ラムズデン測量機器

ラムズデン測量機器はジェシー・ラムズデンが製作し、 1784年から1853年にかけて行われた高精度測地測量で使用されたものです。これには、英国や世界の他の地域の測量で使用された、名前もサイズも精度も優れた5つの大 セオドライトが含まれます。ラムズデンは、これらの測量の多くの基準線の測定に使用された機器や、緯度の決定に使用された天頂望遠鏡も提供しました。

ラムズデンらは、イギリス、インド、スイスで使用するために、合計8台のこのような装置を製造した。^{[1] [2]} ラムズデン自身は3台のセオドライトを製作し、さらに2台はラムズデンの死後、義理の息子で事業継承者のマシュー・バージによって彼の設計で完成された。他の装置のうち1台はウィリアム・ケアリーによって、残りの2台はトラウトン・アンド・シムズ社によって製作された。

1783年、ロンドン王立協会は、グリニッジ天文台に対するフランスの（根拠のない）批判に反応し、グリニッジとイギリス海峡の反対側にある既存のフランスの測量所との間の高精度測地測量、英仏測量（1784-1790）の実施に王室の許可を求めた。承認が下りると、ウィリアム・ロイ将軍は作業を引き受けることに同意し、すぐにラムズデンに新しい機器の発注を依頼した。3年後、ラムズデンの遅刻、作業場での事故、そして絶え間ない改良へのこだわり（「これではだめだ、もう一度やり直さなければならない」）による遅れの後、「偉大な」経緯儀が納品された。^[3]機器の費用は国王が支払い、国王はすぐにそれを王立協会に贈呈した。このため、経緯儀は王立協会経緯儀、または略してラムズデンRSと呼ばれている。

この経緯儀については、英仏測量局（1784-1790年）の最終報告書に詳しく記載されています。^[4]この機器は直径36インチ（910 mm）と大きく、通常はスタンドに取り付けられ、照準望遠鏡は高さ5～6フィートに置かれました。重さは約200ポンド（91 kg）で、付属品とケースも同程度の重さがありました。この機器は、バネ付きの台車で60年以上イギリス中を移動し、山や教会の塔、さらには足場を組んだ尖塔にまで運ばれました。

水平円形目盛りは、ラムデン独自の目盛りエンジンの 1 つを使用して、15 分間隔で非常に正確に分割されていました。^[5]直径 36 インチ (910 mm) の目盛りの間隔は約1 ⁄ 6インチ (4.2 mm) です。したがって、望遠鏡の位置は、最も近い 1/4 度まで目で読み取ることができますが、目盛り間の正確な位置は、図に示すように、焦点面に調整可能な十字ワイヤーを取り付けたマイクロメーター顕微鏡の助けを借りて読み取られます。ネジのねじ山は、1 つの目盛りから次の目盛りまで 15 回転、つまり15 分で移動するように設定されており、調整ノブの目盛りでは 1/60 回転を測定できるため、結果として得られる精度は 1 秒角以内でした。

この装置には、遠方の観測点の標高、つまり高度差を測定するための垂直の半円形の目盛りも取り付けられています。顕微鏡で使用されているものと同様の十字線が接眼レンズに取り付けられており、ねじ山で調整可能で、角度を 5 秒角以内で測定できます。

英仏測量における典型的な距離は 20 マイル (32 km) 未満でした。この距離では、1 秒の弧は目標ステーションでの横方向または垂直方向の変位に約 7 インチ (18 cm) 相当します。当時、この精度に匹敵するセオドライトは他にありませんでした。これは、大きな測量三角形の球面余剰を測定できる最初の機器でした。

英仏測量が完了した後、この機器は王立協会に保管されましたが、1799年に兵器委員会はイギリスの主要三角測量に使用することを要請しました。測量が完了すると、セオドライトはサウサンプトンの兵器調査局本部に保管されましたが、1941年の爆撃で破壊されました。^[6]

1775年に王立協会に提出した報告書の中で、ウィリアム・ロイは子午線弧と平行弧の両方の測定場所としてインドが適していると記していた。東インド会社はロイにとって喜ばしいことに、そのような事業を引き受けることにし、ラムズデンに2台目の大型経緯儀を発注した。それは1791年に完成したが、製造上の問題のため値上げせざるを得ないとラムズデンは感じた。驚いたことに、会社は彼の価格を受け入れず、機器の購入を拒否した。それを買ったのは、兵器局長としてロイの英仏測量 (1784-1790)の資金の大半を提供していたリッチモンド公爵だった。この経緯儀は兵器局経緯儀、略してラムズデンBOと呼ばれている。リッチモンドの意図は、ロイの測量をイギリス南部諸州に拡張する際に、この新しい経緯儀を使用することだった。この装置は基本的に最初のものと同じであったが、精密マイクロメーターステージを備えた顕微鏡の数と配置に改良が加えられた。 1853年にイギ​​リス主要三角測量が完了するまで使用され、現在はロンドンの科学博物館に所蔵されている。 ^[7]

