Keskiajan katolinen papisto tarvitsi klassillisia kieliä, koska
kristityn kirkon koko vanhempi hengellinen kirjallisuus oli näillä
kielillä kirjoitettu ja latina oli Rooman kirkon valtakielenä.
Kielitaidon viljelystä varten kirkko siis pelasti häviöstä klassillisen
kirjallisuuden, mikäli se vielä oli pelastettavissa. Kielien
taito johti tämän kirjallisuuden tutkimiseen ja kreikkalaisten ja
roomalaisten tieteen tunteminen vihdoin herätti vireille itsenäisen
tutkimishalun. Omistettuaan vanhain kaikki saavutukset renessanssi
valmistautui kulkemaan heidän tietonsa rajapaalujen ohi. Niiden
kahden vuosisadan kuluessa, joita tämä luku käsittelee, lausuttiin
uudenaikaisen tieteen syntysanat. Niiden kuluessa laskettiin empiirinen
tiede havaintojen ja kokeitten luotettavalle pohjalle. Galilei
määritteli dynamiikan perustotuudet, Newton yleisen painolain ja
selitti sen avulla maailmanjärjestyksen, jonka ulkonaisen rakennuksen
Copernicus ja Kepler jo olivat ilmi saaneet. Dynamiikan ja havainnon
perustuksella kehittyi ripeästi fysiikka, joka vihdoinkin tarjosi ne
keinot elimettömän luonnon ilmiöiden selittämiseen, joita kreikkalaiset
filosofit niin kaipasivat ja jonka avulla he olisivat opinrakennelmiaan
kehittäneet arvaamattoman paljon kauemmaksi. Kemia erosi alkemian
harhapoluilta ja umpimutkista ja varttui tieteeksi, josta vanhat eivät
muuta tunteneet kuin sen janon. Siinä todella mahtava runko uuden ajan
tieteelle!
Maantiede sai fysiikasta tärkeimmän kaikista aputieteistään. Vasta
fysiikan edistykset tekivät mahdollisiksi tarkat geodeettiset
mittaukset ja niiden avulla maan koon ja muodon määräämisen sekä
luotettavain karttain laatimisen. Maata muotoilevat voimat kävivät
käsitettäviksi, niiden teho ja vaikutukset määriteltäviksi. Veden
ja ilmakehän ilmiöt joutuivat eksaktisen tieteen käsittelypiiriin.
mittauksen ja selityksen alaisiksi. Kemia valaisi aivan uusiin
suuntiin maapallomme rakennetta, oloja ja edellytyksiä. Sen avulla
voitiin ratkaista kallioiden ja maanlaatujen kokoomus ja selittää
luonnonilmiöitä, jotka siihen saakka olivat olleet läpitunkemattoman
salaisuuden peitossa.
Maantiede koetti parhaan taitonsa mukaan käyttää hyväkseen näitä
uusia mahdollisuuksia, jotka lupasivat sen asettaa kokonaan uudelle
pohjalle; yhdeksästoista vuosisata sai vastaanottaa sen päähaaroihinsa
jäsenneltynä ja monet osatieteet jo melko kauas kehitettyinä. Maantiede
oli sen alkaessa uudenaikainen tiede nykyisessä merkityksessä, vaikkapa
vielä enemmän näköaloja kuin todellista tietoa.
Kartta.
Astemittaukset.
Jo kuudennellatoista vuosisadalla huomattiin tarpeelliseksi korjata
Ptolemaioksen arviolaskelmaa maan suuruudesta ja sitä varten entistä
tarkemmin määrätä maapallon ympärysasteen pituus. Ranskalainen Orontius
Finaeus tosin koetti pelastaa Ptolemaioksen kunnian mittaamalla
summittaisella tavalla Toulousen ja Pariisin välisen astepituuden,
mutta hänen, samoin kuin muittenkin hänen aikalaistensa, mittaukset
olivat vielä suurien puutteittensa vuoksi arvottomia.
Ensimmäisen pätevän menetelmän maan ko'on mittaamiseksi keksi
hollantilainen Willebrord Snellius. Hän mittasi maa astekaaren pituuden
kolmiomittauksen avulla, valiten kolmiopisteiksi kirkontorneja ja
muita sopivia kiinteitä esineitä. Snellius tosin käytti hyvin lyhyttä
asemasivua, eikä hänen kulmanmittaus-koneessaan ollut kaukoputkea,
mutta siitä huolimatta hänen mittaustensa tulokset olivat huomattavan
tarkat. Hän julkaisi ne Leydenissä v. 1617 nimellä »Eratosthenes
Batavus». Snellius sai astekaaren pituudeksi 55.100 toisea, s.o. 2000
toisea eli 2/52 liian vähän. Vielä monta vuosikymmentä myöhemmin
(v. 1654) jesuiitat, mitatessaan Bolognan ja Modenan, Ferraran ja
Ravennan välisten meridiaanikaarten pituudet, erehtyivät paljon
enemmän, kokonaista 5000 toisea vastakkaiselle puolelle. Vuosisadan
keskivaiheilla hollantilainen maantieteilijä Blaeu hyvin tarkkaan
määräsi meridiaaniasteen pituuden Hollannissa, mutta hänen mittauksiaan
ei milloinkaan julkaistu.
Ranskalainen Jean Picard suoritti vv. 1669—70 astemittauksen Ranskassa
Malvoisinen ja Amiensin välillä Snelliuksen menetelmää käyttäen. Hänen
kolmio-asemasivunsa oli kuitenkin koko joukon pitempi kuin Snelliuksen,
ja tulosta tarkistaakseen hän mittasi vielä toisenkin kolmiosivun.
Napakorkeutta määrätessään hän käytti kaukoputkellista kulmamittana.
Seuraavien vuosikymmenien kuluessa Cassini ja Lahire jatkoivat
kolmiomittausta pohjoista kohti aina Kanavaan, etelää kohti Välimeren
rannalle saakka. Picardin saama tulos oli ihmeteltävän tarkka, mikä
osaksi johtui siitä omituisesta sattumasta, että tähtitieteelliset
erehdykset ja mittauksien epätarkkuudet laskuissa hävittivät toisensa.
Jean Richer oli v. 1672 Cayennessa Pariisin sekuntiheilurin
hidastumisesta huomannut, että maapallo lienee päiväntasaajan kohdalta
jonkun verran laajempi. Sekuntiheilurin hidastuminen ei itsessään
sotinut pallonmuoto-oppia vastaan, sillä sen määrää ensi sijassa
painovoimaa heikontavan keskipakoisvoiman kasvaminen päiväntasaajaa
kohti, mutta hidastuminen näytti olevan suurempi, kuin pallonmuoto
olisi edellyttänyt, ja siitä syystä päätettiin sen puolustavan maan
ellipsoidimuotoa. Newton pian sen jälkeen lausui otaksuman, että
maapallo navoiltaan on jonkun verran litistynyt, koska se on akselinsa
ympäri pyörivä kappale ja osaksi veden peittämä. Puolipäiväpiirin siis
täytyy olla päiväntasaajan puolessa kaarevampi kuin napain puolessa,
ja meridiaaniasteen napoja kohti tasaisesti pidetä. Kuta käyrempi
kaariviiva on, sitä pienemmän kuvion se ympäröi ja sitä lyhyempi siis
on sen 360:s osa. Mutta sen ajan mittauskeinot eivät vielä olleet niin
hienoja, että tätä kaariasteen pituuserotusta olisi voitu todeta.
