Без современной электроники как бы вы могли определить свою долготу, широту и высоту, находясь глубоко под землей?

Высота (или глубина) может быть измерена с помощью барометра.

Широта выполнима, но сложна. На ум приходят два метода, но они требуют достаточно длительного нахождения на одном месте для проведения точных измерений.

Первый вариант — использовать маятник Фуко . Скорость прецессии такого маятника напрямую связана с широтой; маятник удобно служит в качестве собственного устройства для измерения времени, поэтому вам даже не нужны карманные часы. Транспортира и таблицы преобразования одного листа будет достаточно. Вам просто нужно постоять на одном месте достаточно долго, чтобы получить точное измерение скорости прецессии, что займет как минимум несколько часов, и хотя его можно довольно компактно упаковать для транспортировки, устройство будет довольно сложно установить. .

Второй вариант — использовать гироскоп. Это было бы немного выше уровня технологий, которые дали нам карманные часы для измерения долготы на Земле, чтобы иметь возможность использовать часовой механизм с пружинным приводом, чтобы устройство вращалось достаточно долго, и на достаточно свободных подшипниках. Основная идея состоит в том, чтобы запустить вращение гироскопа, а затем наблюдать за его видимой осью прецессии в течение значительной части дня; гироскоп будет поддерживать постоянную ориентацию в пространстве, пока его перемещает вращение планеты. Ось прецессии параллельна оси планеты, и угол, который она образует с направлением силы тяжести, говорит вам о вашей широте. Рекомендуется запустить как минимум два гироскопа параллельно, под углом девяносто градусов друг к другу, чтобы получить более точное считывание. хотя при достаточном развитии можно построить гироскопы с демпфированием, которые естественным образом выровняются с осью прецессии, что значительно облегчит снятие показаний. В отличие от маятника Фуко, гироскоп также указывает на север и юг — отсюда и название.гирокомпас .

С долготой намного сложнее. Карманные часы ничего вам не сделают, если вы не можете измерить местное солнечное время. Одометры могут быть использованы для помощи в точном расчете. Компасы также могут быть полезны в этом отношении; если вы можете установить глубину, широту и ориентацию на истинный север с помощью барометра и гирокомпаса, а также иметь подробную карту магнитного склонения, разработанную на поверхности, вы можете просто свериться с таблицей магнитных склонений вдоль вашей линии широты, чтобы сузить варианты. которые соответствуют показаниям магнитного компаса.

С комбинацией карманных часов и действительно хорошего гирокомпаса, однако, вы можете сделать лучше. Чтобы это работало, вам понадобится чрезвычайно точный гирокомпас, вращающийся в известном положении (скажем, когда вы входите в систему подземелий) точно перпендикулярно планетарной оси. Если бы вы оставались на одном месте, казалось бы, что планета вращается с известной скоростью, совершая один полный оборот каждый день, так что вы можете сравнить ее фактическое вращение с предсказанным вашими карманными часами. Если вы останетесь на одном месте, они будут точно совпадать, но если вы двинетесь на восток или запад, они не совпадут. Разница в фактическом положении вашего гирокомпаса в любой точке от того, что предсказывают карманные часы, укажет на перемещение вокруг оси планеты дальше или меньше, чем это было бы достигнуто за счет собственного вращения планеты, и, таким образом, покажет, как далеко вы переместились. планета сама. По сути,солнечное время , а гирокомпас отслеживает звездное время.

Люди на поверхности или в основанных подземных поселениях могут устанавливать «тумперы», представляющие собой массивные грузы, которые поднимаются, а затем сбрасываются на большие высоты в соответствии с заранее установленным графиком времени. С достаточно точным сейсмографом (бумага и ручка) спелеологи могли триангулировать с хорошими часами и регулярными «ударами», происходящими вокруг них.

Существует ли какой-нибудь метод или механизм геодезической съемки, достаточно портативный и удобный, чтобы его мог носить с собой средний исследователь, который позволял бы им точно знать, где они находятся с точки зрения долготы, широты и высоты?

Боюсь, что если вы не можете полагаться на звезды для определения своего положения и вам действительно хочется/нужно это знать, вам придется постоянно пользоваться теодолитом для триангуляции своего положения относительно какого-то известного места.

Ваша точка входа будет иметь координаты, измеренные относительно звезд, и с этого момента вы будете отмечать и измерять последовательные точки.

