Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Kamienny GPS

Dziś do pomiaru odległości czy wyznaczania dokładnego położenia człowieka lub obiektu w terenie służą sygnały systemu nawigacji satelitarnej, który swoim zasięgiem obejmuje całą kulę ziemską. Na tej podstawie można nie tylko dotrzeć do dowolnego miejsca na świecie, lecz również wytyczyć obiekty budowlane czy aktualizować mapy. Ludzie radzili sobie jednak równie dobrze z wytyczaniem szlaków i obliczaniem odległości, zanim kilkadziesiąt satelitów znalazło się na orbicie naszej planety. Jak to robili? Wykorzystywali w tym celu tak zwaną metodę triangulacji, która pozwalała wykonywać bardzo dokładne pomiary dla potrzeb wojskowych, gospodarczych, administracyjnych czy planistycznych. Dzięki niej wyznaczano współrzędne astronomiczne dla określonych punktów znajdujących się na Ziemi. Nie były to miejsca przypadkowe. Najważniejsze z nich, z perspektywy obliczeń geodezyjnych, nazywane były punktami I rzędu, które tworzyły sieć geodezyjną. Dzięki niej przez wiele dziesiątek lat nie tylko mierzono Ziemię, lecz również badano jej kształt, opracowywano mapy czy wyznaczano granice państw.

Prof. Marzena Lamparska, opowiadając o historii geodezji, podkreśla, że na początku stosowania metody triangulacyjnej punkty nie były zbyt dobrze oznakowane. Zdarzało się, że zostawiano na przykład nacięcia na wybranych drzewach. Z czasem zdano sobie sprawę z tego, że aby punkty te mogły pełnić przez lata swoją pożyteczną funkcję, powinny być znacznie lepiej oznakowane. To właśnie wtedy zaczęto budować w pobliżu tych najważniejszych na przykład obserwatoria astronomiczne, jak to miało miejsce chociażby w Greenwich czy w Poczdamie. W innych lokalizacjach można zobaczyć istniejące często do dziś kamienne, wystające nieco nad powierzchnią ziemi sześciany lub prostopadłościany. Dodatkowo wokół nich budowane były specjalne wysokie, drewniane, a potem granitowe wieże sygnałowe. Jeden z takich kamieni, choć już bez wieży, zachował się na Śląsku w Suchej Górze.

25 cm, litery TP oraz trójkąt

– Niech nas nie zmyli niepozorny wygląd tego obiektu. Wystająca granitowa część mająca zaledwie 25 cm wysokości i oznaczona literami TP oraz trójkątem to przysłowiowy wierzchołek góry lodowej. Konstruktorzy zadbali o to, aby takich kamieni wyznaczających punkty triangulacyjne nie dało się ani zabrać, ani nawet przesunąć o centymetr. Od ich położenia zależy bowiem dokładność dokonywanych na tej podstawie pomiarów – mówi prof. Marzena Lamparska.

– Punkt ten jest oznaczony markerem, granitowym słupem wkopanym głęboko w ziemię i zabezpieczonym dodatkowo stabilizatorami. Naprawdę nie da się go ze sobą zabrać – podkreśla raz jeszcze badaczka.

Nad każdym kamieniem dodatkowo budowano tak zwaną wieżę świetlną, nazywaną potocznie świecą sygnałową. Jak wyjaśnia geograf z Uniwersytetu Śląskiego, pomiary bardzo często odbywały się nocą. Sam kamień nie byłby więc widoczny z dużej odległości, dlatego wieże wraz z sygnałami świetlnymi odgrywały kluczową rolę w identyfikacji kolejnych punktów.

Warto dodać, że obiekty te miały różną wysokość w zależności od rangi punktu, który oznaczały. Były to zwykle solidne konstrukcje drewniane wznoszące się na wysokość kilkunastu metrów. Taka wieża przez wiele lat utrwalała również punkt w Suchej Górze. Została rozebrana prawdopodobnie w latach 70. ubiegłego wieku. Aby zrozumieć rangę punktu zlokalizowanego na Suchej Górze i jego znaczenie dla europejskiego dziedzictwa kulturowego, powróćmy do historii geodezji.

Zmierzyć Ziemię

Idea pomiarów Ziemi opartych na metodzie triangulacyjnej sięga końca XVIII wieku, natomiast jej rozkwit przypada na XIX wiek. W Europie w tym okresie realizowany był międzynarodowy projekt pomiaru południka i łuku krzywizny Ziemi zgodnie z koncepcją pruskiego geodety i kartografa Johanna Jacoba Baeyera. Prace, które wymagały ścisłej współpracy aż szesnastu państw, rozpoczęto w 1861 roku. Obejmowały one między innymi właśnie wyznaczanie punktów triangulacyjnych tworzących jedyną w swoim rodzaju siatkę.