Päinvastoin oli oppineen Dom. Cassinin astemittaus (1683) johtanut
siihen tulokseen, että meridiaaniaste Pariisista Välimerta kohti piteni
ja pohjoisrajaa kohti lyheni, ja tästä päättäen maapallo päinvastoin
olisi ollut napain suuntaan pitkulainen.
Tämän teorian ja mittauksen välisen ristiriidan ratkaisemiseksi lähti
Ranskasta kaksi tieteellistä retkikuntaa, joitten työt ennen muita
ovat tulleet kuuluisiksi. Toinen lähti Peruun (1735—1744), toinen 1736
Lappiin. Edellinen retkikunta sai meridiaaniasteen pituuden Quiton
ylängöllä 56.750 toiseksi, Lappiin lähtenyt retkikunta 57.437 toiseksi,
ja näitten arvojen väliin sopi Ranskassa mitattu astepituus, 57.060
toisea. Täten oli maan litistyminen napoja kohti todettu, mutta tulos
oli sangen epätarkka, sillä Ranskan ja Perun molemmista mittauksista
saatiin litistymisen arvoksi 1/303, Lapin astemittauksesta taas
kokonaista 1/169. Nykyisten tietojemme mukaan litistyminen on 1/297.
Joku vuosikymmen myöhemmin mitattiin Itävallassa ensimmäinen kaariaste,
toisia lyhyempiä mittauksia suoritettiin Amerikassa Pennsylvaniassa
ja Italiassa. V. 1792 suoritettiin Ranskassa Méchainin, Aragon
y.m. johdolla kolmas astemittaus, joka ulottui Dunquerquesta aina
Balearien saarille saakka. Tämän mittauksen tarkoitus oli uuden
metrimitan määrääminen (1/40.000.000 Pariisin kautta kulkevasta
puolipäiväpiiristä), ja se koetettiin senvuoksi saada niin tarkaksi
kuin suinkin. Mutta jo pari vuosikymmentä myöhemmin huomattiin
mittauksessa niin paljon virheitä, että meridiaanipiiri tuntuvasti
piteni ja se harhakäsitys, että muka metri olisi 1/10.000.000
meridiaanikvadrantista ja siis luonnonmitta, perinpohjin raukesi.
Myöhemmät astemittaukset enimmäkseen ovat vielä jonkun verran
lisänneet eroa. Englantilaiset yhdistivät Greenwichin Dunquerquen
kolmiopisteeseen ja mittasivat sitten oman maansa meridiaanikaaren aina
Shetlannin saarille saakka. Viime vuosisadan ensi vuosina Svanberg
uudelleen mittasi kaariasteen pituuden Lapissa ja huomasi silloin
Maupertuis'n erehdyksen. Intiassa suoritettiin v. 1802 astemittaus,
jotta saatiin Perun mittaukselle vertausarvo. 19:nnen vuosisadan
kuluessa näitä mittauksia sitten on yhä jatkettu ja tarkennettu, kuten
saamme myöhemmin nähdä.
A.C. Clairaut y.m. kehittivät heilurihavainnot niin tarkoiksi, että
niiden avulla voitiin laskea maan litistyminen. Tähtitieteellisilläkin
mittauksilla se todettiin. Tehtiin myös jo havaintoja, kuinka vuoret
luotilankaa poikkeuttavat. V. 1802 kuulu ranskalainen tähtitieteilijä
Laplace lausui julki väitteen, että jos maa on litistynyt navoilta,
niin tämän täytyy vaikuttaa häiriöitä kuun liikuntoon, ja havaituista
häiriöistä hän sitten laski litistymisen arvoksi 1/305. Tulos oli
käytettyyn menetelmään nähden huomattavan tarkka.
Maantieteellinen asema.
Maantieteellinen paikanmääräys astui suuren askelen eteenpäin, kun
kiikari oli niin pitkälle kehittynyt, että se voitiin sovittaa
kulmanmittauskojeihin. Tämä edistys oli ranskalaisen Picardin ansio
(v. 1668). Tyko Brahe oli vielä erehtynyt puolenkin kaariminuuttia
määräyksissään, mutta Picardin koneella ei erehdys enää ollut
muutamaa sekuntia suurempi. Mutta kauan oli siitä huolimatta
napakorkeuden mittaaminen etevillekin tähtitieteilijöille vaikea
tehtävä. Kun Bouger ja La Condamine (1739—1740) koettivat määrätä
perulaisen meridiaanikaaren latitudieron, niin huomasivat he kaksi
vuotta työskenneltyään 22—23 sekunnin mittausvirheen, joka pakotti
jatkamaan työtä aina vuoteen 1743 saakka, ennenkuin tämä virhe oli
saatu vähenemään 3 1/2 sekunniksi. Mittauksien tarkkuutta suuresti
edisti se, että Bradley v. 1728 keksi valon harhauksen eli aberration.
1747 taas keksittiin maan navan heilahdukset (nutatio) ja D'Alembert
tutki ne perusteellisesti. Mutta niitä koneita, joilla nämä tarkat
tulokset voitiin saavuttaa, ei voitu käyttää muuta kuin maalla. V.
1731 englantilainen tähtitieteilijä John Hadley keksi peilioktantin,
erinomaisen kätevän pienen kulmamittarin, joka teki napakorkeuden
määräämisen merelläkin hyvin helpoksi toimitukseksi. Havainnontekijän
ei tarvinnut katsoa kahteen suuntaan samalla haavaa, kuten ristisauvaa
käyttäessään, vaan hän tähtäsi ainoastaan taivaanrantaa ja käänsi
koneeseen liitettyä peiliä siksi, kunnes auringon kuva sattui
taivaanrantaan. Semmoisella koneella voitiin mukavasti toimittaa
mittauksia keikkuvalla laivallakin, eikä tulokseen tarvinnut
muuta kuin tehdä tavanmukaiset valontaittumis-, laivankorkeus- ja
auringonparallaksi-korjaukset, niin laivuri jotenkin tarkkaan tiesi
laivansa pohjois-eteläaseman maapallon pinnalla. Mutta kun purjehtijat
yleensä ovat vanhoillista väkeä, niin kului vielä kolmekymmentä vuotta,
ennenkuin peilioktantti tuli yleisemmin käytäntöön.
Longitudin mittaaminen kuun pimennyksistä edistyi suuresti, kun
ruvettiin paitsi sitä hetkeä, jolloin maapallon varjo tapaa kuun
reunan, myös havaitsemaan ja aikaamaan maan varjon kulkeminen kuun
»merien» poikki. Samaa pimennystä voitiin tällä tavalla käyttää hyvin
monen havainnon tekemiseen ja näistä sitten laskea tarkka keskiarvo.
Ellei olisi ollut muuta keinoa longitudin määräämiseen, niin olisi
kuitenkin kulunut hyvin pitkä aika, ennenkuin tärkeimpienkään
maanpaikkain pituusaste olisi tullut riittävän tarkkaan määrätyksi.
Mutta Jupiterin ensimmäinen kuu pimenee aina yhden vuorokauden 18
tunnin kuluttua, ja siitä voidaan saada taajemmin pituusmääräyksiä.
