Pomiary altymetryczne Jerzego Bogumiła Puscha

Jerzy Gągol, Gertruda Herman

Chęciny (rynek) leżą na wysokości 861 stóp paryskich n.p.m., Góra Zamkowa wznosi się na 1135 st. par. n.p.m., Łysa Góra (Łysiec) mierzy 1813 st. par. n.p.m., wysokość bezwzględna Opatowa (rynek) wynosi 615 st. par. Takie informacje podaje "Encyklopedia Powszechna" Szymona Orgelbranda z lat 1859 - 68. Są to wyniki pomiarów i obliczeń dokonanych przy okazji badań geologicznych - przez Jerzego Bogumiła Puscha (1790 - 1846), autora pierwszego naukowego opisu geologicznego Polski i najwybitniejszego profesora Szkoły Akademiczno-Górniczej w Kielcach. Tok i wyniki wspomnianych badań altymetrycznych przedstawił Pusch na 12 stronach we wstępie do pierwszego tomu "Geognostische Beschreibung von Polen…" (G. G. Pusch, 1833). Część podanych przez niego rzędnych wysokości cytowana była do schyłku XIX wieku.

Strona tytułowa pierwszego tomu dzieła J.B Puscha "Geognostische Beschreibung von Polen…". Egzemplarz z księgozbioru Stanisława Kontkiewicza (1849-1924), obecnie w bibliotece Oddziału Świętokrzyskiego Państwowego Instytutu Geologicznego

Trzeci wymiar

Zanim przedstawimy bliżej badania altymetryczne J.B. Puscha, sięgnijmy do odleglejszej jeszcze przeszłości.

Ideę określania wysokości nad poziom morza, czyli wysokości bezwzględnej (altitudo absoluta), sformułował już w 1661 r. włoski jezuita G.B. Riccioli. Jego wyobrażenia o możliwych wysokościach gór były jednak zupełnie fantastyczne (Staszewski, 1966). Badacze Ziemi dość szybko uporali się z problemami pomiarów współrzędnych poziomych, odwzorowań kartograficznych i sporządzaniem map sytuacyjnych. Trzecia współrzędna - wysokość i przedstawienie na mapie rzeźby terenu napotykało długo trudności.

Przełomem w możliwościach badań "trzeciego wymiaru" było odkrycie ciśnienia atmosferycznego, wynalazek barometru rtęciowego (E. Torricelli, V. Viviani w 1643 r.) oraz stwierdzenie związku ciśnienia atmosferycznego z wysokością (B. Pascal w 1647 r.). Pierwsze - oparte na powyższych odkryciach - pomiary wysokości obarczone były błędami niedokładnych instrumentów i niedoskonałych, rozmaitych formuł przeliczeń spadku ciśnienia na wysokość bezwzględną. Pozwoliły one już jednak określić właściwy rząd wysokości kolejnych punktów i obszarów Ziemi. Pomiary były wciąż nieliczne, bo wydawały się nie mieć większego znaczenia praktycznego. Poprawną formułę, pozwalającą przeliczyć pomiary barometryczne na wysokość bezwzględną, podał dopiero w 1796 r. Pierre Simon de Laplace. On też przekonywująco uzasadnił celowość wykonywania takich badań. Pierwsze dziesięciolecia XIX wieku były okresem lawinowego przyrostu danych wysokościowych.

Jak mało było takich pomiarów jeszcze na przełomie XVIII i XIX wieku, świadczyć może przykład Tatr (Chwaściński, 1988). Pierwszego "pomiaru" na oko dokonał tu w 1778 r. austriacki geolog Johann Ehrenreich von Fichtel, który uznał  za najwyższy szczyt Krywań, szacując jego wysokość na ok. 4000 m. W 1793 r. angielski podróżnik Robert Townson pomierzył barometrycznie Łomnicę. Uzyskał - przypadkowo - wynik zupełnie zbieżny z dzisiejszymi pomiarami i uznał ten szczyt za najwyższy w Tatrach. Kolejne pojedyncze pomiary wysokości tatrzańskich szczytów wykonali przy okazji badań geologicznych Baltazar Hacquet i w 1805 r. Stanisław Staszic. Na pomiarze (trygonometrycznym) wysokości jedynie 4 szczytów poprzestali oficerowie Austriackiego Sztabu Generalnego, którzy zakładali w Tatrach, w latach 1819 - 20, sieć triangulacyjną. Odkrycia, że najwyższym szczytem Tatr jest Gerlach, dokonał dopiero w 1838 r. leśniczy Ludwik Greiner (pomiar trygonometryczny od bazy barometrycznej).

