Los instrumentos topográficos de Ramsden son los construidos por Jesse Ramsden y utilizados en estudios geodésicos de alta precisión realizados en el período de 1784 a 1853. Esto incluye los cinco grandes teodolitos , de gran nombre, gran tamaño y gran precisión, utilizados en estudios de Gran Bretaña y otras partes del mundo. Ramsden también proporcionó el equipo utilizado en la medición de las muchas líneas de base de estos levantamientos y también el telescopio cenital utilizado en las determinaciones de latitud.
Los grandes teodolitos
Ramsden y otros fabricantes fabricaron un total de ocho instrumentos de este tipo para su uso en Gran Bretaña, India y Suiza. [1] [2] El propio Ramsden construyó tres teodolitos y Mathew Berge, su yerno y sucesor comercial, completó otros dos después de la muerte de Ramsden en 1805. De los otros instrumentos, uno fue construido por William Cary y los otros dos por la firma Troughton and Simms.
El teodolito de la Royal Society
En 1783, la Royal Society de Londres reaccionó a las críticas francesas del Observatorio de Greenwich solicitando el consentimiento real para realizar un levantamiento geodésico de alta precisión, el Anglo-French Survey (1784-1790) , entre Greenwich y las estaciones de levantamiento francesas establecidas al otro lado de el canal Inglés. Una vez concedida la aprobación, el general William Roy aceptó emprender el trabajo e inmediatamente se acercó a Ramsden para encargar nuevos instrumentos. Tres años más tarde, se entregó el "gran" teodolito después de un retraso atribuible a la tardanza de Ramsden, los accidentes de taller y su predilección por el refinamiento continuo: "esto no sirve, debemos hacerlo de nuevo". [3] El instrumento fue pagado por la Corona y el Rey lo presentó inmediatamente a la Royal Society; por esta razón, el teodolito se designa como teodolito de la Royal Society, o Ramsden RS para abreviar.
Hay una descripción completa de este teodolito en el informe final del Anglo-French Survey (1784-1790) . [4] El instrumento era grande, de 36 pulgadas (914 mm) de ancho y normalmente estaba montado en un soporte que colocaba el telescopio de observación entre 5 y 6 pies de alto. Pesaba alrededor de 200 lb (90 kg) y los accesorios y estuches volvían a pesar lo mismo. Viajó por Gran Bretaña durante más de sesenta años, en su propio carruaje con resortes, a lugares donde fue arrastrado por montañas, torres de iglesias e incluso campanarios con andamios.
La escala circular horizontal se dividió con mucha precisión con divisiones a intervalos de 15 minutos (de arco) utilizando uno de los propios motores de división de Ramden ; [5] las marcas en la escala de 36 pulgadas (910 mm) de diámetro estarían separadas aproximadamente 1 ⁄ 6 pulgadas (4 mm). Por lo tanto, la posición del telescopio podía leerse visualmente al cuarto de grado más cercano, pero la posición exacta entre las divisiones se leyó con la ayuda de microscopios micrométricos equipados con alambres transversales ajustables en el plano focal, como se muestra. Las roscas de los tornillos eran tales que quince vueltas completas se movían de una marca de escala a la siguiente, es decir , 15 minutos, y dado que la escala en la perilla de ajuste permitía medir una sexagésima parte de una vuelta, la precisión resultante estaba dentro de un segundo de arco.
El instrumento también está equipado con una escala semicircular vertical para medir las elevaciones de estaciones distantes y, por lo tanto, una diferencia de altura. En el ocular se colocan alambres transversales similares a los utilizados en los microscopios; son ajustables mediante una rosca que permitió medir ángulos dentro de los cinco segundos de arco.
Las distancias típicas en el estudio anglo-francés eran menos de 20 millas (32 km): a esa distancia, un segundo de arco corresponde a desplazamientos laterales o verticales en la estación objetivo de aproximadamente 7 pulgadas (17 cm). Ningún otro teodolito podría igualar esta precisión en ese momento. Fue el primer instrumento que pudo medir el exceso esférico de grandes triángulos topográficos.