Missä maan pinnalla havainnontekijä lieneekin, kaikkialla hän tietysti
näkee aivan samalla hetkellä sekä tuon kuun sukeltamisen (immersion)
Jupiterin varjoon että sen esiin tulemisen (emersion). Kaksi havainnon
tekijää voi siis määrätä välisensä pituuskaaren mitan, jos he
tarkastavat, millä hetkellä paikallisen ajan mukaan Jupiterin kuu
pimenee, ja näin saatuja aikoja keskenään vertaavat. Picard ja Delahire
v. 1679—1681 tätä keinoa käyttäen määräsivät Ranskan tärkeimpien
paikkain longitudin niin tarkkaan, ettei erehdysmahdollisuus enää ollut
yhtä kaariminuuttia suurempi. He tekivät rannikolla havaintoja ja
Pariisin tähtitornissa samaan aikaan säännöllisesti ajattiin Jupiterin
kuun pimennykset. Sama menetelmä ulotettiin paljon etäisempiinkin
seutuihin, kuten Itämaille ja Etelä-Amerikkaan erään fransiskaanimunkin
toimesta. Jean Dominique Cassini laski Jupiterin kuitten kiertokulut.
Purjehtijalle eivät nämä keinot kelvanneet, kosk'ei hän voinut merellä
kyllin tarkkaan määrätä paikallista aikaa. Mutta kun Hadleyn oktantti
kaarta pitentämällä muutettiin sekstantiksi, niin siitä saatiin
luotettava mittari kuun etäisyyden määräämiseksi auringosta ja tähdistä
ja samalla paikallisen aikaerotuksen ja siitä longitudin määräämiseksi.
Kuun etäisyys maasta määrättiin tarkemmin v. 1754. Cassini taas
oli laskenut valontaittumistaulut eri taivaankorkeuksia varten, ja
niistä löytyi valontaittumiskorjaus hyvin nopeasti ja helposti. Kuun
liikunnan epäsäännöllisyydet eli häiriöt tulivat vähitellen tarkemmin
tunnetuiksi. Jo Hipparkhos oli vanhalla ajalla huomannut suurimman
niistä, Ptolemaios toisen, kolmannen yhä pienemmän Abulfeda 10:nnen
vuosisadan lopulla, vaikka hänen havaintonsa ei tullut tunnetuksi, niin
että Tyko Brahe sen keksi uudelleen. Newton jo laski kahdeksan häiriötä
ja nykyisin niitä tunnetaan enemmän kuin kuusikymmentä. Englannin
parlamentti oli luvannut puolen miljoonan markan palkinnon sille,
joka laski riittävän tarkat kuutaulut, taikka keksi jonkun toisen
vastaavan keinon longitudin määräämiseksi 1/2 asteen erehdysluvalla.
Halley laski kuutaulut, mutta nekään eivät vielä tulleet riittävän
tarkat. Leonhard Euler ja Tobias Meyer, molemmat saksalaisia,
vasta vuosisadan keskivaiheilla laskivat taulut, joissa enää oli
korkeintaan 25 sekunnin erehdys, ja näille molemmille Englannin
parlamentti maksoi osan luvatusta palkinnosta. V. 1767 julkaistiin
ensimmäinen purjehduskalenteri, jossa oli tarkat kuutaulut ja muut
paikanmääräykseen tarpeelliset osoitukset, ja siitä lasketaan tarkan
maantieteellisen paikanmääräyksen alku merellä. Myöhemmin näitä tauluja
on vielä paljon tarkennettu.
Gemma Frisiuksen v. 1530 julki lausuma ehdotus, että longitudi
määrättäisiin kellolla, oli kyllä hyvä aate, mutta kauan kului,
ennenkuin kello oli niin pitkälle kehittynyt, että se tähän
tarkoitukseen kelpasi. Huygens keksi v. 1657 heilurikellon ja paransi
sitä niin, että sitä voitiin laivoissakin käyttää, mutta pian kuitenkin
huomattiin, etteivät heilurikellot tämmöiseen tarkoitukseen sovellu,
koska sekuntiheilurin mitta muuttuu sen mukaan kuin leveysastekin.
Vasta v. 1758 englantilainen Harrison rakensi niin tarkan kellon,
että sitä voitiin käyttää maantieteellisen pituuden mittaamiseen.
Se ei 147 päivää kestäneellä merimatkalla erehtynyt kuin 1 min.
49 sekuntia. Englannin parlamentilta hän siitä sai 250.000 markan
palkinnon. Ranskalainen Berthoud v. 1766 keksi kuulut kronometrinsa,
Leroy samoihin aikoihin »vapaan päästimen» (échappement libre). Ja
monella muulillakin tavalla kelloa sitten edelleen parannettiin. V.
1800 Bréguet keksi sen kieruvieterin, jonka yhä vielä näkee kelloissa.
Maalla longitudin määräämistä kellon avulla ensi kerran käytettiin
Napoleonin sotaretkellä Egyptissä, ja samoihin aikoihin Humboldt siten
määräili paikkain maantieteellisiä asemia Etelä-Amerikassa.
Huomattavista paikanmääräyksistä mainittakoon, että Välimeren itäpään
asema nyt saatiin tarkalleen lasketuksi (vert. II siv. 487). Eräs
ranskalaisen tähtitieteilijän Cassinin oppilas määräsi v. 1694
Konstantinopolin, Iskanderunin, Damieten, Kairon ja Alexandrian
longitudit Jupiterin kuitten pimennyksistä ja kahdeksan vuotta
myöhemmin fransiskaani Feuillée Smyrnan, Salonikin, Milon, Kretan,
Kanean ja Megalokastron sekä Afrikan Tripoliin aseman. Siten Välimeren
ympärystä saatiin, kun länsipäästä jo oli kunnollisia mittauksia
olemassa, sangen tarkkaan asteverkkoon sijoitetuksi.
Bering matkoillaan määräsi sangen tyydyttävästi Ohotskin, Kamtshatkan
eteläkärjen ja Aasian itäkärjen asemat. Myöhemmin toiset määräsivät
Siperian paikkain asemia. Useat koettivat aivan tarkalleen määrätä
Ferron aseman, jotta tiedettäisiin, miltä kohdalta ensimmäinen
meridiaani sen kautta kulkee, mutta tulokset olivat ristiriitaisia.
Vasta nyt varmaan tiedetään, että se puolipäiväpiiri, joka on 20°
länteen päin Pariisin observatoriosta, kulkee Ferron ja Afrikan
manteren välitse, noin 20 kilometrin päässä Ferron itärannasta.
18:nnella vuosisadalla keksityistä geodeettisista kojeista ovat
mainittavat mittaustaulu (Messtisch), ynnä teodoliitti ja punnituskone.
Asteverkko.
Seitsemännellätoista vuosisadalla tuli käytäntöön gnoominen eli
sentraaliprojektio, alussa taivaankartoissa. Ranskalainen Sanson
paransi erästä Mercatorin keksimää projektiota, jossa leveyspiirit
ovat suoria viivoja ja asteverkon ruudut pintaoikeat. Myöhemmin (1729)
englantilainen Flamsteed sitä käytti taivaankarttaan, jonka vuoksi
sitä myös mainitaan hänen nimisenään. Mercatorin suorakulmaista
asteverkkoa kehittivät edelleen toiset, niin että leveyspiirien
toisistaan eteneminen napoja kohti tuli matemaattisesti määritellyksi.
18:nnen vuosisadan keskivaiheilla Rigobert Bonne julkaisi sovinnaisen
keilaprojektionsa, joka helpon tekotapansa vuoksi on yhä vieläkin
käytännössä. Mutta enimmin kaikista hyödytti projektio-oppia
kuulu matemaatikko Juhana Henrik Lambert, joka v. 1770 julkaisi
pintaoikean azimutaaliprojektionsa ja 1772 kulmaoikean ja pintaoikean
keilaprojektionsa ja muutoinkin paljon kehitti projektio-oppia,
määritellen varsinkin ne perusteet, joita on noudatettava, jotta
asteverkko vähimmin vääristäisi karttakuvaa. Vuosisadan lopulla
julkaistiin ensimmäiset projektio-oppia käsittelevät oppikirjat.