Pierwsze koty…

Pierwsze oszacowanie wysokości bezwzględnej w Polsce podał w 1668 r. uczony jezuita Wojciech Tylkowski. Biorąc za podstawę obliczeń teoretyczny spadek Wisły i odległość miast, stwierdził, że Kraków leży wyżej od Gdańska o około 269 m (Staszewski, 1966).

Barometryczne pomiary wysokości Krakowa i Wilna wykonał za wskazaniami swego mistrza Laplace'a - Jan Śniadecki. Z barometrem odbywał badawcze podróże ks. Stanisław Staszic. Załączona do "Ziemiorodztwa Karpatow…" (1815) mapa geologiczna (wykonana w 1806 r.) zawiera ok. 2 tysięcy przybliżonych oznaczeń wysokości bezwzględnej. Są to umowne znaczki, odpowiadające 9 stopniom hipsometrycznym. Nawiązują one do pewnej liczby pomiarów barometrycznych wykonanych przez badacza i danych zebranych z literatury. Szkoda, że Staszic nie posłużył się w konstrukcji mapy pewną "francuską nowinką". W tym czasie próbowano już bowiem we Francji sporządzać hipsometryczne mapy poziomicowe (Szaflarski, 1965). Próba "przekładu" hipsometrycznych znaczków Staszica na poziomice, dokonana przez Reginę Danysz-Fleszarową (Goetel, 1955), wykazała, że byłaby to mapa pod względem hipsometrycznym prekursorska, nieźle oddająca generalne rysy ukształtowania rozległego fragmentu Europy. Bardzo nowoczesnym pomysłem Staszica było natomiast dołączenie do mapy dwu przekrojów geologiczno-hipsometrycznych.

  Góry Świętokrzyskie na mapie Stanisława Staszica z 1806 r. Oryginał w skali około 1:1 182 000

Na mapie S. Staszica sygnatura na najwyższych kopczykach przedstawiających Łysogóry oznacza wysokość 2000-3000 stóp paryskich (650-975 m) n.p.m. W tekście dzieła badacz podał wynik pomiaru barometrycznego wysokości Łysej Góry: wyższy wierzchołek - 2000 st. par. (650 m). W istocie - wg współczesnych pomiarów - wysokość Łysej Góry (Łyśca, Góry Świętokrzyskiej) wynosi 595 m n.p.m.

