Сергей Голицын – Хочу быть топографом (страница 21)
Сверху алидады видны круглая коробка буссоли с магнитной стрелкой и два валика, поставленных перпендикулярно друг другу. Эти валики — уровни. Они представляют собой короткие, наглухо запаянные стеклянные трубочки, в которых налита незамерзающая жидкость (обычно эфир), причем налита так, что остается пузырек безвоздушного пространства. Трубочка едва заметно изогнута. Пузырек, находящийся в самом выпуклом участке трубочки, при малейшем наклоне инструмента уходит в сторону.
Безвоздушное пространство в уровне получается так: эфир наливается в трубочку сильно нагретым. Трубочка, наполненная им до отказа, запаивается. После остывания объем эфира, как и вообще всякого тела, уменьшается, и в трубочке получается пузырек безвоздушного пространства. Этот пузырек в холод увеличивается, а в жаркую погоду уменьшается.
Внизу под лимбом находятся три подъемных винта. Поднимая один винт и опуская другой, а потом проверяя по третьему, всегда можно пузырьки обоих уровней подвести на середины трубочек, то-есть установить инструмент совершенно горизонтально. Основная ось теодолита, та ось, вокруг которой вращаются и лимб и алидада (так называемая вертикальная ось вращения инструмента), будет действительно при этом вертикальна[25].
Вместо диоптров наверху на двух подставках установлена зрительная труба, которая увеличивает в двадцать — двадцать пять и больше раз.
С тех пор как начали применяться при геодезических работах инструменты с трубами, все измерения стало возможным производить гораздо точнее. Вешка, поставленная за километр, видна очень хорошо.
Эта труба состоит из двух систем увеличительных стекол — линз; одна система — у глаза наблюдателя — называется окуляром, другая — на противоположном конце — объективом. В трубу возле окуляра вставлено очень тоненькое стекло-сетка, на котором алмазом нарезаны тончайшие нити — одна вертикальная и три горизонтальные. Раньше, когда не умели так искусно нарезать нити, брали настоящие паутинки и наклеивали их на стекло.
Смотрели ли вы когда-нибудь в теодолит? Сначала вы ничего не поймете — увидите какой-то туман, сероватый и зеленоватый. Надо сперва специальным боковым винтом — кремальерой — навести на фокус. Если фокусировка внутренняя, надо крутить муфту, надетую на самую трубу, отчего меняется фокусное расстояние. На рисунке (стр. 119) изображен теодолит с внутренней фокусировкой.
Наконец изображение получилось ярким и ясным, но только все перевернулось: земля очутилась вверху, а небо внизу[26].
Вам надо товарища с вешкой поставить так, чтобы вешка попала на вертикальную нить. В трубу кажется, что его надо подвинуть влево. Ни в коем случае не давайте ему сигнала левой рукой — он отойдет еще дальше.
Начинающий топограф долго не может привыкнуть к этому «наобороту» и заставляет рабочего с вешкой двигаться то вправо, то влево.
Измеряются углы теодолитом по тому же принципу, что и самодельной астролябией или гониометром. Поставьте треногу теодолита по отвесу точно над вершиной угла, установите инструмент по уровням, закрепите винтами лимб и алидаду, наведите на заднюю вешку, возьмите отсчеты по обоим верньерам. Теперь открепите алидаду и всю верхнюю часть инструмента и наведите трубу на переднюю вешку и вновь берите отсчеты. Помните, что взгляд назад минус взгляд вперед дает правый по ходу угол. Теперь переверните трубу вокруг оси, поставив объектив на место окуляра (это называется перевести трубу через зенит), вновь берите отсчеты, вычитайте, и получите опять-таки правый угол. Оба правых угла должны отличаться друг от друга не более чем на 1'— 1'30"[27]; если больше, значит вы недостаточно аккуратно измерили угол или инструмент у вас был не в порядке.
С теодолитом, как и со всяким другим геодезическим инструментом, нужно обращаться бережно и аккуратно и держать его по возможности уложенным в ящик. Если едешь на автомашине или на подводе, ящик полагается держать у себя на коленях. Если несешь инструмент привинченным к треноге, надо идти осторожно, держа его высоко на плече, как винтовку, через канавы не перепрыгивать и следить, чтобы за него не цеплялись ветки деревьев и кустарника.
Все части теодолита должны быть подогнаны, оси должны быть строго вертикальны или горизонтальны. Подкручивая или отпуская поочередно мелкие регулирующие винтики, каждый топограф должен уметь выверять свой инструмент. Некоторые поверки, например поверки уровней, необходимо проделывать ежедневно.
Как измеряются расстояния
Самый быстрый способ определения расстояний — с помощью дальномеров.