Hollantilaiset kartoittajat korjaamistaan korjasivat maanosien
yleisiä piirteitä ja suhteita. Ortelius esim. oli vielä otaksunut
Aasian itä-länsileveyden Alexandretesta Nipponin itärannalle 210
asteeksi. Mercator vähensi sen 177:ksi asteeksi. Vischerin kartastossa
se enää oli vain 110 astetta, siis 5 astetta liikaa. Kauemmin piti
sitävastoin puoliaan Pohjois-Amerikan itä-länsimitan liioittelu.
Etelä-Amerikan itä-länsimitta piirrettiin jotenkin oikein. Amerikan
etäisyys Euroopasta toisin paikoin osattiin niin oikeaan, ettei siinä
ollut erehdystä kuin muutama aste, mutta Afrikan ja Etelä-Amerikan
eteläkärkien välillä erehdys oli kasvanut 14:ksi asteeksi.
Mercator oli piirtänyt ensimmäisen meridiaanipiirin Azorien
Corvo-saaren kautta, koska kompassi siihen aikaan tällä saarella
osoitti suoraan pohjoiseen. Hondius, joka Mercatorin kuoltua jatkoi
hänen kartastoaan, aloitti meridiaanilaskun Viheriänniemen saaresta
Santiagosta, koska sen kautta oli kulkenut paavin maan jakoviiva.
Myöhemmät hollantilaiset kartanlaatijat aloittavat laskun Canarian
saarista, Teneriffa-saaren itärannasta. Mutta v. 1634 sovittiin
Pariisissa matemaatikoitten ja maantieteilijäin kesken, että
ensimmäinen meridiaaniaste piirrettäisiin Ferro-saaren länsirannan
kautta, ja Louis XIII määräsi sen pakolliseksi kaikkiin Ranskassa
piirrettyihin karttoihin. Oli tosin mitattu, että tämä saari oli
19° 51' Pariisista länteen, mutta kun 9 minuuttia siihen aikaan
vielä pidettiin kovin mitättömänä erona, niin otaksuttiin Ferron
länsirannan olevan Pariisista tarkkaan 20° länteen. Ferron meridiaani
siis oikeastaan on vain peitetty Pariisin meridiaani. Sitkeästi se on
pitänyt puoliaan, koska se Vanhalle maailmalle antaa paljaita itäisiä,
Uudelle maailmalle paljaita läntisiä pituuksia, mutta nykyaikoina
kuitenkin Greenwichin meridiaanipaalun kautta kulkeva puolipäiväpiiri
on tullut yleisemmin käytäntöön, koska siihen perustuvat Englannin
amiraliteetin kartat, s.o. koko maailmankartan pohja, ja koska se on
ajanlaskunkin lähtökohtana.
Atlakset ja maankartat.
Mercatorin ja Orteliuksen ansiosta oli Hollannista tullut karttain
piirtämisen oikea kotimaa, ja kauan hollantilaiset tätä asemaansa
saattoivat puolustaa, he kun laajoilla merimatkoillaan paremmin kuin
mikään muu kansa saattoivat aineistoansa kartuttaa. Kartat paisuivat
yhä suuremmiksi, ne piirrettiin kupariin erinomaisen hienosti, niistä
saatiin suuria hintoja ja kilpailu sen vuoksi oli jotenkin suuri.
Vuonna 1636 Jansson alkoi julkaista atlasta, jossa v. 1653 jo oli 451
karttaa. Hänen kilpailijanaan oli Wilhelm Blaeu poikineen, joitten
kartastossa samoihin aikoihin oli 372 karttaa.
Mutta kun Ranskassa laskettiin kartoitus uudelle tähtitieteelliselle
perustukselle, niin siirtyi sen painopiste Hollannista vähitellen
sinne. Dominique Cassini toimitti v. 1680 uuden tähtitieteellisiin
paikanmääräyksiin perustuvan Ranskan kartan, joka ei paljoa häpeä
nykyisiä. Hän piirrätti observatorionsa lattiaan koko maailmankin
kartan, mutta tämä valitettavasti on joutunut hukkaan.
Nikolaus Sanson julkaisi seitsemännentoista vuosisadan keskivaiheilla
suuren ranskalaisen karttateoksen, joka ei kuitenkaan vielä ollut
paljoakaan parempi hollantilaisten kartastoja. Suuri edistysaskel
kaikkiin edellisiin verraten oli sitävastoin »Neptune»-kartasto,
joka ilmestyi vuosisadan viimeisellä vuosikymmenellä. Siinä oli koko
Länsi-Eurooppa ensi kerran esitetty parannettujen tähtitieteellisten
paikanmääräysten perustuksella. Guillaume Delislen kartastossa, joka
painettiin kahdeksannentoista vuosisadan alkupuolella, Välimeren
asema oli korjattu ja Kaukainen Itäkin munkkien paikanmääräysten
mukaan osapuilleen oikein asteverkkoon piirretty. Samoihin aikoihin
Delislen kanssa vaikutti kuulu maantieteilijä Jéan Baptiste D'Anville
karttain parantamiseksi. Matkustajain suunta- ja etäisyysilmoituksia
(itinerarioita) terävällä kritiikillä käsitellen hän kokosi
ihmeteltävän oikeita karttakuvia semmoisista maista, joista ei ollut
minkäänlaisia tieteellisiä paikanmääräyksiä. Ja Afrikan kartasta
hän taas karsi pois kaikki sovinnaiset piirteet, joiden esitys ei
perustunut varmaan tietoon. Seurauksena oli, että hänen Afrikkansa
sisusta jäi melkein tyhjäksi. »Neptunea» kahdeksannentoista vuosisadan
kuluessa parantamistaan parannettiin.
Kahdeksannentoista vuosisadan loppupuolella karttain laatimisen
painopiste siirtyi Ranskasta Englantiin. Ranskalaisten etevämmyys oli
suureksi osaksi johtunut siitä, että heillä Pariisin tähtitornissa oli
enimmän Jupiterin kuiden pimennyksiin perustuvia paikanmääräyksiä.
Mutta kun oli kehitetty longitudin määrääminen kuun etäisyyksistä, niin
oli heidän yksinvaltansa samalla murrettu. James Cook käytti hyvällä
menestyksellä tätä määräämistapaa.
Cookin ja muiden hänen maanmiestensä löydöistä ja tutkimuksista
kokoontui Englannin kartanpiirtäjille runsas uusi aineisto, jota ei
missään muualla ollut käytettävänä.
Saksassa oli kartanlaatiminen kolmikymmenvuotisen sodan jälkeen kauan
lamaannuksissa. Saksalaisilla ei ollutkaan sitä varten yhtä runsaasti
omia aineksia kuin Euroopan merikansoilla. Heidän täytyi tyytyä
jäljentämään ja tekotapaa kehittämään, ja siinä he onnistuivat niin
hyvin, että Nürnbergistä 18:nnella vuosisadalla tuli karttapainatuksen
pääpaikkoja. Nürnbergiläinen B. Homann palkkasi suuren kartastonsa
toimittajiksi parhaita voimia ja kuhunkin karttaan painettiin piirtäjän
nimi ja tekovuosi. Olisi luullut, että ainakin Saksan omien maitten
karttakuva Homannin kartastossa olisi osoittanut suurta edistystä,
mutta tosiasia on, ettei Saksan kartan parantamiseksi puoleentoista
vuosisataan tehty juuri mitään. Hallitukset päinvastoin kielsivät sitä
korjaamasta, koska siitä muka vain olisi ollut etua vihollisille, joita
varsinkin Preussillä oli joka puolella. Kun Napoleon marssi Rheinin
poikki valloituksilleen, oli hänen ensi toimiaan Saksan karttain
uusiminen.
