Wyznaczanie południka miejscowego

Z końcem obecnego miesiąca pragniemy zaprezentować Państwu artykuł Pana Jerzego Leszczuka. Opracowanie dotyczy wyznaczania południka miejscowego, który to jest południkiem przechodzącym przez dane miejsce (punkt Ziemi). Warto dowiedzieć się więcej nt. przebiegu procesu wyznaczania południka i jak to wygląda z punktu widzenia takiego geodety jak Pan Jerzy. Zapraszamy wszystkich do artykułu i życzymy przyjemnej lektury.

Wstęp

Goszcząc od czasu do czasu w domku z ogrodem, usłyszałem wielokrotnie zapytanie „jak układają się kierunki świata?”. „Można to określić po porze dnia i kierunku słońca”. „A dokładnie jak?”, to tutaj z gościa muszę się przeistoczyć w geodetę. Lata temu zakupiłem w Ośrodku dane dla wzmiankowanej nieruchomości. Miałem współwłaścicielom zaproponować sposób użytkowania proporcjonalny do udziałów. Mój projekt podziału zainteresowani zaakceptowali. Był to podział umowny nie skutkujący zapisami w Księgach Wieczystych i Operacie EGIB. Pozyskane wówczas dane postanowiłem wykorzystać do obecnego zadania. Termin realizacji przyśpieszyła zmiana czasu na zimowy. Wyniki moich „manipulacji” przedstawione poniżej. A więc obliczenia w programie C-Geo, mapa i szkic do wyznaczenia południka miejscowego.

TRANSFORMACJA WSPÓŁRZĘDNYCH

Z układu „2000” południk osiowy 18° w układ geograficzny blh (e. GRS-80).

Punkty transformowane

Rys.1 Kopia mapy zasadniczej w skali 1:500 za zaznaczonym kierunkiem południka miejscowego. Jak widać dolny punkt odcinaka zaprojektowałem w odległości 6,23 m po przedłużeniu ściany budynku, a górny punkt pokrywał się z narożnikiem budynku. Przy użyciu teodolitu przedłużyłem odcinek, markując przebieg południka w bezpiecznych miejscach.

Rys. 2 Przed wyjściem w teren, czyli do ogrodu, swoje przemyślenia przeniosłem na papier. Powyżej moje „bohomazy”.

Rys.3 Kierunek południka geograficznego porównałem z przebiegiem południka magnetycznego. Do tego celu użyłem teodolitu Zeiss West z wbudowaną na stałe busolą kierunkową. O dziwo nie stwierdziłem istotnych różnic, a to z dwóch powodów: po pierwsze odcinek był zbyt krótki aby taką różnicę zauważyć, a po drugie serwis wprowadził w owej busoli poprawkę na deklinację. Na skali wyrażonej w tysięcznych ową poprawkę widać.

Rys.4 Z informacji na temat czasów strefowych wynikało, że południe określa w strefie czasu środkowoeuropejskiego południk 15°. Czyli jak mniemałem dzieli nas różnica czasu ok. 15 minut godzinowych. Postanowiłem to sprawdzić za pomocą zegarka i cienia łaty niwelacyjnej. I tak o godzinie 11:02 cień układał się jak na rysunku po lewej stronie, a o godzinie 11:36 cień układał się jak na rysunku po prawej stronie. Kierunek południka wyznaczony palikiem. Łata postawiona pionowo na innym paliku w linii południka.

Ten eksperyment wsadził mi ćwieka w głowę. Akcję przeniosłem do swojej siedziby, gdzie postanowiłem wyznaczyć czas miejscowy. Do tego celu użyłem dokładnych czasomierzy i teodolitu Zeiss Theo 080A. Ale o szczegółach w dalszych ilustracjach.

Rys.5 Wzmiankowane wyżej czasomierze. Ten środkowy nie wymagał regulacji, bo to szwajcarska Festina i bywa regulowana tylko przy zmianie czasu i wymianie baterii.

Rys.6 Jak widać po prawej stronie, teodolit Zeissa zaopatrzony jest w fabryczną nasadkę na okular z silnym filtrem szarym umożliwiającą celowanie w słońce bez obawy o uszkodzenie wzroku. Ponadto, mikroskop odczytowy kierunków porusza się w pionie niezależnie od pozycji lunety. Na ilustracji po lewej moja skromna osoba podczas pracy.

Rys.7 Nie miałem możliwości sfotografować tarczy słonecznej w polu widzenia lunety. Więc sfotografowałem osobno tarczę słońca przy najkrótszej możliwej ekspozycji tj. czułość matrycy 100 ASA, czas migawki 1/8000 sek. i przysłona obiektywu f/22. Canon 7D z obiektywem Sigma 150-600 z konwerterem 1,4. Na obiektywie silny filtr szary.

Rys.8 Naprowadzanie na cel. Zgrubne naprowadzenie kolimatorem i na oczach okulary przeciwsłoneczne. Kręcenie leniwkami, aż do uzyskania efektu jak na środkowym zdjęciu. Doprecyzowanie leniwkami do pozycji jak na prawym zdjęciu. Śledzenie celu leniwkami i o zadanej godzinie stop. Spisanie kierunków Hz i V. I tak co zadane czasy ze środkowym czasem 11:30. Jeżeli dobrze wytężyć wzrok, to po przystawieniu oka do szarej płytki na tle tarczy słonecznej widać środkowy fragment krzyża nitek.

Rys.9 Odręczny raport z obserwacji ruchu słońca. Wartości kierunków wykazane w mierze gradowej. Przy użyciu teodolitu z szacowaną dokładnością odczytu 1c, wyniki z opracowania należy przyjmować z pewnym dystansem, ale lepszej odpowiedzi na zapytanie właścicielki nieruchomości nie mogłem udzielić. A poza tym zafundowałem sobie niezłą zabawę w stylu retro.

Rys.10 Dawno temu, w czasach o których już mało kto pamięta, do rozwiązania opisanego zadania z dużo wyższą precyzją służył pokazany wyżej, bardziej astronomiczny niż geodezyjny, teodolit. Kierunki odczytywało się z dokładnością 0,1‘’ (lub 0,1cc). Ale to przeszłość, a z pomocą geodetom nadąża siec satelitów wyznaczających współrzędne z bardzo wysoką precyzją.

Wniosek

Słońce przechodzi przez miejscowy południk 30 sekund godzinowych po przejściu przez 18° długości geograficznej wschodniej. Mój obiekt położony jest 4,7 km od południka 18-go na zachód. Z tego by wynikało, że o godzinie 12-tej słońce mija południk 10,5° geograficznej wschodniej (15 stopni to różnica czasu 1 godzina, a 1″ to liniowe przesunięcie ok. 31 metra). Można było zadziałać inaczej, ale przez sentyment do starego zabawiłem się po staremu.

Opracował: