{ A. P. TK 8 1931 39-46 }

I.

Vastavalt moodsa tehnika nõudeile seotakse praegusel ajal kõigis kultuurriikides kõik kaardid ja plaanid niisuguste punktide ja kõrguste võrkudega, mis riigi pinda katavad ühtlaselt. Sellega saavutatakse seisukord, et kõik mõõtmised Maakera pinnal, olgu nad ette võetud maahindamise, maaparanduse, maa- või metsakorralduse, raudtee ehitamise, kanalisatsiooni läbiviimise, linna planeerimise, meresõidu, riigikaitse või mõne muu otstarbega, on paigutatud ühtlasse raamistikku - n. nim. triangulatsiooni ja nivellimise võrkudesse. Need võrgud on omakorda seotud astronoomilis-geodeetiliste mõõtmiste abil Maakera pinnaga, mille tõttu iga mõõdetud ja triangulatsiooni ja nivellimise võrkudega seotud objekt omab kindla asendi Maakera pinna ning ühtlasi kõigi teiste mõõdetud objektide suhtes.

Astronoomilis-geodeetiliste tööde põhiülesandeks ongi triangulatsiooni ja nivellimise võrkude moodustamine ning nende abil n. nim. trigonomeetriliste ja nivellimise punktide asendite ehk koordinaatide määramine.

Trigonomeetrilised punktid jaotatakse esimese, teise, kolmanda jne. järgu punktide süsteemideks, kusjuures esimese järgu punktidest moodustatud kolmnurkade külgede pikkus on 25—50 km, teise järgu punktidel – 10-15 km jne. Trigonomeetriliste punktide kaugust üksteise suhtes ehk nendest moodustatud kolmnurkade külgede pikkust ei määrata lineaarsete mõõtmiste, vaid nurgamõõtmiste abil mainitud kolmnurkades, mis tehniliselt kergem on läbi viia. Lineaarselt mõõdetakse ainult teatud väike arv mõne km pikkust baasi ning arvutatakse siis vastavate trigonomeetriliste valemite abil kõigi kolmnurkade külgede pikkusi. Maakera pinna kõveruse tõttu ei ole aga võimalik siinjuures tarvitada tasapinnalist trigonomeetriat, iseäranis I. järgu triangulatsiooni juures, vaid tuleb abiks võtta, vastavalt Maakera kujule, hoopis keerulisemaid valemeid. Sellest järgneb, et triangulatsiooni arvutuste lõpule viimine eeldab Maakera kuju probleemi lahendamist. Ainult teades, milline kõverus on Maakera pinnal, võime arvutada trigonomeetriliste kolmnurkade külgede pikkusi ning nende punktide koordinaate.

II.

Maakera kuju probleemi lahendamine on võimalik vaid rahvusvahelise koostöö abil. Selle küsimuse kallal töötavad ühiselt kõik kultuurriigid. Ka siin tuleb tarvitada neidsamu meetodeid, kui ülemaalise triangulatsiooni võrgu loomiselgi, nimelt astronoomilisi, geodeetilisi ning nendele lisaks veel gravimeetrilisi ehk raskustungi mõõtmisi. Selle tõttu on sagedasti võimalik ära käsutada Maakera kuju uurimise otstarbel ette võetud mõõtmisi ülemaalise triangulatsiooni võrgu loomise juures ja ka ümberpöördult — võib võtta I. järgu triangulatsiooni võrk, kui mõõtmised on tehtud küllaldase täpsusega, ning uurida tema abil Maakera pinna kuju seal kohal, kus asub võrk. On nimelt selgunud, et Maakera ideaalne pind ei esita mingit lihtsat geomeetrilist kuju, vaid väga keerulist pinna vormi, n. nim. geoidi, mida tuleb eriliselt uurida igas Maakera osas omaette. Triangulatsiooni kolmnurkade arvutamine oleks aga äärmiselt raskendatud, kui ei osutuks, et on võimalik arvutuste juures asendada geoid näiteks pöördellipsoidiga. Tuli ilmsiks, et on võimalik iga maa-ala jaoks leida vastav ellipsoid, mille kõrvalekaldumised geoidist on niivõrd väikesed, et nendega paljudel juhuseil ei tule sugugi arvestada.