Ranskassa parannettiin maankarttaa kahdeksannentoista vuosisadan
jälkipuoliskolla vielä entisestään monella tavalla. Koko maa oli jaettu
kolmioihin ja 6000:n paikan asema mittauksien avulla määrätty. Tämä
on ensimmäinen triangulatioon perustuva maankartta, mitä on laadittu.
Englannissa ryhdyttiin vuosisadan lopulla samanlaatuiseen työhön.
Muissa Euroopan maissa geodeettinen yleismaanmittaus suoritettiin vasta
yhdeksännentoista vuosisadan kuluessa, vaikka se osaksi pantiin jo
edellisellä alkuun. Mutta muutoin maankarttoja kahdeksannellatoista
vuosisadalla paljon parannettiin useimmissa Euroopan maissa. V.
1745 Venäjän tiedeakatemia ryhtyi toimiin suuren Venäjän kartan
julkaisemiseksi. Sveitsistä alettiin v. 1786 julkaista suurta
maankarttaa, Pyreneitten niemimaasta v. 1765. Italiassa valtiollinen
hajanaisuus haittasi kartoitusta. Buggen samanaikaista Tanskan karttaa
mainitaan erikoisen ansiokkaaksi.
Korkeuskartta.
Vuorenkukkulain korkeuden määrääminen kolmiomittauksen avulla oli
periaatteellisesti keksitty jo vanhalla ajalla. Vasta 1700-luvun alussa
suoritettiin kuitenkin astemittauksien yhteydessä ensimmäiset tämmöiset
määräykset, joilla oli pysyvä arvo. Nekään eivät vielä olleet riittävän
tarkkoja, koska ei voitu kokonaan korjata valon taittumisesta johtuvaa
virhettä. Monet oppineet koettivat tällä tavalla saada selville
Teneriffan tulivuoren korkeuden, mikä onkin verraten helppo tehtävä,
kun tämä tulivuori kohoo suoraan merestä, mutta tarkkoja arvoja ei
saatu ennenkuin v. 1771, jolloin kaksi ranskalaista tähtitieteilijää
suoritti tämän mittauksen.
Korkeuksien määräämisellä kolmiomittausta käyttäen ei kuitenkaan voinut
olla kuin rajoitettu käytäntö, koska sitä varten täytyy tietää sen
paikan korkeus merestä, jossa mittaaja on, ja semmoisia määräyksiä taas
siihen aikaan oli hyvin vähän. Onneksi kuitenkin jo varhain keksittiin
ilmapuntarin käytännöllisyys samaan tarkoitukseen.
Kun Torricelli täytti lasiputken elohopealla ja avoimen pään
elohopea-astiaan upottamalla huomasi, ettei nestemäinen metalli
kaikki valunut ulos, vaan että siitä jäi putkeen suurin osa ja vain
yläosa tyhjentyi, niin oli ilmapuntari keksitty. Jo v. 1647 Blaise
Pascal kehoitti vävyänsä mittaamaan elohopeapatsaan korkeuden ensinnä
Clermontin kaupungissa ja sitten Puy de Dômen, Auvergnen korkeimman
vuoren kukkulalla. Toinen elohopeaputki jätettiin kaupunkiin,
toinen vietiin vuorelle, ja huomattiin elohopeapatsaan korkeuden
säännöllisesti alenevan, sitä mukaa kuin vuorelle noustiin, niinkuin
Pascal oli otaksunutkin. Molempien ilmapuntarien patsaskorkeuden ero
oli neljättä tuumaa. Muut tekivät sitten samanlaisia kokeita ja vv.
1705—7 J.J. Scheuchzer koetti laskea paikkain korkeudet ilmapuntarin
osoituksista. Hän jätti toisen ilmapuntarin Zürichiin, jossa sitä
säännöllisesti havaittiin, toisen vei mukanaan Alppien kukkuloille
ja soliin ja laski sitten elohopeapatsaitten korkeuserosta palkkain
korkeuden. Näin saadut tulokset olisivat olleet jotenkin oikeat, ellei
ilma korkeutta kohti ohenisi, niin että kuta korkeammalle noustaan,
sitä pienempi on elohopeapatsaan laskeminen samaa korkeuseroa kohti.
Jo Newton keksi säännön, jonka mukaan ilman tiheys vähenee korkeuden
lisääntyessä, ja Halley tähän sääntöön nojautuen laski ensimmäisen
korkeuskaavan ilmapuntarilla saatujen arvojen korjaamiseksi. Tulosta
tarkistettiin mittaamalla vuorenkukkuloita, kuten Walesin Snowdonia,
samalla haavaa sekä kolmiomittausta käyttäen että ilmapuntarilla,
taikka vuorenseinämiä luotilangalla ja ilmapuntarilla. Sveitsiläinen
Jean de Luc sai selville, paljonko ilmapuntarin osoituksia oli ilman
lämpötilan vuoksi korjattava, ja vasta siitä alkaen ilmapuntari tuli
jotenkin luotettavaksi korkeusmittariksi. Seuraavalla vuosisadalla
tehtiin vielä korjauksia, jotka ovat tarkkain tulosten aikaansaamiseksi
tarpeen, mutta ne eivät enää samassa määrin vaikuttaneet tuloksiin.
Tähtitieteilijä Lemonnier huomasi v. 1739, että vesi alkoi Auvergnessä
Canigoun kukkulalla kiehua 9° R. matalammassa lämpötilassa kuin vuoren
juurella. Veden kiehuttamistakin alettiin sitten käyttää vuorien
korkeuden määräämiseksi, ja vaikkakin ilmapuntaria hieman kömpelömpänä
oli tämä keino vielä myöhään yhdeksännelläkintoista vuosisadalla
käytännössä.
Käsitykset vuorien korkeudesta muuttuivat valtavasti, kun näin oli
saatu keinoja niiden mittaamiseksi. Ennen oli luultu Teneriffan Piciä
maailman korkeimmaksi, mutta kun sitten useat kolmiomittauksen avulla
olivat mitanneet sen, huomattiin erehdys. Alppien korkeimmaksi kohdaksi
taas luultiin kauan St. Gotthardia, koska sieltä alkaa niin monta
suurta jokea, mutta kahdeksannentoista vuosisadan alkupuoliskolla Mont
Blanc pääsi arvoonsa, vaikka sen korkeus alussa laskettiinkin koko
joukon liian alhaiseksi. Kun ranskalaiset astemittaajat palasivat
Perusta, niin kävi selville, ettei Mont Blanckaan ollut maailman
korkein kukkula, sillä he olivat mitanneet Chimborazzon ja huomanneet
sen paljon korkeammaksi. Aina yhdeksännentoista vuosisadan toisen
vuosikymmenen loppuun saakka Chimborazzoa sitten pidettiin maailman
korkeimpana kukkulana, kunnes Himalajan huiput olivat yhdeksännentoista
vuosisadan alkupuolella tulleet mitatuiksi.