この経緯儀に施された改良については、マッジ、ウィリアムズ、ダルビーによる1791年から1794年にかけての三角測量報告書に記述されている。^[8]

ラムズデンは少なくとももう1つの3フィート（0.91メートル）の経緯儀を製作しており、その部品がスイスで発見された。^[2]彼の死後、彼の会社はマシュー・バージに継承され、バージはラムズデンの設計でさらに2つの大型機器を製作したことが知られている。^[2]ラムズデンは、大経緯儀と同じ設計の18インチ機器を含む多くの経緯儀を製作した。^[9]この機器と彼の2つの大経緯儀については、クラークとジェームズ（1858年）による主要三角測量の記述に記載されている。^[10]

東インド会社はラムズデンの2番目の経緯儀を却下したが、ロンドンの別の計器メーカー、ウィリアム・ケアリーに同様の設計を依頼した。この経緯儀は1802年からインドで使用されたが、1808年に建物の屋上に引き上げているときに損傷し、一時的に使用が中断された。その後修理され、60年間使用された。1830年には、インド測量局向けにトラウトンとシムズによって改良設計の新しい経緯儀が作られ、2台は1874年にケアリーの計器がトラウトンとシムズによって別のものに交換されるまで使用された。この最後の機器は、旅行用ケースに入った状態では 1,455 ポンド (660 kg) の重量があり、山を登るには重すぎると判断されたため、1882 年に南アフリカに渡ったのも不思議ではありません。^[2] 1874 年以降、精密機器の継続的な進歩によりその性能が上回ったため、これ以上の大型機器は作られませんでした。19 世紀末までに、12 インチ (300 mm) の機器で 1 秒角の精度が得られるようになりました。^[11]

18世紀の測量士は、長さ22ヤード（1本の鎖に7.92インチのリンクが100個付いている）のグンターの鎖を使用していました。その精度は地籍測量には十分でしたが、英国初の高精度測量であるアングロ・フレンチ・サーベイ（1784-1790）には精度が不十分であると判断されました。ロイはラムズデンに、それぞれが1フィートの長さの100リンクの新しい鎖を用意するように依頼しました。^[12]彼はまた、ラムズデンに正確に較正された20フィートの長さの3本の木製の棒を用意するように依頼しました。これらは湿度の変化による長さの変動のために不合格であることが判明し、代わりに3本の較正されたガラス管が使用されました。この鎖はガラス管と同じくらい正確であることが判明し、その後30年間にわたって基準測量に使用されました。^[13]その後、さらに精密な測定により、ラムズデンの100フィート（30メートル）の鎖の精度は5マイルあたり約3インチ以内であることがわかった。実際の使用では、鎖は木製の架台で全長にわたって支えられ、一定の重量で張られていた。熱膨張係数は温度変動を考慮できるように注意深く測定された。ロイのハウンズローヒース基準線の測定に関する説明に詳細（図版付き）が記載されている。^[14]

アメリカの測量士は、エンジニアチェーンとして知られる、100 フィートのチェーン (リンク数 100) を使用することもありました。どちらの場合も、 「チェーン」という用語は通常、長さの単位ではなく測定機器を指し、測定された距離は通常、フィートとフィートの小数 (インチではない) で示されます。

ラムズデンの鎖は英国発祥であるにもかかわらず、英国ではガンターの鎖が主流であった。「鎖が無条件に語られるときは、ガンターの鎖を意味する」とマククォーン・ランキンのビクトリア朝中期の 『土木工学マニュアル』は述べている。^[15]

ジェシー・ラムズデンが1802年に製作した天頂望遠鏡は、イギリス主要三角測量の多くの観測所の緯度を決定するために使用されました。この携帯可能な機器は、野外調査に天文台の精度をもたらすように設計されました。外枠の高さは約12フィート（3.7メートル）、内枠に取り付けられた望遠鏡の長さは8フィート（2.4メートル）でした。この望遠鏡は、屈折による誤差を防ぐため、天頂から数度以内の観測に制限されていました。この機器の完全な説明はピアソンによって提供されています。^[16]

• 繰り返し円

• ラムズデンの鎖の一部の写真（サイエンス＆ソサエティ写真ライブラリーより）