ベッドフォードレベル実験

ベッドフォード水準実験は、19世紀から20世紀初頭にかけてイギリスのケンブリッジシャー・フェンズのベッドフォード水準にあるオールド・ベッドフォード川の6マイル (10 km) にわたって行われた一連の観測であり、測定によって地球の曲率を否定することを目的として行われた。

1838年に最初の観測を開始したサミュエル・バーリー・ロウボサムは、地球が平面であることを証明したと主張した。しかし、1870年に大気の屈折の影響を考慮してロウボサムの方法を調整した後、アルフレッド・ラッセル・ウォレスは、地球が球体であることと一致する曲率を発見した。^[1]

実験に選ばれた地点では、川はウェルニー村の北東6マイル（10 km）にわたって途切れることなく一直線に流れる、ゆっくりと流れる排水路となっている。これは、ロウボサムが『ゼテティック天文学』で書いているように、地球の曲率を直接測定するのに理想的な場所である。^[2]

地球が球体で、円周が 25,000 英国法定マイルであるとすると、すべての静止水面はある程度の凸状でなければなりません。つまり、すべての部分が円弧でなければなりません。そのような円弧の頂点から、最初の法定マイルでは 8 インチの曲率または偏角が存在します。2 マイル目では、落差は 32 インチ、3 マイル目では 72 インチ、つまり 6 フィートになります。次の図に示されています。

...最初の数マイルを過ぎると、曲率は非常に大きくなり、その実際の存在やその割合を検出するのに困難は生じません...ケンブリッジ州には、「オールド ベッドフォード」と呼ばれる人工の川または運河があります。長さは 20 マイル以上あり、...「ベッドフォード レベル」と呼ばれるフェンズの部分を直線で通過します。水はほぼ静止しており、完全に静止していることが多く、全長にわたって水門や水門による妨害はありません。そのため、あらゆる点で、凸状部が実際に存在するかどうか、またはどの程度の凸状部が存在するかを確認するのに適しています。

この場所での最初の実験は、1838 年の夏にロウボサムによって行われました。彼は川に足を踏み入れ、水面から 8 インチ (20 cm) の高さに望遠鏡を持ち上げて、マストに水面から 3 フィート (0.9 m) の高さに旗を立てた船がゆっくりと自分から遠ざかっていくのを観察しました。^[3]彼は、ウェルニー橋までの 6 マイル (10 km) の間ずっと船が視界内に留まっていたと報告しましたが、水面が球形の地球の円周に沿って湾曲していたとしたら、マストの頂点は視線から約 11 フィート (3.4 m) 下にあったはずです。彼は1849 年にParallaxというペンネームでこの観察結果を公表し、その後、 1865 年にEarth Not a Globe という本を出版しました。 ^[4]

ロウボサムはその後数年にわたって実験を繰り返したが、彼の主張はほとんど注目されなかった。1870年、ジョン・ハンプデンという名の支持者が、ロウボサムの実験を繰り返すことで地球が平らであることを証明できるという賭けを持ちかけた。博物学者で有能な測量士のアルフレッド・ラッセル・ウォレスがその賭けを受け入れた。ウォレスは測量士としての訓練と物理学の知識のおかげで、以前の実験の誤りを回避し、賭けに勝った。^{[5] [6]} 重要なステップは次の通り。^[1]

1. 視線を水面から 13 フィート (4.0 メートル) 上に設定し、大気の屈折の影響を軽減します。
2. 運河の長さの中央にポールを追加し、2 つの端点間の地球の曲率によって生じる「隆起」を確認できるようにします。

ハンプデンは当初、デモンストレーションを拒否したが、審判員でスポーツ雑誌「ザ・フィールド」の編集者であるジョン・ヘンリー・ウォルシュはウォレスに賭けを認めた。その後、ハンプデンはウォレスが不正行為をしたと主張するパンフレットを出版し、金銭を求めて訴訟を起こした。数件の長期にわたる裁判が続き、その結果、ハンプデンはウォレスを殺すと脅した罪^[7]と名誉毀損罪[8]で投獄された。^{[ 9] [10]}