Maanpinnan korkeussuhteitten merkitseminen karttaan alkoi vihdoinkin
edistyä entisestä kaavamaisuudestaan. Vanhoissa kartoissa vuoristot
yleensä kuvattiin kukkulariveiksi, jotka piirrettiin siten, kuin olisi
piirtäjä niitä tasangolta katsellut. Kahdeksannentoista vuosisadan
keskivaiheilla vuoristoita alettiin esittää ylhäältä päin nähden. Ne
kuvattiin pitkäveteisiksi jonoiksi, ja keksittiin keinoja rinteitten
kaltevuuserotuksienkin ilmaisemiseksi. Jo Homannin kartastossa on
käytetty varjostusviivoja, »schraffeja», mutta vasta J.G. Lehmann
(1765—1811) antoi varjostusviivoille matemaattisen sisällyksen.
Jos kartan piirtäjä ajattelee olevansa ilmassa kartan päällä, niin
näyttävät maiseman rinteet sitä tummemmilta, kuta jyrkemmät ne ovat.
Kuta jyrkempi rinne, sitä paksummilla varjostusviivoilla Lehmann ne
siis ilmaisi, antaen kullekin paksuudelle tarkan matemaattisen arvon.
Tämä korkeusesitys on yhä vielä kartastoissa yleinen.
Vielä tarkemmin, vaikk'ei yhtä kuvaavasti, voidaan maanpinnan
epätasaisuudet kartassa ilmaista samoja korkeuksia yhdistävillä
viivoilla (isohypseillä). Mutta semmoiset kartat edellyttävät tarkkaa
geodeettista yleismaanmittausta, ja semmoista ei kahdeksannellatoista
vuosisadalla vielä ollut olemassa muualla kuin Ranskassa. Dupain-Triel
laati v. 1791 Ranskasta isohypsikartan. Seuraavalla vuosisadalla
tämä menetelmä tuli hyvin yleiseksi, ja meikein kaikki nykyiset
geodeettiset maankartat ilmaisevat pintakorkeudet samojen korkeuksien
kautta kulkevilla punnitusviivoilla. Aate ei kuitenkaan ollut mainitun
ranskalaisen keksimä, sillä jo v. 1728 oli merikartoissa käytetty
samanlaisia viivoja (isobaatteja) syvyyksien ilmaisemiseksi.
Ensimmäinen kohokartta (reliefikartta) valmistettiin Sveitsissä,
niinkuin luonnollista olikin. Sen laati Vierwaldstätter-järven
ympäristöistä Ludvig Pfyffer vv. 1766—1785. Se oli vahasta, mutta
jo samaan aikaan käytettiin paperiainettakin samaan tarkoitukseen.
E. Müller laati Sveitsin vanhojen kanttonien kohokartan. Seuraavan
vuosisadan alkupuolella valmistettiin ensimmäiset kipsiset koko
maapallon kohokuvat sokeain opetusta varten.
Muista karttakuvista mainittakoon, että alettiin piirtää panoraamoja,
etenkin Alpeista. Ranskalaiset Pyreneitten tutkijat valaisivat
esityksiään leikkauskuvilla. Kaupungeista y.m. piirrettiin samanlaisia
asemakaavoja kuin nykyisinkin, hylkäämällä vanha kuvallinen menetelmä.
Erityisiä matkailukarttojakin alettiin jo kahdeksannellatoista
vuosisadalla julkaista.
V. 1670 valmistettiin Japanissa ensimmäinen pallokartta. Euroopassa
laadituista tuli kuuluimmaksi se taidokas, konelaitoksilla käyvä
pallokartta, jonka Toggenburgin Jobst Bürg rakensi.
Yleinen maantiede.
Geologia ja maanpinnan muoto-oppi.
Olemme ennen nähneet, kuinka, jo varhain keskiajan lopulla lausuttiin
oikeita ajatuksia maankuoren rakennuksesta, kerrosten siirtymisestä ja
kivettymistä.
Jo v. 1517 oli Fracastro Veronan kaivausten johdosta koonnut
geologisia kivettymiä, ja niille annettiin nimiä, jotka vielä tänä
päivänä ovat käytännössä. Toiset niitä luulivat entisten eläimien ja
kasvien jäännöksiksi, toiset luonnon oikuiksi (lusus naturae) taikka
elämänmuotojen alkusiemeniksi taikka omituisiksi kivimuodostumiksi
(lapides sui generis).
Tanskalainen Steno (Steensen), Paduan yliopiston anatomian professori,
julkaisi v. 1669 teoksen, jossa hän selosteli liettymäin syntyä,
kivettymien (fossiilien) syntyä, totesi maakerroksien jaksollisuuden
ja päätti niiden kaltevuuden johtuneen järkkymisistä. Hän päätti
muutamien kallioisten olevan elämää vanhempia. Ajatuksiaan
valaistakseen hän piirsi maankuoren läpileikkauksia. Steno niinikään
havaitsi kidekulmain vakinaisuuden. Vuosisadan lopulla kuulu Wilhelm
Leibnitz lausuili »Protogaeassaan» julki suuria geologisia totuuksia
meren ja maan pinnanvaihteluista, kivettymien synnystä, maankuoren
kerroksien kohoamisesta viistoon ja pystyyn ja erotti toisistaan
vedessä muodostuneet ja tuliperäiset kallioiset. Robert Plot, Oxfordin
yliopiston museonhoitaja, julkaisi v. 1677 300 kivettymän kuvaa, mutta
hän vielä luuli kivettymiä maan salaisen muotokyvyn tuotteiksi. Hänen
seuraajallaan oli jo oikeampi käsitys niistä. Prof. John Woodward,
englantilainen hänkin, julkaisi tietoja kivettymistä, joita hän oli
koonnut kaikkialta maailmasta, ja on ensimmäinen, joka on väittänyt,
etteivät kerrostuneet kallioiset ole paikallisia omituisuuksia, vaan
yleismaailmallinen ilmiö. Kaikkialla maailmassa on veteen laskeutunut
liete aikain kuluessa samalla tavalla joutunut kuiville, kovettunut ja
sitten kohonnut vinoon vaakasuorasta asennosta. Mutta hän luuli niitä
kuitenkin samanaikuisiksi ilmiöiksi, vedenpaisumuksen jäännöksiksi.
Woodward perusti Cambridgen yliopistoon geologian professorinviran,
joka vielä tänä päivänä on voimassa. Hänen maanmiehensä Robert Hooke
sitävastoin v. 1688 opetti, että Englannissa löydetyt kilpikonnain ja
muitten lämpöisten merien eläimien kivettymät edellyttivät ilmaston
muutoksia ja että kivettymistä luultavasti voitaisiin rakentaa
kallioisten ikäluettelo.
J.J. Scheuchzer piirsi geologisia läpileikkauksia luonnosta,
Vierwaldstätter-järven rantajyrkänteistä ja St. Gotthardin vuorisolasta
Via Malan varrelta. Englantilainen John Strachey julkaisi v. 1719
hiilikaivoksien läpileikkauskaavoja suonineen ja kerrossiirroksineen
ja oli jo huomaavinaan jonkinlaisen kerrosjärjestyksenkin, jonka hän
luuli ulottuvan maan keskipisteeseen saakka. Saksalainen J.G. Lehmann
otaksui, että pystyimmät kalliois-kerrokset olivat vanhimmat, jo
luomisen aikuiset, ja että niitten päälle oli alkuvuoren raunioista
kerrostunut nuorempia kallioisia, varsinkin ne, joissa kaikenlaiset
malmi- ja hiilisuonet ovat. Hän erotti primääriset ja sekundääriset
muodostumat. Italialainen Arduino määritteli kivettymäin mukaan näitä
vielä nuoremman tertiäärisen muodostuman. Vuosisadan keskivaiheilla
Pariisin syvänteen runsaat kivettymät herättivät huomiota ja
France Rouelle selosteli ja järjesteli niitä luennoillaan. Kuulu
ruotsalainen kasvitieteilijä Carl Linné oli ensimmäisiä, joka »Systema
Naturae'ssansa» ryhmitti kivekkeet niiden kidemuotojen mukaan.