Существуют специальные рейки — узкие доски, трех- или четырехметровые, иногда складывающиеся, иногда раздвижные, на которые нанесены сантиметровые деления — черные или красные шашки, а сбоку стоят цифры дециметров. Иногда эти деления рисуют в виде треугольников и фигурок разных размеров и формы.
Три горизонтальные нити в трубе теодолита и есть нити дальномерные. Они нарезаны так точно, что если посмотреть в теодолит на рейку, поставленную на расстоянии 100 метров, от нижней нити до верхней поместится как раз 100 сантиметров рейки. Значит, посылая рабочего-реечника на какие-либо характерные точки на местности, вы отсчитываете по рейке количество сантиметров между нитями и получаете количество метров до этой точки. Быстро, но неточно. На полметра и больше вы всегда можете ошибиться. Впрочем, при съемке в масштабе 1 : 2000 и мельче такой ошибкой можно пренебречь.
Иногда в теодолитах при расстоянии 100 метров до рейки между нитями помещается не 100 делений рейки, а немного больше или меньше. Тогда вычисляют так называемый постоянный коэфициент дальномера, на который и умножают полученные отсчеты по рейкам.
Измеряют расстояния обычно стальной 20-метровой лентой. На такой ленте на каждом метре закреплены бляшки с цифрой метра, на каждом дециметре имеются маленькие отверстия, а сантиметры отсчитываются на глаз. На обоих концах ленты находятся специальные крючочки с отметкой; от одной отметки до другой — 20 метров.
Измеряют лентой точно так же, как и рулеткой. Существует шесть таких же проволочных шпилек, и передний мерщик, встряхивая и натягивая ленту, вставляет в крючочек ленты шпильку. Задний, наступив ногой на конец ленты, в который вставлена шпилька, направляет переднего по линии. Одна за другой шпильки переходят от переднего мерщика к заднему.
При измерении лентой на ровной местности ошибка на 100 метров допустима до 5 сантиметров.
Такой лентой можно мерить гораздо точнее, если концы ее отмечать не шпильками, а лезвием ножа. При этом передний мерщик держит ленту не за ручку, а за прицепленный к ручке динамометр и натягивает ленту всегда с определенной силой, обычно в 10 килограммов. Сантиметры при этом отсчитываются не на глаз, а обыкновенной ученической линейкой.
Наконец, существует специальная штриховая лента, разделенная на сантиметры, а у концов — на миллиметры. Предварительно такую ленту испытывают в лаборатории на особом приборе, называемом компаратором. Этим прибором с точностью до десятых долей миллиметра определяется длина ленты при натяжении с силой в 10 килограммов, а также узнается, насколько эта длина колеблется под влиянием температуры. В среднем при повышении или понижении температуры на 10° длина ленты изменяется на 2,5 миллиметра. Прежде чем измерять расстояние штриховой лентой, сперва с помощью обыкновенной ленты через каждые 20 метров забивают вровень с землей колья, а когда ведется уже точное измерение, концы штриховой ленты отмечают ножами на этих кольях. При этом натягивают ленту с помощью динамометра, а к ленте прикрепляют термометр и через определенные промежутки времени записывают температуру, а впоследствии в каждое измерение вносятся соответствующие поправки.
Существуют способы измерения линий еще более точные и сложные, с ошибкой даже менее 1 миллиметра на 100 метров.
На плане и на карте местность изображается такой, какой она кажется сверху, с самолета. Ровные участки от этого нисколько не изменяются, но горы и овраги получаются иными: если смотреть с самолета перпендикулярно вниз, то горы как бы выравниваются. На плане от горы до горы кажется совсем близко, а на местности приходится преодолевать большие расстояния — то подниматься, то спускаться.
Если разрезать отвесно гигантским ножом горную местность и посмотреть на этот разрез сбоку, получится ломаная линия. Вы уже знаете, что эта ломаная линия называется профилем. На плане обычно изображается не она сама, а ее проекция, которая называется горизонтальным проложением.
Стало быть, выходит, что в горах все планы и карты неверны? Да, туристам очень советую пользоваться картой с учетом подъемов и спусков. Но всех других, имеющих дело с картами и планами, такое искажение местности не испугает, а, наоборот, окажет им помощь.
Когда на косогоре строится здание, стены возводят отвесными, а пол делают горизонтальным, и здание на косогоре занимает площадь, равную горизонтальному проложению.
Растения и деревья всегда тянутся вверх, к солнцу. Значит, на любом косогоре вырастет столько же леса и пшеницы, сколько и на горизонтальном его проложении.
Строители-железнодорожники, проводящие дорогу в горной местности, ведут ее то по насыпям, то по выемкам, а если окажется, что гору обойти невозможно, они пробивают сквозь нее туннель и, следовательно, во всех случаях прокладывают путь по горизонтальному проложению[28].