Geodezi Nedir? Tarihi Nitelikleri ve Hesaplama Yöntemleri

Geodezi Nedir? Tarihi Nitelikleri ve Hesaplama Yöntemleri, Konusu, Yer’in biçimini ve boyutlarını belirlemek olan bilim dalı.

Geodezinin Tarihi

İ.Ö. VI. yy’da, İon okulu felsefecilerine, özellikle de Anaksimandros’a göre, Yer, yalnızca üst bölümünde insanlar yaşayan bir silindirdi; İ.Ö. V. yy’da pythagorasçı okulda, Yer’in küre biçiminde olduğu düşüncesi doğdu. Geometrik yetkinlik ve güzellik nedenlerine dayanarak, Yer’in küre biçiminde olduğunu felsefecilere ilk öneren kişi, bazı araştırmacılara göre Parmenides’tir.

İ.Ö. 245’e doğru Yer’in çevresini hesaplamaya girişen Eratosthenes, yaz gündönümünde Güneş’in Syene’ ye (günümüzde Assuan) dik olduğunu biliyordu; Çünkü, bu evrede, güneş ışınları en derin kuyuların içine bile giriyordu. Syene ile aşağı yukarı aynı boylamdaki İskenderiye’de yaşayan Eratosthenes, bir güneş saati mili aracılığıyla, yaz gündö- nümü gününde, Güneş’in yönüyle İskenderiye’nin düşey doğrultusu arasındaki açıyı ölçtü. Bu ölçme, Eratosthenes’e Syene ile İskenderiye’ nin yer ışınları açısını verdi. Dahası, Eratosthenes, İskenderiye ile Syene arasındaki uzaklığın beş bin Mısır stadionu, yani 787,5 km olduğunu (gerçek uzaklık 791 km’dir) biliyordu. Ölçülen açı 7°12’, yani tam çemberin ellide biriydi. Buna dayanarak, Eratosthenes Yer çevresinin 250 000 stadion, yani 39 375 km olduğunu tahmin etti.

XVII. yy’da Yer’in biçimi, Nevvton’un görüşlerini destekleyenlerle, j.D. Cassini’nin görüşlerini destekleyenleri karşı karşıya getirdi. Kuramsal düşüncelere dayanan Nevvton, Yer’ in, kutupları basık, dönel bir elipsoit biçiminde olduğunu öne sürüyordu. Cassini’ye göreyse tersine, Yer, kutuplarda uzuyordu. 1683-1718 yılları arasında ölçülen Fransa’nın meridyeni Cassini’ye hak verir gibiydi. İki araştırma gezisi (biri 1736-1737 yıllarında Maupertuis’nin yönettiği, Laponya’ya yapılan, öbürü Bouguer ve La Condamine’in 1735-1744 yılları arasında Peru’da gerçekleştirdiği araştırına gezisi) bu sonucu çürüttü. Yer, Nevvton’un düşündüğü gibi yassıydı ama çok hafif olarak (yaklaşık 1/300).

Geodezi Genel Nitelikleri

“Gezegenimizin genel biçimi, yassılığı 1/300 dolayında olan bir dönel elipsoittir” sözü ne anlama gelir? Bu her şeyden önce, a ekvator yarım ekseni ve b kutup yarım ekseniyse, uzaklık =^g=a’dır anlamına gelir: Yani a yaklaşık 6 400 km, a-b= 21 km’dir. Bu uzaklığa oranla, engebelerın eşitsizliği hiç ile küçümsenemeyecek boyutlarda olduğuna göre,referans yüzeyini belirlemek gerekir. Genel uygulayım, sıfır düzeyinin yüzeyini, yani denizlerin ortalama yüzeyini ve kıtaların içine tahmini uzanışlarını incelemektir. Jcoyit (ya da geoyit) adı verilen bu yüzey, geodezinin betimlemeye çalıştığı yüzeydir. Geodezinin açıların ve uzaklıkların ölçülmesine dayanan en eski yöntemleri geometrik yöntemlerdir. Daha sonra, ağırlık ölçmedeki gelişmeler, yerçekimi alanı şiddetini incelemeye dayanan dinamik geodezi’nin doğmasına yol açtı. Bu yöntemlerin her birinde, yapay uyduların kullanılması üç boyutlu ölçmelere olanak verdi. Jeoyidin “ideal” yüzeyine ek olarak, yeryuvarlağı yüzeyindeki noktaların bütününü ya da topografya yüzeyini (çünkü ölçmeler burada yapılır) de göz önüne almak gerekir. Topografyanın göstermeye çalıştığı yüzey de işte bu yüzeydir. Ayrıca, hesap aracı olarak, geometrisi nispeten yalın olan ve jeoyide benzeyen yüzeylerden yararlanılır. Bunlar, daha önce sözünü ettiklerimiz gibi hafifçe düzleşmiş ve a ile b öğelerinin birbirinden çok farklı olduğu dönel elipsoitlerdir. Düşeyler, yerçekimi gücünün çizgileridir: Bunlar alanın bütün eşpotansi- yelli yüzeylerine, dolayısıyle jeoyide diktir. Geodezinin temel sorunu, fiziksel yüzey olan jeoyidin ve saymaca olarak seçilmiş elipsoidin (dönel elipsoit) konumunu belirlemektir. Belirleme işlemi, önce yerel sonra bütün olarak birbirini izleyen yaklaşımlarla gerçekleştirilir. Temel güçlüklerden biri de, gözlem araçlarının, gözlem istasyonunu Yer’in düşeyine (jeoyide bağlıdır) göre yerleştirilmesinden gelmektedir; oysa yapılan hesaplar elipsoide ilişkindir. Üç boyutlu olan uzay geodezisi, yardımcı yüzeylerin (özellikle elipsoit ve jeoyit) boyunduruğundan kurtulma olanağı verir.