Después de completar la encuesta anglo-francesa, este instrumento se almacenó en la Royal Society, pero en 1799 la Junta de Artillería solicitó su uso para la Triangulación Principal de Gran Bretaña . Una vez finalizado el Estudio, el teodolito se almacenó en la sede del Servicio de Artillería en Southampton, donde fue destruido en los bombardeos de 1941. [6]
El teodolito de la Junta de Artillería
En su informe a la Royal Society en 1775, William Roy había señalado la idoneidad de la India como lugar para las mediciones de arco meridiano y arco paralelo. Para su deleite, la Compañía de las Indias Orientales estaba dispuesta a emprender tal empresa y encargó un segundo gran teodolito a Ramsden. Estaba listo en 1791 pero Ramsden se vio obligado a subir el precio por problemas en su fabricación. Para su sorpresa, la empresa rechazó su precio y se negó a comprar el instrumento. Fue comprado por el duque de Richmond , quien, como director de la Junta de Artillería , había proporcionado la mayor parte de las finanzas para la encuesta anglo-francesa de Roy (1784-1790) . El teodolito se designa como el teodolito de la Junta de Artillería, o Ramsden BO en resumen. La intención de Richmond era utilizar el nuevo teodolito en la extensión de la encuesta de Roy a los condados del sur de Gran Bretaña. El instrumento era básicamente el mismo que el primero con mejoras añadidas, principalmente en el número y ubicación de los microscopios con sus etapas micrométricas de precisión. Estuvo en uso hasta la finalización de la Triangulación Principal de Gran Bretaña en 1853 y ahora se encuentra en el Museo de Ciencias de Londres. [7]
Hay una descripción de las mejoras hechas a este teodolito en el relato del Trigonometrical Survey para los años 1791-1794 por Mudge, Williams y Dalby. [8]
Otros teodolitos de Ramsden
Ramsden fabricó al menos otro teodolito de 0,91 m (3 pies) del cual se descubrieron partes en Suiza. [2] Después de su muerte, su firma fue heredada por Mathew Berge, quien se sabe que construyó dos instrumentos más grandes según el diseño de Ramsden. [2] Ramsden hizo muchos teodolitos, incluido un instrumento de dieciocho pulgadas del mismo diseño general que los grandes teodolitos. [9] Este instrumento y sus dos grandes teodolitos se describen en el relato de la triangulación principal de Clarke y James (1858) . [10]
Grandes teodolitos de otros constructores
Aunque la compañía de las Indias Orientales rechazó el segundo teodolito de Ramsden, encargó un diseño similar a otro fabricante de instrumentos de Londres, William Cary . Este teodolito estuvo en uso en la India desde 1802, aunque hubo una pequeña pausa en 1808 cuando se dañó al ser transportado a la parte superior de un edificio. Fue reparado y en uso durante sesenta años. Troughton y Simms hicieron un nuevo teodolito con un diseño mejorado para el Indian Survey por Troughton y Simms en 1830 y los dos juntos estuvieron en servicio hasta 1874 cuando el instrumento Cary fue reemplazado por otro de Troughton y Sims. Este último instrumento era un monstruo que pesaba 1.455 lb (660 kg) cuando en sus estuches de viaje: no era de extrañar que se considerara demasiado pesado para el transporte por las montañas y pasara a Sudáfrica en 1882. [2] No se volvieron más grandes instrumentos. hecho después de 1874 para los continuos avances en instrumentos de precisión eclipsó su rendimiento: a finales del siglo XIX se podía obtener una precisión de 1 segundo de arco con un instrumento de 12 pulgadas (300 mm). [11]
Cadenas y varillas
Los topógrafos del siglo XVIII usaron cadenas de Gunter que tenían 22 yardas de largo (una cadena con 100 eslabones de 7,92 pulgadas). Su precisión fue adecuada para levantamientos catastrales, pero se consideró que no eran lo suficientemente precisos para el Anglo-French Survey (1784-1790) , el primer levantamiento de alta precisión de Gran Bretaña. Roy le pidió a Ramsden que preparara una nueva cadena de 100 eslabones, cada uno de un pie de largo. [12] También le pidió a Ramsden que preparara tres varillas de madera calibradas con precisión de 20 pies de largo. Estos demostraron ser un fracaso debido a las fluctuaciones en la longitud debido a la variación de la humedad; en su lugar, se utilizaron tres tubos de vidrio calibrados. La cadena demostró ser tan precisa como los tubos de vidrio y estuvo en uso para estudios de referencia durante los siguientes treinta años. [13] Más tarde, mediciones aún más precisas mostraron que la precisión de la cadena de 100 pies (30,48 m) de Ramsden estaba dentro de aproximadamente 3 pulgadas en 5 millas. En el uso real, la cadena estaba sostenida en toda su longitud por caballetes de madera y tensada con un peso constante conocido. Su coeficiente de expansión térmica se midió cuidadosamente para poder tener en cuenta las fluctuaciones de temperatura. Los detalles completos (con placas) se dan en el relato de Roy sobre la medición de la línea de base de Hounslow Heath . [14]
Los topógrafos estadounidenses a veces también usaban una cadena de 100 pies, también con 100 eslabones, conocida como cadena del ingeniero . El término cadena en ambos casos generalmente se refiere al instrumento de medición en lugar de una unidad de longitud, y las distancias medidas normalmente se dan en pies y fracciones decimales de un pie (no pulgadas).