Buffon kuvitteli luonnonhistoriassaan maapallon alkuvaiheista samaan
suuntaan kuin Leibnitz. Hän otaksui veden ensin peittäneen koko pallon,
mutta sitten osaksi kadonneen maanalaisiin luoliin, jolloin manteret
ja saaret kohosivat merestä. Merenaaltojen ja jokien suuri hävittävä
voima herätti hänen huomiotaan. Sorbonnen jumaluusopillisen tiedekunnan
vaatimuksesta hän kuitenkin peruutti kaikki, mikä oli Mooseksen kirjain
kanssa ristiriidassa.
Ensimmäisen jonkinlaisia vaatimuksia täyttävän geologisen kartan
julkaisi maastaan Jean Etienne Guettard. Hän ensimmäisenä huomasi
Keski-Ranskan nuoret purkautuneet vuorilajit, ja Desmarets v. 1774
julkaisi enemmänkin tietoja Auvergnen sammuneista tulivuorista.
Kivettymiä ja havaintoja kerättiin melkoiset kokoelmat vuosisadan
kuluessa ja siten yhä enemmän karttui aineisto, jonka pohjalle
vuosisadan lopulla geologian varsinaiset perustukset voitiin laskea.
Mineralogian ja petrografian ensimmäinen suurmies oli Abraham
Gottlob Werner (1750—1817), Freiburgin yliopiston vuorikaivosopin
professori. Hän määritteli kotimaansa Saksin kivekkeet ja kallioiset
lukien alkuvuoreen semmoiset kallioiset kuin graniitin, syeniitin,
viheriäkivet, kiille- ja saviliuskeet ja luullen kaikkia niiden päällä
olevia kallioisia vedessä muodostuneiksi. Werner perusti muodostuma-
eli formatio-opin, jonka mukaan eri kallioiset aina seuraavat toisiaan
varmassa ikäjärjestyksessä, siten että vanhemmat aina ovat syvemmällä.
Hän koetti kuitenkin määrätä muodostumani iän vain puhtaasti
mineralogis-petrografisten ominaisuuksien perustuksella, joka oli
mahdotonta. Harhaan häntä johti sekin, ettei hän tuntenut muuta kuin
pienen kotimaansa Saksin geologiset olot, mutta siitä huolimatta teki
niistä yleisiä johtopäätöksiä.
Vasta englantilainen insinööri William Smith v. 1799 määritteli
muodostumain iän niitten sisältämäin eläinkivettymäin mukaan, laatien
koko Englantia käsittävän kerrosmuodostumakaavan.
Vaikk'ei kyettykään selittämään, kuinka kaukaa pohjolasta oli voitu
löytää kivettyneitä palmuja ja Siperiasta elefanttien ja sarvikuonojen
jäännöksiä — vielä Gmelin luuli ja moni muu hänen mukanaan, että ne
olivat sinne eksyneitä, ja Pallas otaksui, että vedenpaisumus oli ne
sinne vienyt — niin oli kuitenkin maankuoren kerrostumisoppi, joka on
niin tärkeä nykyisten pintamuotojen ymmärtämiselle, päässyt varmalle
pohjalle, jolla se sitten yhdeksännellätoista vuosisadalla ripeästi
edelleen kehittyi.
Tasa-askelin kerrosopin kanssa kehittyi vuoristoitten sisällisen
rakenteen selittely. John Mitchell oli osoittanut, että vuoriselänteen
kahden puolen on kapeat saumat kerrostuneita kallioisia kummallakin
puolella samassa järjestyksessä: kuta nuorempi sitä ulompana. Simon
Pallas kuitenkin oli ensimmäinen, joka kivennäisopin kaimalta on oikein
esittänyt vuoriston rakenteen. Hän väitti, että graniitti on kaikkien
vuoristojen ydin. Uralissa se kapeana keskusselkänä tuon tuostakin
kohoaa maanpinnalle, ja graniittiselkää vastaan ovat kallellaan
liuskeet ja sitten kalkkiaiskerrostuma, ja tämän liepeillä ovat
vuorostaan hiekka- ja merkelikerrokset. Pallas otaksui, että vuoristot
olivat maanalaisten voimain kohottamat, mutta samalla hän tunnusti
kerrosten siirroksille suuren merkityksen maanpinnan muotoilussa.
Saussure tuli Alpeilla samaan päätökseen.
Käsitys maan sisustan kuumuudesta oli vanhasta ajasta saakka pitänyt
puoliaan, ja seitsemännentoista vuosisadan lopulla Leibnitz ja
jesuiitta Kircher pitivät tulivuoria tämän todistuksena. Morin oli
jo v. 1612 Unkarin vuorikaivoksissa huomannut, että kuta kauemmaksi
maan uumeniin syvennytään, sitä enemmän lisääntyy lämpötila, mutta
tämä havainto jäi aina 19:nnen vuosisadan alkuun saakka huomaamatta.
Päinvastoin, kun 18:nnen vuosisadan alussa Pariisin observatorion
kellareissa huomattiin alati sama lämpötila, niin luultiin sen
vallitsevan kaikkialla maankuoren sisässä, ja syvemmissäkin
kerroksissa, jonka vuoksi mainittu kellarilämpötila otettiin
lämpömittarin 0 asteeksi. Saussure kiinnitti paljon huomiota kaivoksien
lämpötiloihin ja päätti niitten suuren lämpimyyden johtuvan kaivoksissa
olevien kallioisten »käymisestä». Maapallolla ei muka ole mitään muuta
pysyväistä lämmönlähdettä kuin auringonsäteily.
Tulivuoritutkimuskin pyrki hatarista spekulatioista varmalle
havainnolliselle pohjalle, ja sitä varten varsinkin Italian molempia
suuria tulivuoria, Vesuviota ja Etnaa, perusteellisesti tutkittiin.
Englantilainen diplomaatti Sir W. Hamilton julkaisi v. 1772 koko
Italian tulivuorista ja maanjäristyksistä tutkimuksen, joka oli
pitkällisten ja uutterien havaintojen tulos. Paroni v. Dietrich lausui
julki käsityksensä, että tulivuoret saavat ravintonsa paikallisista
maanalaisista magmapesistä. Hamilton ja hänen kanssaan muut luulivat
purkauksia sähkön aikaansaamiksi. Werner otaksui niitä maanalaisten
palojen ilmauksiksi.
Maanjäristykset kiinnittivät huomiota varsinkin v. 1755 Lissabonin
tuhon jälkeen. Koottiin paljon luotettavia havainneita ja sitä
varten rakennettiin erilaisia heilurikojeita (1784). Toiset luulivat
maanjäristyksiä sähkövoimain mullistuksiksi ja miettivät niiden
torjumiseksi samanlaisia johdattajia, kuin Franklin oli keksinyt
ukkosta vastaan.
