Хочу быть топографом

Очень часто одни и те же люди работают и за топографов и за геодезистов одними и теми же инструментами.

Выше и ниже

Определить высоту здания с точностью до сантиметра можно просто рулеткой или лентой, опустив ее с крыши.

В реке, если дно было достаточно твердое, вы в свое время мерили глубины довольно точно от горизонтальной поверхности воды.

Высоту крутого берега реки вы измерили с помощью вертикально поставленной вешки и горизонтально натянутой ленты рулетки, но эту горизонтальность вы определили на глаз.

Возьмем такой случай. В вашем же пионерском лагере вам понадобилось устроить мостик через ручей. Для забивки свай вам нужно узнать высоту берега ручья. Принесите длинную доску и шест.

Пусть один из вас войдет в ручей и, поставив шест на дно, держит его вертикально, а вы возьмите доску, положите один конец ее на берег, а другой конец начните медленно приподнимать до тех пор, пока доска не примет примерно горизонтальное положение. Тогда карандашом отметьте на шесте, где к нему прикасается доска.

^{Карандашом отметьте на шесте, где к нему прикасается доска.}

Ясно, что высота берега над дном ручья равняется длине шеста от дна до доски.

Из горизонтальной доски и вертикального шеста можно представить себе некую воображаемую ступеньку или-прямоугольный треугольник.

Высота этой ступеньки, то-есть высота берега (меньший катет треугольника), называется превышением берега над дном ручья.

Конечно, все ваши измерения были не особенно тщательны — ведь горизонтальность доски вы определили на глаз; но для постройки мостика в пионерском лагере такая точность будет вполне достаточной.

На дорогах зачастую приходится сооружать мосты и мостики.

Когда каменщики приступают к строительству такого небольшого (4—6 метров длины) моста, им надо возвести каменные боковые стенки. Чтобы класть камни совершенно ровно и чтобы обе стенки были одинаковой высоты, употребляется плотничный уровень.

^{Плотничный уровень.}

Это гладко выструганный деревянный брусок 30-40 сантиметров длины с вделанной в него слегка изогнутой стеклянной трубочкой, наполненной эфиром. В трубочке двигается уже знакомый вам пузырек безвоздушного пространства.

Нижняя плоскость бруска параллельна, воображаемой линии — хорде этой изогнутой трубочки, и, следовательно, когда пузырек уровня стоит посередине трубочки, эта нижняя плоскость горизонтальна.

Если бы у вас, когда вы узнавали превышение берега ручья над дном, был плотничный уровень, вы бы положили его на доску, а по рейке взяли бы отсчет, и результаты у вас получились бы более точные.

^{Производство ватерпасовки на крутом берегу реки.}

Когда топографам надо узнать высоту крутого берега реки над водой, они нередко употребляют плотничный уровень. Ставят рейку вертикально, к ней приставляют горизонтальную дощечку, кладут на нее уровень и таким путем в несколько приемов несколькими ступеньками узнают превышение бровки берега над водой. Эта работа называется ватерпасовкой. Но таким путем можно измерять на небольших расстояниях. 20 метров — это максимум для плотничного уровня. Неровность плоскости бруска в 0,5 миллиметра на 20 метров дает ошибку в 3 сантиметра.

Знакомство с новым инструментом

Люди издавна заинтересовались вопросом, как узнать на сравнительно ровной местности, где выше, где ниже. Заинтересовались с тех пор, как начали проводить арыки и орошать участки земли. Если поверхность земли почти ровная, даже опытные поливальщики не смогут точно определить на глаз, в какую сторону имеется уклон, куда потечет вода.

Еще в древнем Египте был изобретен хоробат — прибор, состоящий из очень длинного, до 6 метров длины, деревянного жолоба, изготовленного из ствола бамбука, разрезанного вдоль. В этот жолоб наливалась вода. По уровню воды можно было устанавливать хоробат горизонтально. Очевидно, у него были какие-то приспособления для визирования. Нам известно, что с помощью этого прибора египтяне создали такое сложное гидротехническое сооружение, как оросительная система в долине Нижнего Нила, в том числе и громадное искусственное Меридское озеро, регулирующее сток воды.

Позднее для разрешения того же вопроса «выше — ниже» стали употреблять уровень, так или иначе усовершенствованный. Но соединить трубку уровня с зрительной трубой, имеющей сетку нитей, и соединить так, чтобы ось уровня была параллельна визирной оси трубы[31], придумали не больше ста лет назад. Так был изобретен нивелир[32] с трубой, или, как его теперь называют, просто нивелир. С помощью этого инструмента очень легко, быстро и точно можно узнать, на сколько одна точка выше другой при условии, что расстояние между этими точками не больше 200 метров и одна из них выше другой не более чем на 3-4 метра.