A pesar de que la cadena de Ramsden se originó en el Reino Unido, la de Gunter predominaba allí: "Cuando se habla de una cadena sin calificación, se refiere a la cadena de Gunter", señaló Macquorn Rankine en el A Manual of Civil Engineering de mediados de la época victoriana . [15]
El telescopio cenit
El telescopio cenit construido por Jesse Ramsden en 1802 se utilizó para determinar la latitud de muchas estaciones de la Triangulación Principal de Gran Bretaña . Este instrumento portátil fue diseñado para llevar la precisión del observatorio al trabajo de campo. El marco exterior tenía una altura de aproximadamente 12 pies (3,7 m) y el telescopio montado en un marco interior tenía 8 pies (2,4 m) de largo. El telescopio estaba restringido a observaciones dentro de unos pocos grados del cenit para evitar errores debidos a la refracción. Pearson ofrece una descripción completa del instrumento. [dieciséis]
Referencias
- ^ McConnell 2007 Jesse Ramsden (1735-1800)
- ^ a b c d Insley 2008 Los grandes teodolitos
- ^ Ramsden el óptico
- ^ Roy 1790 pp135-160 El informe final de la encuesta anglo-francesa (1784-1790) .
- ^ Ramsden 1877 Los motores divisores.
- ^ Owen y Pilbeam 1992 , página 9
- ^ a b Teodolito geodésico de tres pies de Ramsden, 1792 , Museo de Ciencias , consultado el 7 de mayo de 2020
- ^ Mudge, Dalby & Williams 1795 , págs. 445–446 Cuenta de la encuesta trigonométrica para los años 1791–1794.
- ^ Imagen del teodolito de Ramsden de 18 pulgadas
- ^ Clarke y James (1858) Sección de triangulación principal 2, página 43.
- ^ Turner 1983 Capítulo 14.
- ^ Imagen de la cadena de Ramsden
- ^ Las cadenas fueron reemplazadas por las barras de compensación de Colby. Ver Clarke & James (1858) Principal Triangulación Sección 5, página 200
- ↑ Roy (1785) . Medición de la línea base de Hounslow.
- ^ Macquorn Rankine, William John (1863). Un Manual de Ingeniería Civil (2ª ed.). Londres: Griffin Bohn & Company. pp. 18 -19 - a través de Internet Archive .
- ^ Pearson (1829) Una introducción a la astronomía.
Bibliografía
- Clarke, Alexander Ross; James, Henry (1858). Cuenta de las observaciones y cálculos de la Triangulación Principal; y de la figura, dimensiones y gravedad específica media de la Tierra derivada de ella . Londres: GE Eyre y W. Spottiswoode. OCLC 757179661 . PLATOS . Un excelente resumen del informe se publicó en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society .CS1 maint: posdata ( enlace )
- Insley, Jane (2008). La historia de los grandes teodolitos (PDF) . Semana de trabajo de la FIG sobre la integración de las generaciones . Suecia.
- Maskelyne, Nevil (1785). "Concerniente a la latitud y longitud del Observatorio Real de Greenwich; con comentarios sobre un monumento del difunto M. Cassini de Thury" . Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres . 75 : 385–480. doi : 10.1098 / rstl.1787.0018 . S2CID 186209872 .
- McConnell, Anita (2007). Jesse Ramsden (1735-1800): el principal fabricante de instrumentos científicos de Londres . Aldershot: Ashgate Publishing Limited. ISBN 978-0-7546-6136-8. Hay una revisión sustancial de Richard Dunn.CS1 maint: posdata ( enlace )
- Mudge, William; Dalby, Isaac; Williams, Edward (1795). "Una cuenta de la encuesta trigonométrica llevada a cabo en los años 1791, 1792, 1793 y 1794" . Transacciones filosóficas de la Royal Society . 84 : 414–622. doi : 10.1098 / rstl.1795.0023 .
- Owen, Tim; Pilbeam, Elaine (1992). Ordnance Survey, creadores de mapas en Gran Bretaña desde 1791 . Southampton: Encuesta de artillería (HMSO). ISBN 9780319002490. OCLC 28220563 . Disponible gratuitamente en línea en Ordnance Survew, Owen y PilbeamCS1 maint: posdata ( enlace )
- Pearson, William (1829). Introducción a la astronomía práctica: volumen 2 . págs. 534–554. ISBN 9781108064064.
- "Ramsden el óptico" . El espejo de la literatura, la diversión y la instrucción . 10 : 80. 1827.
- Ramsden, Jesse (1877). Descripción de un motor para dividir instrumentos matemáticos . Londres: los comisionados de longitud. (Las placas están incompletas).CS1 maint: posdata ( enlace )
- Roy, William (1785). "Una cuenta de la medición de una base en Hounslow-Heath" . Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres . 75 : 385–480. doi : 10.1098 / rstl.1785.0024 .
- Roy, William (1790). "Un relato de la operación trigonométrica, mediante la cual se ha determinado la distancia entre los meridianos de los observatorios reales de Greenwich y París" . Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres . 80 : 111-254. doi : 10.1098 / rstl.1790.0015 . S2CID 186211548 .
- Turner, Gerard L'Estrange (1983). Instrumentos científicos del siglo XIX . Prensa de la Universidad de California. ISBN 0520051602. El Capítulo 14 , página 146, cubre los instrumentos topográficos,CS1 maint: posdata ( enlace )
enlaces externos
- Fotografía de una sección de la cadena de Ramsden , en Science & Society Picture Library