Seega oleks Maakera kuju uurimise ülesanded kahesugused — uurida 1) geoidi kuju ja 2) leida geoidile võimalikult lähedane ellipsoid, olgu see pöördellipsoid või, mille poole kalduvad mõnede õpetlaste vaated viimasel ajal, kolmeteljeline ellipsoid. Viimasel korral oleks vastavad arvutused märksa keerulisemad.

Kuid Maakera kuju ja raskuse tungi uurimine tema pinnal pakuvad huvi veel hoopis teisest seisukohast, nimelt ühe geoloogilise probleemi, Maakera koore ehituse küsimuse  lahendamise  juures.    Geoidi  kuju   erinemine   ellipsoidist, ehk n. nim. loodi kõrvalekaldumised ja raskustungi erinemine tema normaalsuurusest ehk n. nim. raskustungi anomaaliad on seletatavad ainult Maakera koore väga mitmesuguse ja ühest kohast teise muutuva tihedusega. Ühenduses geofüüsiliste meetoditega, milliseist vähe pikemalt allpool, võimaldavad geoidi kuju ja raskustungi uurimised luua ettekujutust kaugelt sügavamate kihtide ehitusest, kui seda lubavad harilikud geoloogide uurimise meetodid. On koguni võimalik olnud leiutada mainitud viisil maapõue varandusi, ilma et oleks olnud tarvis ette võtta puurimistöid.

Korrates pikema aja järele trianguleerimis- ja nivellimistöid võib lahendada ka mõnesuguseid dünaamilise geoloogia probleeme, mis puutuvad tervete mandrite ja nende osade pikaldasisse liikumisisse nii horisontaal- kui ka vertikaalsuunas. Niisuguste pikaldaste liikumiste näidetena võiks esitada Fennoskandia tõusu vertikaal- ja Alfred Wegeneri poolt oletatud mandrite nihkumist horisontaalsuunas.

Kui lisada juure, et kõik geograafilised ja geoloogilised kaardid põhjenevad topograafilisil ja sellega ühtlasi sõltuvad triangulatsiooni ja nivellimise võrkudest, siis selgub, et ka kohaliku looduse uurimine mitte vähemal mõõdul ei olene astronoomilis-geodeetilisist ja gravimeetrilisist töist, kui seda teeb Maakera uurimine tervikuna.

III.

Lähedas ühenduses astronoomilis-geodeetiliste töödega on tööd maamagnetismi ja seismoloogia aladel. Ruumi puudusel on võimalik neid töid käsitella ainult väga lühidalt.

Maamagnetiliste tööde ülesandeks on uurida Maakera magneti välja ja selle välja muudatusi aja jooksul ehk n. nim. variatsioone. Viimased on ühenduses Päikese korpuskulaar-kiiretusega ning virmalistega, mille tõttu maamagnetismi variatsioonide abil võimalik on heita pilku kõrgemate õhukihtide ehitusse, kuna konstantse magnetivälja uurimised lubavad omakord teha järeldusi Maakera koore ja tema seesmuse ehitusest.

Praktilises elus on maamagnetism leidnud väga laialdast rakendust maapõue varanduste uurimisel ning abinõuna orientimiseks ruumis mere- ja õhusõidus, kahurväes, mäeasjanduses jne.

Seismoloogilised vaatlused ja tööd ei piirdu mitte ainult maaväringute ja nende põhjuste uurimisega, vaid lubavad eraldada Maakera seesmuses ja tema koores mitmesuguse tihedusega kihte, olles suureks abiks geoloogilisile ja praktilisile maapõue varanduste uurimisile.

Nii harilikud seismoloogilised vaatlused kui ka Maakera kuju muutumise uurimised Kuu ja Päikese külgetõmbe mõjul horisontaalpendlite abil võimaldavad vastata küsimusele, millised on Maakera kui terviku füüsikalised omadused, nagu elastsus, plastilisus jne.

IV.

Pöördudes Eesti riigi territooriumil korraldatud astronoomilis-geodeetiliste ja geofüüsiliste tööde ajaloolisele arengule, tutvume kõige pealt suuremate töödega - kraadimõõtmisega ja geoidi uurimisega - ning heidame siis lühikese pilgu üksikute asutiste tegevusele muudel aladel.