GEOMETRİK GEODEZİ KLASİK YÖNTEMLER.

Nirengi noktası, geodezinin en eski yöntemlerinden biridir. Bu yöntemin ilkesi şudur: Birbirlerini gören üç nokta seçildikten sonra, üçgenin oluşturduğu kenarlardan birinin ya da tabanın uzunluğu ve açıları ölçülür. Trigonometri aracılığıyla da öbür iki kenarın uzunluğu belirlenir. Sonra, yalnızca açılar ölçülerek, ilk üç noktaya göre dördüncü bir nokta işaretlenir ve noktaların birbirlerini görme koşulu bozulmadığı sürece bu işlem sürer gider. Kuramsal olarak bir tek uzunluğun ölçülmesi, ölçülemenin başla-tılması olanağını verir; uygulama-daysa zaman zaman yeni bir tabanın doğrudan ölçülmesine başvurulur. Ağa yön vermek için, bazı dorukların- gökbilimsel koordinatları belirlenir.

ÜÇBOYUTLU YÖNTEMLER.

Uzaysal nirengi noktası, üçüncü boyuta başvurduğu için uzaklık sorunundan kurtulur. Geodezi yönünden birbirine bağlı A, ve A, istasyonlarına dayanarak (Bkz. Çizim) iki zamanlı yapay bir uyduyu gözleyerek, uzayda S,S2 tabanı tanımlanabilir; sonra, uydunun aynı anlarda gözlenmiş olduğu herhangi bir A:i istasyonu bu tabana yöneltilir. İstasyon-uydu yönleri, yıldızlarla tanımlanan bir gökbilimsel referans sistemine aktarılır. Ayrıca, istasyon-uydu uzaklıkları da ölçülebilir (uzaklıkölçümü). Ya uydu tarafından yansıtılan, dar bir eşevreli ışık demeti (lazer ışığı demeti) gönderilir, ya da bir elektrik işareti uyduya yerleştirilmiş bir yanıt vericiyi harekete geçirir. Lazerle ölçülen uzaklıklarda bir desimetrelik bir farkla doğru ölçümler yapılır.

DİNAMİK GEODEZİ KLASİK YÖNTEMLER.

Bunlar yerçekiminin ivmesinin ölçülmesine dayanır, g yerçekimi ölçmeleri mutlak ya da görecelidir: g’nin bir parametre olduğu bir fizik deneyine başvurulmuşsa ölçme mutlak; g’nin bir istasyondaki değeri başka yerlerde belirlenmiş bir mutlak ölçme değeriyle karşılaştırılarak elde edilmişse ölçme görecelidir. Her brüt ölçmede düzeltmeler yapmak gerekir (özellikle ölçmenin yapıldığı h yükseltisinden sıfır yükseltisine dönüştüre- bilmek için). Bu amaçla çevre engebelerin etkisi değerlendirilir. Deneyler, hesaplanan düzeltmelerin hep çok fazla olduğunu göstermektedir. Her şey, bütün dış kütlelerin, bir ölçüde, iç kütle eksiğiyle dengelendiği kabul edilerek gerçekleştirilmektedir. Bu izostatik varsayım, gözlenen değerlerle hesaplanan değerler arasındaki sapmaları tartışmasız azaltmıştır. Clairaut’dan bu yana dönel bir elipsoidin yüzeyindeki yerçekimi hesaplanabildiğine göre, kıtanın bir bölümünde yapılan g ölçmelerine en iyi uyarlanmış elipsoidin basıklığı belirlenebilir.

UZAYSAL YÖNTEMLER.

Yapay uyduların yörünge hareketi, Yer’in potansiyel düzensizliklerinden etkilenir. Yörünge hareketindeki bozuklukları bu düzensizliklere uydurma eylemi son derece önemlidir; yörüngeleri farklı birçok uydudan yararlanmak gerekir.