Poziom uczelni w Kielcach

Kiedy J. B. Pusch przybył w 1816 r. do Kielc z ojczystej Saksonii, zastał w Polsce niewielką garść wiarygodnych pomiarów wysokości. Jego pierwsze pomiary wykonane w Karpatach też okazały się zresztą błędne. W tej sytuacji badacz postanowił zacząć wszystko od początku. W tym celu sprowadził do Kielc z Berlina odpowiedni, nowoczesny sprzęt - wysokiej klasy, precyzyjnie wykalibrowany, przeznaczony specjalnie do niwelacji, rtęciowy barometr lewarowy
  W latach 1825 - 1827 Pusch notował skrupulatnie, 4 razy dziennie, odczyty słupka barometru i temperaturę barometrowej rtęci. Pomiary temperatury powietrza prowadził już od 1822 r. Średnia z ponad 7 tysięcy tych pomiarów za lata 1822 - 1826 wyniosła 7,25° Reaumura (9,06°C). Mając te dane statystyczne (i analogiczne - uzyskane z obserwatoriów w Berlinie i w Gdańsku), uwzględniając różnice szerokości geograficznej, obliczył Pusch - przy pomocy stosownych wzorów opartych na formule Laplace'a - wysokość bezwzględną swojego punktu obserwacyjnego. Punktem tym było Wzgórze Zamkowe w Kielcach, gdzie mieściło się w tym czasie mieszkanie badacza i - w Pałacu Biskupim - kielecka uczelnia. Uzyskany wynik to 834,8 stóp paryskich (271 m) nad poziom Bałtyku w Gdańsku.
  W nawiązaniu do wysokości bezwzględnej Kielc, Berlina, Gdańska i Wrocławia Pusch obliczył następnie dwa dodatkowe repery - wysokość (na poziomie lustra Wisły) Warszawy i Krakowa. W stosunku do trzech reperów (Kielc, Warszawy i Krakowa) pomierzył następnie barometrycznie wysokość bezwzględną 46 punktów, głównie w Górach Świętokrzyskich i w Zagłębiu Dąbrowskim. Były to pomiary wykonane dla celów (i przy okazji) badań geologicznych.

Ówczesna geologia przywiązywała pewną wagę do wysokości bezwzględnej zalegania ogniw stratygraficznych, stąd - dla przykładu - obok wysokości rynku w Chęcinach i Góry Zamkowej badacz określił także najwyższą wysokość występowania utworów pstrego piaskowca na Górze Zamkowej (883 st. par.), czy wysokość granicy wapienia muszlowego z pstrym piaskowcem w Parszowie (756 st. par.).

Najwyższa w całym Królestwie

Z Łysicy braliśmy miarę gór - pisał o czasach zaborów wybitny polski krajoznawca Aleksander Janowski. Łysica była najwyższą górą w Królestwie Polskim. Pusch obliczył jej wysokość na 1908 st. par. (620 m) n.p.m. Tuż po nim pomiaru Łysicy dokonał dyrektor obserwatorium astronomicznego w Warszawie prof. Franciszek Armiński, który uzyskał wynik 1865,8 st. par. (606 m). Wysokość tego punktu, oznaczona na najnowszej mapie sztabowej, wynosi 610,46 m - brzmi przypisek tłumacza w skróconym polskim wydaniu dzieła Puscha, wydanym w 1903 r. Na współczesnych mapach kota Łysicy ma wartość 612 m. Dodajmy tu na marginesie, że w haśle Łysogóry "Słownika geograficznego Królestwa Polskiego…" (tom 5, 1884 r.) omyłkowo B. Chlebowski przypisał podaną przez Puscha rzędną Łysicy Łysej Górze (Łyścowi) i wyszło błędnie, że ta ostatnia góruje nad Łysicą.

Stopa paryska mierzy 0,325 m, ale analiza poprawności pomiarów Puscha i porównania niwelacji barometrycznej z dzisiejszą techniką pomiarową wydają się zupełnie zbędne. Pomiary Puscha były - jak pisze prof. J. Staszewski - pierwszymi ścisłymi pomiarami wysokości na obszarze Polski, nie wliczając pomiaru Śniadeckiego Krakowa i Wilna (Staszewski, 1966, str. 263).

Choć - jak wspomnieliśmy - pomiary altymetryczne wykonywał Pusch jedynie na marginesie badań geologicznych, zainteresowanie tą problematyką pozostało mu do końca życia. Ostatnia - prawdopodobnie - praca Puscha (z datą 12 marca 1845 r.), opublikowana w tymże roku po polsku na łamach "Biblioteki Warszawskiej", nosiła tytuł "O pomiarach wysokości miejsc przez uważanie spółczesnych stanów barometru, ze względem lub bez względu na ciśnienie pary w atmosferze, oraz o bardzo prostym nowym sposobie obliczania tychże wysokości" (Kleczkowski, 1974).