Tartu Ülikooli, hiljem Pulkovo tähetorni endise direktori prof. Wilhelm Struve poolt algatatud ja tema osavõtul ja juhatusel läbi viidud Vene-Skandinaavia kraadimõõtmise ülesandeks oli määrata meridiaani kaare pikkust, mille amplituud oli 25"20', ulatudes Donau jõesuust kuni Põhja-Jää-mereni.

Kraadimõõtmise plaanid hakkasid valmima W. Struvel juba üliõpilaspõlves. Tema 1813. a. ilmunud doktori väitekiri [De geographica positione speculae astronomicae Dorpatensis. 1813.] oli pühendatud Tartu Tähetorni, kui tulevase kraadimõõtmise lähtekoha, geograafiliste koordinaatide määramisele. Järgmiseks ettevalmistustööks kraadimõõtmisele oli 1816.-1819. aastail Struve poolt läbiviidud endise Liivimaa kubermangu triangulatsioon.

Sellele järgnes 1821.-1831. a. kraadimõõtmine endiseis Eesti-, Liivi- ja Kuramaa kubermangudes, mis andis 3½ kraadi pikkuse kaare Tartu meridiaani mööda. Käesoleval aastal möödus 100 aastat Struve klassilise kraadimõõtmise kirjelduse ilmumisest pealkirja all: ,,Beschreibung der Breitengrad messung in den Ostseeprovinzen Russlands, ausgeführt und beobachtet in den Jahren 1821 bis 1831 von F. G. W. Struve. Dorpat. 1831." Struve üldjuhatuse all jätkati triangulatsiooni kindralstaabi polkovnik Tenneri (rahvuselt arvatavasti eestlane) poolt lõuna poole kuni Donau jõeni ning põhja poole kuni Jäämereni, kusjuures Torneost põhja poole tegevad olid Rootsi ja Norra õpetlased (Selander ja Hansteen).   1852. aastal avaldas Struve terve kraadimõõtmise kirjelduse [Exposée historique des travaux exécutés jusqu'à la fin de l'année 1851 pour la mésure de l'arc du meridien entre Fuglenaes 70° 40' et Ismail 45° 20'.   W. Struve.    1852.].

Struve poolt kavatsetud kraadimõõtmise jätkamist lõuna poole kuni Kreeta saareni ei olnud võimalik läbi viia poliitilisil põhjusil.

Vene-Skandinaavia kraadimõõtmise teaduslik tähtsus on väga suur nii mõõdetud kaare pikkuse, kui ka mõõtmiste suure täpsuse tõttu. Ellipsoidi dimensioonide määramisel on arvestamine selle kraadimõõtmisega möödapääsemata.

Struve kraadimõõtmine andis tõuke terve rea suuremate geodeetiliste ettevõtete tekkimiseks. Siin tuleks mainida kõige pealt endise Kapi observatooriumi direktori L.-Aafrikas, Sir David Gilli, kraadimõõtmise projekti 30° meridiaani Mööda L.-Aafrikast kuni Egiptuseni, mis juba õige suurel määral on teostatud. Kui ühendada see kraadimõõtmine Struve omaga, saaks 105 kraadi pikkune kaar, millest veel pikemat Maakeral üldse enam võimalik poleks mõõta.

Wilhelm Struve

Analoogilise projekti võttis omaks peale ilmasõja tekkinud Rahvusvaheline Geodeesia ja Geofüüsika Unioon. Selle Uniooni poolt kutsuti ellu eriline komisjon, kuhu kuuluvad esitajad Egiptusest, Kreekamaalt, L.-Slaaviast, Tšeho-Slovakkiast, Poolast, Soomest, Rootsist ja Norrast, mille ülesandeks on koordineerida mainitud riikide töid kraadimõõtmise läbiviimiseks Põhja-Jäämerest kuni Vahemereni ühes pikendusega võimaluse korral kuni Egiptuseni. Uniooni kongressidel (1922. a. Roomas, 1924. a. Madridis, 1927 .a. Prahas, 1930. a. Stokholmis) konstateeriti ette võtte head edu, välja arvatud mõned raskused. Niisugustena esinevad tehniliselt keeruline Kreeta saare ja Egiptuse ühendamine triangulatsiooni võrguga ning asjaolu, et terve rida riike, ja nimelt Eesti, Läti, Leedu (veel hiljuti ka Rumeenia) Uniooni liikmete hulka veel ei kuulu, kuna aga kavatsetud kraadimõõtmine just nende riikide territooriumi läbistab. Tuleb loota, et mõlemad takistused eemaldatakse tulevikus.