Для быстрой и легкой справки? Нет. Для медленной и методичной съемки? Да.

Вы могли бы иметь маркеры в виде стержней, окрашенных чередующимися полосами цветов, и использовать что-то похожее на теодолит для измерения пеленга по компасу, угла наклона от точки к точке.

С помощью стадиометрического дальномера, встроенного в прицел теодолита, вы можете рассчитать расстояние до стержневого маркера, исходя из размера его изображения по сравнению с выгравированными линиями на прицеле.

Таким образом, вы могли тщательно нанести на карту пещеру, рассчитывая положение с помощью тригонометрии. Маркировка дорожек маркерами и т.д.

Хотя я не думаю, что это лучшее объяснение того, как определить положение, я думаю, что это стоящая идея, и я предлагаю ее.

Если для сюжета истории действительно важно, чтобы ваши исследователи могли определить свое местонахождение под землей, вы можете встроить несколько известных источников сейсмических волн регулярного периода, которые позволят вам триангулировать свое местоположение.

Они могут быть созданы правительствами, ассоциациями исследователей или кем-то еще — большие маяки, которые излучают регулярные импульсы низкочастотного сейсмического сжатия через Землю. Таким образом, вы можете триангулировать свое положение, глядя на чувствительный сейсмограф. Вот как это работает:

1. Вы настраиваете сейсмограф и наблюдаете путь, прочерченный стрелкой

2. Стрелка качается вверх и вниз в виде регулярных сейсмических волн. Вы записываете временной интервал между двумя последовательными волнами и высоту каждой волны:

   Выше видны две волны, одна с периодом T1 и одна с периодом T2.

3. Вы ищете период времени каждой волны в индексной таблице. Таблица содержит данные, характеризующие интенсивность каждой волны в ее источнике, а также географическое положение источников.
4. Вы сравниваете интенсивность каждой волны с интенсивностью ее источника. По величине, на которую уменьшилась интенсивность волны, можно вычислить, какое расстояние она прошла. Как только вы узнаете, как далеко вы находитесь от 4 или более источников, вы сможете рассчитать свое точное положение в 3 измерениях относительно источников.
5. Используя известные местоположения источников, вы можете вычислить свои координаты с помощью тригонометрии.

Да, это требует много настроек. Но поскольку эту технологию было бы трудно приобрести в далеком прошлом, она могла бы быть полезным способом объяснить, почему только недавно исследователи смогли перемещаться очень глубоко под поверхностью. Это означает, что есть много неисследованной, но исследуемой территории.

По сути, люди долгое время не могли ориентироваться в пещерных системах, пока не были установлены эти маяки. Теперь спелеология стала намного безопаснее и прибыльнее, и исследователи могут погружаться в глубины, которые ранее считались недосягаемыми, потому что маяки позволяют точно ориентироваться.

Кроме того, сигналы становятся слабее по мере удаления от поверхности. Таким образом, ниже определенной глубины вы должны постоянно возвращаться, чтобы получить надежный сигнал. Пока системы пещер соединены одним и тем же воздушным пространством, вы сможете определить глубину с помощью барометра, так что это будет возможно.

Все они будут затронуты ограниченной точностью, но все же работоспособны:

• Широта - по направлению магнитной вертикальной составляющей магнитного поля Земли . Для этого потребуется хорошо сбалансированная магнитная стрелка и знания о месторождениях магнитной руды (их можно нанести на карту на поверхности).

• Высота по атмосферному давлению. Поправка первого порядка, основанная на широте, для учета различной толщины атмосферы из-за вращения Земли.

• Долгота - это сложно. Кроме метода счисления пути... ммм... поскольку вы якобы уже нанесли на карту залежи магнитной руды на поверхности, можно ли использовать их положение в качестве "пассивных маяков" или "магнитной геокарты"? Может быть, какие-то инфразвуковые маяки на поверхности и какая-то «временнопролетная» триангуляция?

В 1890 году БЫЛО какое-то радио. Направленные антенны — это не такая уж высокая технология, и их можно было бы изобрести и развить тогда, если бы был спрос.

Таким образом, для достаточно низких частот (чтобы волны проникали под землю) и вдали от крупных месторождений железной руды можно получить приблизительную оценку направления на известную радиостанцию ​​(станции). Смотрите «радиолюбительскую охоту на лис» или просто злоупотребляйте ими как «радио-звездами» для навигации.