Ostatnie strony rozdziału traktującego o pomiarach wysokości w "Geognostiche Beschreibung…", prezentujące ich wyniki. Ołówkowe przypiski przy niektórych pomiarach wysokości (przeliczenie stóp paryskich na stopy angielskie, równe stopom rosyjskim, stosowanym w Królestwie Polskim) skreślone zostały niewątpliwie przez S. Kontkiewicza

Od barometru do GPS

Kończąc ten szkic o zasługach dawnych geologów w pomiarach i prezentacji trzeciego wymiaru Ziemi, wspomnijmy jeszcze Ludwika Zejsznera, który w latach czterdziestych XIX wieku kontynuował pomiary altymetryczne w Tatrach. Dodajmy też, że pierwszą polską mapę warstwicowo - barwną przedstawił w 1860 r. późniejszy profesor geologii i mineralogii Uniwersytetu Jagiellońskiego (a jednocześnie praktykujący i wzięty krakowski adwokat) Alojzy Alth. Była to mapa zachodniej Galicji w skali 1:432 000 z 15 barwnymi stopniami warstwicowymi (Szaflarski, 1965).

Od dawna geolodzy nie używają w badaniach terenowych barometru - nader kłopotliwej, delikatnej szklanej rury niemal metrowej długości, wypełnionej rtęcią (bardziej poręczne barometry aneroidowe skonstruowano dopiero w połowie XIX wieku). Młodzi geolodzy nie zabierają też w teren ołówka F, temperówki i terenowego kałamarza z tuszem (kunsztowne egzemplarze takich kałamarzy Jana Czarnockiego są już w zbiorach Muzeum Narodowego w Kielcach), częściej laptop. Opowiadania o krokówce (pomiarze odległości krokami) rozśmieszają młodzież tak, jak widok suwaka logarytmicznego.

Genialny wynalazek GPS pozwala precyzyjnie określać współrzędne poziome punktów, choć wysokość nastręcza jeszcze pewne drobne problemy.

Instrumenty badawcze są w badaniach naukowych bardzo ważne. Także odbiornik GPS i laptop. Wyniki badań pozostają jednak - jak zawsze - wykładnią talentu i pasji badawczej użytkowników przyrządów. I choć aktualność wyników prac badawczych w naukach przyrodniczych jest krótka (bo na tym polega przecież postęp nauki), warto poświęcić czasem chwilę refleksji budzącym szacunek i podziw dokonaniom naszych poprzedników.

Literatura

• CHWAŚCIŃSKI B., 1988 - Z dziejów taternictwa. O górach i ludziach. Wyd. Sport i Turystyka, Warszawa.
• GOETEL W., 1955 - Znaczenie "Ziemiorodztwa Karpatow" Stanisława Staszica w historii geologii polskiej. W: S. Staszic - "O ziemiorodztwie Karpatow…" - wydanie reprintowe. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
• KLECZKOWSKI A.S., 1975 - Jerzy Bogumił Pusch - ostatni okres życia i działalności 1830 - 1846. Prace Muzeum Ziemi, nr 21, cz. II.
• PUSCH G.G., 1833 - Geognostische Beschreibung von Polen so wie der übrigen Nordkarpathen - Länder. Erster Theil. Stuttgart, Tübingen.
• Słownik geograficzny Królestwa Polskiego i innych krajów słowiańskich (1880 - 1902). Warszawa.
• STASZEWSKI J., 1966 - Historia nauki o Ziemi w zarysie. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa.
• STASZIC S., 1815 - O ziemiorodztwie Karpatow i innych gor i rownin Polski. (reprint wydany w 1955 r. przez Wydawnictwa Geologiczne).
• SZAFLARSKI J., 1965 - Zarys kartografii. Państwowe Przedsiębiorstwo Wydawnictw Kartograficznych, Warszawa.

Pierwsza wersja powyższego tekstu została opublikowana w materiałach VIII Konferencji Sozologicznej "Funkcjonowanie Chęcińsko-Kieleckiego Geologicznego Parku Krajobrazowego w systemie obszarów chronionych w Górach Świętokrzyskich", Kielce, 1996.