– Taka sieć punktów miała ułatwić realizację wielu mniejszych i większych wyzwań podejmowanych przez człowieka. Dzięki obliczeniom dokonywanym w oparciu o wyznaczone punkty wytyczano szlaki kolejowe, budowano mosty czy ówczesne miasta, określano zasięg zakładów przemysłowych, wyznaczano działki geodezyjne czy przygotowywano księgi wieczyste – wymienia geograf z Uniwersytetu Śląskiego.

– Dzięki tej metodzie mierzono Ziemię i badano jej kształt – dodaje.

Intensyfikacja prac w tym właśnie okresie historycznym nie powinna nas dziwić. W XIX wieku mocno rozwijał się przemysł, tworzyły się państwa narodowe, trzeba było wytyczać ich zasięg, określano też wielkość lasów, pól, dróg dla celów gospodarczych i militarnych. Rozwój cywilizacji technicznej i działania wojenne wymagały dokładnych map, co z kolei przyczyniało się do intensywnego rozwoju geodezji. I wymagało międzynarodowej współpracy pomimo konfliktów militarnych.

– To również nie pierwszy przypadek wykorzystania dokonań i odkryć naukowych do celów, które dziś określilibyśmy jako nieetyczne. Takie pomiary były wykorzystywane chociażby do wytyczania granic obszarów kolonialnych w czasach wielkich imperiów czy do podziału zaanektowanych terenów. O tym też nie powinniśmy zapominać – mówi prof. Marzena Lamparska.

Prusacy, Austriacy i Rosjanie w XIX wieku mieli spory obszar do zmierzenia, przy czym każdy z nich dokonywał tego w swoich granicach, używając podobnych metod. Dzięki temu można było połączyć te pomiary, co zresztą realizowano w latach 1848–1851. Tak zwanym punktem nawiązania ze strony pruskiej była właśnie Sucha Góra, na pruskich mapach oznaczona jako Trockenberg, a na rosyjskich jako Tarnowitz. W zachowanych opisach miejsc połączeń jest ona wymieniana właśnie jako punkt I rzędu pruskiej krajowej sieci triangulacyjnej wyznaczonej w 1824 roku.

Znaczenie globalne, znaczenie lokalne

Punkty tej rangi były wykorzystywane nie tylko do najważniejszych obliczeń geodezyjnych, lecz również dawały początek lokalnym sieciom geodezji górniczej, gospodarczej czy przemysłowej. Ta reguła dotyczyła także Suchej Góry. Była początkiem nowego układu współrzędnych zwanego „suchogórskim”, dzięki któremu tworzono między innymi dokładne mapy dla obszaru Górnego Śląska, choć warto pamiętać, że w okresie dokonywania pomiarów obszar ten znajdował się w obrębie administracji pruskiej. Od XIX wieku aż do 2000 roku tym układem objęte były wszystkie śląskie kopalnie.

– Jest to znakomity zabytek o ogromnym znaczeniu dla historii geodezji, cenny skarb europejskiego dziedzictwa kulturowego. Wraz z licznym gronem pasjonatów działających w ramach Polskiego Towarzystwa Miłośników Astronomii w Chorzowie, którego jestem członkiem, chcemy zadbać o to, aby go chronić i bardziej wyeksponować – mówi naukowiec.

– Jednym z naszych pomysłów jest odbudowanie drewnianej wieży świetlnej, aby Sucha Góra stała się ciekawą atrakcją turystyczną. Będziemy kontynuować nasze starania, być może uda się pozyskać fundusze w ramach budżetu obywatelskiego Bytomia. Do tego chcielibyśmy, aby punkt został uwzględniony na liście światowego dziedzictwa UNESCO – dodaje.

Historia i badania dotyczące tego szczególnego punktu triangulacyjnego I rzędu zostały przedstawione przez prof. Marzenę Lamparską we współpracy z Mirosławem Danchem z Polskiego Towarzystwa Miłośników Astronomii w artykule naukowym pt. „»Sucha Góra« (»Trockenberg «) – The Triangulation Point Doomed to Be Forgotten?”. Materiał ukazał się w formule otwartego dostępu na łamach czasopisma naukowego „Land”.

– Bardzo sobie cenię współpracę ze stowarzyszeniem. Tworzą go naukowcy i amatorzy – pasjonaci, którzy interesują się takimi miejscami. Są świetnymi popularyzatorami nauki. Ich działalność przyczynia się jednak nie tylko do przekazywania wiedzy innym, lecz również do jej poszerzania i wyznaczania kierunku nowych badań. Przyczyniają się często do ratowania dziedzictwa kulturowego, przemysłowego. Dlatego cieszę się, że mogę być jedną z nich, rozwijać swoje zainteresowania naukowe także poza uczelnią, która przecież nie ma monopolu na tworzenie wiedzy, prawda? – pyta retorycznie współautorka badań śląskiego Greenwich.

Małgorzata Kłoskowicz

Artykuł został opublikowany w "Gazecie Uniwersyteckiej UŚ [nr 6 (286) marzec 2021]