Ka Balti Geodeetilisel komisjonil on olemas teatud kavatsused Struve kraadimõõtmise suhtes, kuid nendest vähe allpool.

V.

Kui kraadimõõtmised seavad omale ülesandeks leida kogu Maakera ideaalset kuju, olgu see pöörd- ehk kolmeteljeline ellipsoid, ehk mõni teine lihtne geomeetriline pind, siis tegutseb geoidi uurimine sellevastu vaid piiratud raioonis. Niisuguseks piiratud raiooniks valis omale 1924. a. Helsingi Geodeesia Instituudi direktori prof. Ilmari Bonsdorffi initsiatiivil tekkinud rahvusvaheline Balti Geodeetiline Komisjon Läänemerd ümbritsevaid rannikuid, et uurida, mil viisil mõjutab Läänemeri oma ümbruskonnas geoiidi kuju. Kavatsetud on moodustada Läänemerd ümbritsev ühtlane ahel triangulatsiooni kolmnurkadest ühenduses suurema arvu astronoomiliste ja gravimeetriliste punktidega. Komisjoni töist võtavad osa järgmised riigid: Soome, Eesti, Läti, Leedu, Poola, Danzig, Saksamaa, Daani, Rootsi ja 1929. aastast ka Nõukogude Vene. Eestis võttis osa komisjoni töist algusest peale Kaitseväe Staabi Topo - Hüdrograafia osakond; 1929. a. saadik teeb seda ka Tartu Ülikooli Tähetorn. Balti Geodeetilise komisjoni jaoks on tehtud Eestis seni järgmised tööd: 1) on mõõdetud 2 baasi — Põhja-Eestis Nehatu ja Lagedi vahel ning Saaremaal; viimane baas mõõdeti erilise rahvusvahelise komisjoni poolt; 2) on sooritatud nurgamõõtmisi I-se järgu triangulatsiooni võrgus mereranda mööda ja saartel ning baaside võrkudes; 3) on määratud mitmed astronoomilised punktid ning suure täpsusega Tallinna geograafiline pikkus Läänemerd ümbritsevas pikkuste ahelas; 4) on määratud Tallinna gravimeetrilises keskjaamas suure täpsusega raskustung rahvusvahelise komisjoni poolt, millega moodustati lähtekoht edaspidiseile gravimeetrilisile ekspeditsioonidele.

Balti Geodeetiline komisjon otsustas oma Berliini konverentsil 1928. a. luua ühendus Baltimere triangulatsiooni ja Struve kraadimõõtmise vahel geoidi määramise täpsuse suurenemise otstarveks. Kuna ühtlasi otsustati ette võtta Struve kaare punktidel täiendavaid astronoomilisi mõõtmisi, siis suureneb selle tõttu märksa geoidi kuju suhtes uuritav maa-ala.

Üldises kokkuvõttes tuleb konstateerida, et Eesti geodeetilises mõttes teatud määral risteel asub, kust välja lähevad ja mida läbistavad suure tähtsusega rahvusvahelised ettevõtted, milline rahvusvaheline kultuurpoliitiline olukord mitte väikeste kohustustega ei ole seotud.

VI.

Geodeesia ja geofüüsika aladel tegutsevaist asutisist Eestis on kõige vanem Tartu Ülikooli Tähetorn. Ehk küll juba 1802 ,a. saadik Tartus astronoomid teaduslikult tegutsesid, võib lugeda Tartu Tähetorni teadusliku tegevuse algust suuremas ulatuses 1813. aastast, millal observaatoriks määrati pärastine Tartu ja hiljem Pulkovo tähetornide direktor Friedrich Georg WilhelmStruve (1793—1864), kes kuulus XIX sajandi esimese poole kõige suuremate astronoomide ja geodeetide hulka ja kellele Tartu, kui ka Pulkovo tähetorn võlgnevad oma ilmakuulsuse. W. Struve mõju astronoomias ja geodeesias on tunda õige tugeval määral veel tänapäev.

