõõtmisi tehti, ning ülejäänud kohtades on punktid tähistatud monumendi, obeliski või mälestustahvliga.

Osa Struve triangulatsiooniahelast. (Allikas: Tartu tähetorn)

Mille jaoks Struve kaart mõõdeti?

Seda, et maakera ei ole päris täiuslikult kerakujuline teadsid teadlased juba sada aastat enne Struve kaare mõõtmise algust. Isaac Newton’i 1687. aastal avaldatud printsiibid olid tõestus selle kohta, et ümber telje pöörlev keha võtab lapiku ellipsoidi kuju ja on pooluste kohalt kokkusurutud. Kuivõrd lapiku kuju keha võtab, sõltub objekti tihedusest ning tsentrifugaal- ja gravitatsioonijõu tasakaalust.

18. sajandil tegid Prantsuse teaduste akadeemia liikmed mitmeid ekspeditsioone, et reaalselt mõõta, millise kujuga ja kui suur maakera on. Nende mõõtmised andsid aga erinevatel põhjustel erinevaid tulemusi. Mõned mõõtmised olid väga hästi kooskõlas Newtoni teooriaga, aga leidus teadlasi, kes arvasid, et mõõtmisi teostanud astronoomid ei saanud oma ülesandega hästi hakkama. Mõned hilisemad mõõtmised näitasid, et Maakera peab olema pooluste poolt välja venitatud või hoopis muna kujuga – ühelt pooluselt kokku surutud ja teiselt poolt välja venitatud.

Struve kaare mõõtmistulemused kinnitasid Newtoni teooriat ja andsid Maa lapikuseks 1/294. 2005. aastal korrati sarnast mõõtmist satelliitide abiga ja saadi tulemuseks 1/298.

Kui lapik siis 1/298 on?

Võrreldes Kuuga on Maa päris lapik. Kuu jaoks on see näitaja 1/900 ja ka Päike on ümaram kui Maa 1/1000-ga. Samas Jupiter ja Saturn on päris lapikud vastavalt 1/16 ja 1/10.

Maa lapikuse arvutamiseks on lihtne valem: ekvatoriaalne raadius miinus polaarraadius ja selle tulemus jagatud ekvatoriaalraadiusega. Kui mõlemad raadiused on samad, on lapikus null ja tegemist on täiusliku keraga.

Struvel oli ka plaan mõõta laiuskraadi mööda paralleeli Iirimaa läänekaldast Uurali mäestikuni, aga see jäigi ainult plaaniks, kuna Struve haigestus.

Struve oleks tahtnud ka meridiaankaart pikendada veelgi rohkem lõunasse üle Anatoolia kuni Kreeta saareni välja, kuid tema eluajal olid Vene ja Ottomani impeeriumi suhted liiga keerulised, et seda lubada. Pärast Friedrich Wilhelmi surma plaanis tema poeg Otto samuti sellist pikendust ja tegi selleks ka vajalikke ettevalmistusi. Kahjuks ei saanud need plaanid kunagi teoks.

Struve kaare loomulik jätk läbi Aafrika?

Pärast Struve-Tenneri ehk suurt Vene kaare mõõtmist kasutati triangulatsioonimeetodit veel mitmetes töödes. Neist ulatuslikem algas 1879. aastal kui šoti astronoomi David Gilli juhtimisel hakati Lõuna-Aafrikast mõõtma meridiaankaart mööda 30. pikkuskraadi.

Selle kaare mõõtmine venis erinevatel põhjustel veelgi pikemaks kui Struve kaare mõõtmine, kuid läbi sõdade ja muude poliitiliste raskuste sai 20. sajandi keskpaiku lõpule viidud triangulatsioon Lõuna-Aafrikast Vahemereni. Mõõdetud kaare sai ühendada varasemate triangulatsiooniahelatega, mis kokku andsid lausa 105 kraadi pikkuse lõigu meridiaanist.
Lõunapoolse meridiaankaare mõõtmine on tänaseks jõudnud nii kaugele, et ka seda soovitakse lisada UNESCO maailmapärandi nimekirja.

Friedrich Georg Wilhelm Struve. (Allikas: Tartu tähetron)

Tartu tähetornis saab 11. ja 12. juulil Hansapäevade Teaduslinnas mitmete teiste teadussaavutuste ja –avastuste hulgas uurida, mis on triangulatsioon ning osaleda Struve kaare orienteerumismängus. Lisaks saab Teaduslinnas lähemalt uurida ka Tartu ülikooli tehislihaseid, ME-3 bakterit ja marsimaja. Arvamuskohvikus saab arutleda teaduse rolli üle ühiskonnas.