Чем глубже вы идете, тем лучше должен быть ваш приемник. Если допустить каких-то 20-30 лет развития после 1890 года, то может быть и неплохо.

Если вы немного колеблетесь, вы можете добавить одну или две планеты, которые жужжат на низкой частоте (на самом деле это Юпитер и Сатурн, а также некоторые квазары, Солнце и т. д., но для этого вам потребуются более поздние технологии). Таким образом, вы можете иметь созвездие радиоисточников для поиска.

Единственным эффективным способом навигации является старый добрый геодезический метод. Установите теодолит на известном маркере с другим известным маркером за ним. Отправьте кого-нибудь вперед с геодезической вехой в неизвестную точку. Измерьте угол до неизвестной точки (горизонтальный и вертикальный, используя заднюю линию для горизонтального угла). Измерить расстояние до неизвестной точки (разные способы, в том числе просто растянуть линию). Соберите геодезическое снаряжение, идите к парню с шестом и отметьте это место. Снова отправьте парня с вешкой, а пока он в походе, вы настраиваете задний прицел, измеряете углы до нового неизвестного положения, промываете и повторяете.

После этого у вас будет целая куча троек, состоящих из горизонтального угла, вертикального угла и расстояния. И теперь кто-то должен нарисовать их на карте. Ура! Теперь вы можете использовать их, чтобы вычислить, где вы находитесь по горизонтали и вертикали, исходя из того места, откуда вы начали, которое является известным местоположением.

И вы можете сделать это в темноте!

Сэр Джон Амброуз Флеминг изобрел первый термоэлектронный клапан или вакуумную трубку в 1890 году, и исследования радиоволн при более высоких энергиях действительно начались. Сначала неудивительно, что поиски были направлены на расстояние, и вскоре исследователи обнаружили, что более длинные волны могут перемещаться вокруг планеты. Однако ниже определенного диапазона радиоволны становятся причудливыми, и вместо того, чтобы отражаться от земли, горы и заряженные слои атмосферы вместо этого проходят прямо сквозь них, что больше похоже на магнетизм. На протяжении более века это было просто причудливой сноской, пока в 1970-х годах группа спелеологов не напилась вместе с фанатами электроники и не появилось несколько конструкций портативных VLF (очень низкочастотных) радиостанций, таких как Molephone, Ogophone и Troglaphone.

больше информации на http://www.scavalon.be/avalonuk/technical/radio1.htm

Похоже, звуковые волны — лучший выбор. Правительства/королевства могли поддерживать сеть звуковых «маяков» (маяков). Например, у египтян был Фарос (одно из семи чудес (древнего) мира). Использование различных частот и времени выпуска (звучания) для любого из этих звуковых маяков плюс действительно точные часы могут сделать навигацию возможной. Но, что более важно, это вопрос математики. Я думаю, что это возможно. Раньше GPS моряки могли громко кричать и ждать эхо-ответа. Подсчитывая биение сердца, они могли оценить, насколько далеко был морской берег. Трудно поверить, но это правда.

Поскольку есть известные отверстия, люди могут измерять местоположение под землей как набор векторов от известного отверстия. Например, «Начиная с BookTown, 50 м на север, 25 м на восток, прямо на развилке, продолжайте 35 м и т. д.».

Кроме того, используя эту технику, общие локации под землей будут развиваться, и направления могут измениться примерно на это: «Сначала доберитесь до нижней библиотеки BookTown, затем выйдите по восточному коридору на 35 м, прямо на развилке, продолжайте 35 м и т. д.»

Просто мои 10 центов, чтобы добавить к другим ^{[ 1 ]} ответам...

• Глубина Земля (и ваш мир) нагревается Солнцем с поверхности и радиоактивностью ядра ^{[ 2 ]} . Вблизи поверхности на него влияют локальные условия на поверхности с временной задержкой, зависящей от глубины. Глубже нет. Таким образом, хороший термометр может дать вам представление о глубине. Помните, что на Земле геотермальный градиент составляет 25-30 градусов на км, а в вашем мире он может быть другим. Давление тоже может работать хорошо.

• Долгота — это сложно, но... мир всегда вращается в одном направлении. Как и распространение тепловой волны с поверхности (задержка, зависящая от глубины). Таким образом, достаточно близко к поверхности вы можете найти специальные грибы, камни, овощи с ориентацией Восток-Запад ... по крайней мере, для направления.