同裁判所は、ハンプデンが賭けを撤回し、ウォレスにハンプデンに金を返すよう要求したため、賭けは無効であるとの判決を下した。ロウボサムの以前の実験を知らなかったウォレスは、同僚から「最も基本的で確立された科学的事実を『決定する』賭けに『無分別』に関与した」と批判された。^[1]

1901年、ケンブリッジ大学キングス・カレッジの地理学講師ヘンリー・ユール・オールダムは、水面から等高に固定した3本のポールを使用してウォレスの結果を再現した。経緯儀を通して見ると、中央のポールは両端のポールよりも約6フィート（1.8メートル）高いことがわかった。^{[11] [12]}このバージョンの実験は、宇宙からの地球の写真が利用可能になるまでイギリスの学校で教えられており、2023年のインドの中等教育修了証書のカリキュラムに残っています。 ^{[13] [14 ] [15] [16]}

1904年5月11日、後に地球平面協会の設立に影響力を持つエリザベス・アン・ブラント夫人は、商業写真家を雇い、望遠レンズカメラを使って、ロウボサムの元の位置から6マイル (10 km) 離れた川面近くに置いた大きな白いシートの写真をウェルニーから撮影した。ダルメイヤーのスタジオの写真家エドガー・クリフトンは、ウェルニーの水面から2フィート (0.6 m) の高さにカメラを設置し、カメラの取り付け位置が低いため、自分には見えないはずのターゲットの写真を撮れたことに驚いた。ブラント夫人はその写真を広く公表した。^[18]

これらの論争は1904年から1905年にかけてイギリスのメカニック誌で定期的に取り上げられ、同誌はブラウントの写真を掲載し、1905年に反対の結果を示した2つの実験を報告した。そのうちの1つはクレメント・ストレットンがアシュビー運河で行ったもので、運河の岸にセオドライトを取り付け、船室の屋根と一直線に並べた。船が1マイル離れたとき、この機器は視線から約8インチの傾斜を示した。^[19]

大気の屈折は、ロウボサムとブラントが指摘したような結果を生み出す可能性がある。地球の大気中の空気の密度は地表からの高さとともに減少するため、ほぼ水平に進むすべての光線は下向きに曲がり、視線は曲線になる。この現象は、水準測量や天体航法で日常的に考慮されている。^[20]

測定が地表に十分近い場合、この下向きの曲線は地球表面の平均曲率と一致する可能性があります。この場合、想定される曲率と屈折の2つの効果は互いに打ち消し合い、光学実験では地球は平らに見えることになります。^[21]

いずれの場合も、大気の温度逆転によって、運河の高度とともに気温が上昇し、上空蜃気楼現象に似た現象が起こったため、この現象が助長されたと考えられる。このような温度逆転はよくあることである。気温上昇、つまり高度 1 メートルあたり0.11  ℃の減率の上昇は、運河が平らであるという錯覚を生じさせ、地上付近で行われたすべての光学的測定は、完全に平らな表面と一致する。減率がこれよりも高ければ (高度とともに気温が上昇する割合がこれよりも高ければ)、すべての光学的観測は、凹面、つまり「ボウル型の地球」と一致する。平均的な条件下では、光学的測定は、現実よりも約 15% 曲率の小さい球形の地球と一致する。^[22]多くの観測のそれぞれに必要な大気条件が繰り返される可能性は低くなく、静かな水面上の暖かい日には、好ましい条件が作り出される可能性がある。^[23]

1896年7月25日、新聞編集者のユリシーズ・グラント・モローは、イリノイ州サミットのオールド・イリノイ排水運河で同様の実験を行った。ロウボサムとは異なり、彼は地球の表面が曲がっていることを証明しようとしていた。彼もまた、水面から18インチ（46cm）上、5マイル（8km）離れたターゲットマーカーがはっきりと見えることに気づき、スポンサーであるコレシャン・ユニティ協会の期待通り、地球の表面は凹状に曲がっていると結論付けた。この発見は、大気の屈折によるものだとして批評家から却下された。^{[24] [25]}

• 測地学の歴史

• ミッシェル、ジョン（1984年）。『エキセントリックな人生と奇妙な概念』ロンドン：テムズ・アンド・ハドソン。ISBN 0-500-01331-4。