Oma ilmakuulsuse kui astronoom omandas Struve töödega kaksiktähtede alal ning tema vastavad tööd sellel alal loetakse klassilisiks [Catalogus novus stellarum duplicium. 1827; b) Stellarum duplicium et multiplicium mensurae micrometricae.   1837.]. Mitte vähema tähtsusega polnud aga ka tähtede positsioonide fundamentaalsed ja differentsiaalsed vaatlused meridiaanringi abil, mis on tehtud osalt Struve poolt isiklikult, osalt tema õpilaste poolt ning lõplikult läbitöötatud jällegi klassilises teoses: "Stellarum fixarum imprimis compositarum positiones mediae. 1852." Struve juhatusel ettevõetud tähtede absoluutseid vaatlusi meridiaanis jätkatakse Pulkovo tähetornis tänini ning loetakse neid paremaiks omal alal. Tartu meridiaanivaatlusist määrati mitte ainult tähtede positsioonid, vaid ka kõik viimaste reduktsiooniks tarvilikud konstandid, nagu refraktsiooni, pretsessiooni, nutatsiooni ja aberratsiooni omad.

Struve geodeetilisist töist oli jutt juba eespool. Täiendavalt tuleb mainida 1857. a. Struve initsiatiivil ette võetud rahvusvahelist pikkuse kraadi mõõtmist 52 kraadi paralleeli mööda, mille üldpikkus oli 63°41', alates Haverfordwestist Inglismaal ning ulatudes Orskini Urali mägestikus.

Struve suur organiseerimisand avaldus kirjeldatud geodeetiliste ettevõtete läbiviimises ning astronoomilis-geodeetiliste ekspeditsioonide korraldamises oma õpilaste poolt, hiljem aga Peterburi Teaduste Akadeemia ja Vene Geograafia Seltsi liikmena nende asutiste poolt korraldatud arvurikaste ekspeditsioonide juhatajana. Struve mõjutas ka sõjaväe topograafia ja hüdrograafia asutiste poolt ettevõetuid astronoomilis-geodeetilisi töid.

Peale W. Struvet Tartu Tähetornis ettevõetud töist tuleks mainida 1870.-1900. a. sooritatud soonivaatlusi meridiaanringiga, milliseist üks osa publitseeritud, teine aga praegu übertöötamisel Pulkovo tähetorni poolt; Levitzky poolt organiseeritud seismoloogilisi vaatlusi; 0rloffi poolt Zöllneri pendlite abil sooritatud Maakera võnkumise uurimusi Päikese ja Kuu gravitatsiooni mõjul; E. Schoenbergi poolt Tartu Tähetorni laiuse määramist ning Maakera telje liikumise tõttu tekkinud laiuse võnkumise uurimust; viimaseil aastail ettevõetud, kuid seni veel mitte lõplikult publitseeritud Tartu Tähetorni pikkuse määramist.

VII.

Ruumi puudusel pole võimalik siin kohal peatuda Vene ajal praeguse Eesti Vabariigi territooriumil kaardistamise otstarbeks ettevõetud Vene hüdrograafia ja topograafia asutiste töil. Need tööd on kirjeldatud K.-V. Staabi Topo-Hüdrograafia osakonna aastaraamatuis 1924. ja 1926. a. Samus aastaraamatuis on kirjeldatud ka K.-V. Staabi Topo-Hüdrograafia osakonna enda tööd astronoomia, geodeesia ja maamagnetismi aladel, milledest erakordset huvi pakuvad viimased oma töömeetodi, kui ka ulatuse poolest. On ju mainitud osakonna magnetiline ekspeditsioon sooritanud maamagnetismilisi uurimusi mitte ainult Eesti, vaid ka Läti ja Leedu, ning osaliselt Soome, Rootsi ja Saksa vetes.