Ennenkuin opittiin tuntemaan verkalleen tapahtuvat maankuoren
kohoamiset ja vajoamiset, pidettiin kaikkia kerrosten järkkymisiä ja
siirroksia maanjäristyksien aikaansaamina.
Saussurelle selvisi alppivaelluksilla juoksevan veden valtava uurtava
ja täyttävä voima ja sen merkitys maanpinnan reliefiin. Toiset tutkivat
laaksojen muodostumista jokien toimesta. Varsinkin italialaiset,
joiden maassa suoritettiin paljon perkkauksia, kiinnittivät huomionsa
jokien työhön. Selitettiin vuorenrepeämiä ja maanvieremiä, tutkittiin
vuoripuroja ja ehdotettiin keinoja niiden hävityksien ehkäisemiseksi.
Luolia käsiteltiin etupäässä arkeologisina säiliöinä, mutta samalla
jo kiinnitettiin huomiota niiden fyysillisiin ja geologisiinkin
seikkoihin, tippukiviin y.m. Tällä aikakaudella vielä kummitteli
keskiaikainen luulo, että muka kaikki lähdevesi oli maan hiussuoniin
suotanutta merivettä, joka oli matkalla menettänyt suolaisuutensa.
Mariotte y.m. kuitenkin jo esittivät nykyisen käsityksemme, että
lähdevesi on maahan tunkeutunutta sadevettä, joka läpäisemättömän
kerroksen kohdattuaan juoksee sitä pitkin, kunnes kerroksen
leikkauskohdasta pulppuaa maanpinnalle.
Horace Benedict de Saussure (1740—1799), Geneven yliopiston professori,
oli ensimmäinen, joka kävi Chamonixissa, Mont Blancin juurella olevassa
kylässä, ja teki sen luonnonkauneuden tunnetuksi matkailijoille. Hän
lupasi tällöin (1760) palkinnon sille, joka ensimmäisenä kiipeisi Mont
Blancin kukkulalle. Siihen saakka ei kenkään ollut sillä käynyt. Kun
ei ketään haluttanut lähteä niin vaaralliselle retkelle, niin teki hän
itse v. 1785 yrityksen, pääsemättä kuitenkaan kukkulalle saakka. V.
1786 Balmat erään toisen Chamonixin oppaan keralla päätti valloittaa
Mont Blancin, ja tällä kertaa yritys onnistui. V. 1787 Saussure
kolmantena nousi vuorelle. Hän teki monia kymmeniä muita alppiretkiä
ja vietti joskus viikkokausia korkealla ikuisen lumen seuduissa. Hän
julkaisi tutkimuksistaan tieteellisen matkakertomuskokoelman, jota
syystä voimme sanoa alppitutkimuksien Odysseiaksi.
Saussuren mielestä Alpit tarjosivat mitä parhaan tilaisuuden maan
muodostushistorian tutkimiseen. Ei kukaan ennen häntä ollut siihen
määrään syventynyt niiden geologiaan. Kerrosten kalttoutta, kallioisten
kokoomusta, kivettymiä ja kivekkeitä hän tutki mitä perusteellisimmin.
Hän teki m.m. sulatuskokeita saadakseen selville kallioiden synnyn.
Saussure oli täydelleen perehtynyt aikansa kemiaan ja käytti
sitä kivennäisten, veden ja ilman hajoittamiseen. Ilmastollisia
havaintoja varten hän kuljetti ilmapuntarin ja kiehutus-lämpömittarin
korkeimmillekin vuorenkukkuloille ja määräili ilmakehän suhteellisen
kosteuden eri korkeuksissa, sen lämpötilan, auringon säteilyn tehon,
ilman kokoomuksen ja sen läpinäkyväisyyden. Hän tutki maaperän
lämpötilat niin syvälti kuin suinkin sai lämpömittaritankonsa
kaivetuksi, jokien, jäävirtain ja järvien uomat, olot ja lämpötilat.
Hän kokeili kaikenlaisilla kosteusmittareilla ja piti hiusmittaria
parhaana. Itsekin hän keksi monta konetta, kuten magnetometrin,
syanometuin taivaan sinisyyden ja diafanometrin ilmakehän
läpikuultavuuden arvostelemiseksi, anemometrin (tuulimittarin)
ja eudiometrin ilman puhtauden määräämiseksi. Lämpömittaria hän
sovellutti moneen tarkoitukseen. Ilman lämpötilaa hän mittasi
lämpömittarilla, jossa oli ohutseinäinen nuppu ja jota joko pidettiin
varjossa taikka kieputettiin nauhasta. Kieputus-lämpömittarista hän
muodosti haihdutusmittarin pistäen nupun märkään sienen kappaleeseen
ja kieputtaen sitä ympäri määränopeutta määrätyn pitkän säteen
päässä. Maaperän ja syvän veden lämpötiloja tutkiakseen hän kietoi
lämpömittarin ympärille huonoja lämmönjohtajia, niin että ne
toimivat hyvin hitaasti ja sangen kauan saattoivat pysyä samalla
lämpöerotusasteella. (Maksimi- ja minimitermometrit vielä odottivat
keksijäänsä). Näillä kojeilla hän todisti, että syvien järvien —
kuten Lac Lemanin — pohjavesi pysyy sangen kylmänä vuoden umpeensa,
ja että vuotuinen lämpöaalto kuudessa kuukaudessa tunkeutuu 30 jalkaa
syvälle maahan. Saussure käsitti korkeimpain asemapaikkain erinomaisen
tärkeyden ilmatieteelle, ja hän toimitti, missä se suinkin oli
mahdollista, yhdenaikaisia jatkuvia lämpöhavaintoja eri korkeuksissa.
Enimmän Saussure sai aikaan geologian alalla, ja vaikka hänen
teoreettiset mielipiteensä — hän oli »neptunisti» — olivatkin sangen
nurjat, niin edisti hänen työnsä kuitenkin suuresti tätä tiedettä.
Hänen varsinainen alansa oli kuitenkin kasvitiede, ja tietysti Alppien
kasvistonkin, samoin kuin eläimistönkin, tuntemista hänen uutterat
tutkimuksensa hyödyttivät.
Sangen monipuoliset olivat siis jo 18:nnen vuosisadan jälkipuolella
fyysillisen maantieteilijän näköalat ja havaintokeinot.
Dyynien muodostumista koetettiin selittää ja v. 1776 esitettiin keinoja
niiden kiinnittämiseksi. Valtamerien saarien muodostuminen herätti
Forsterin uteliaisuutta hänen Cookin keralla purjehtiessaan. Hän
aavisti, että korkeat ja matalat saaret ovat eri tavalla muodostuneet,
ja matalat pian huomatuinkin korallien rakentamiksi.
Näin olivat pintamuoto-opin, geomorfologian, kaikki haarat jo alulla.
Geologian harrastus oli 18:nnen vuosisadan jälkipuoliskolla jo
niin yleinen ja tieteelliset vakaumukset siksi perustellut, että
niistä käytiin ankaria tieteellisiä taisteluita. Kataklysmikot
väittivät, että maanpinta on saanut reliefinsä muutamien suurien
mullistuksien kautta, aktualistit taas pitivät muutoksia verkalleen
ja pitkien aikojen kuluessa tapahtuvina. Jälkimmäisen suunnan
perustaja oli skotlantilainen lääkäri James Hutton (1726—1797), joka
muodosti liettymäopin ja myös valaisi purkautuneiden vuorilajien ja
kidemäisten liuskeitten syntyä. Vielä paljon suurempi ja kiihkeämpi
oli plutonistien ja neptunistien riita. Plutonistit väittivät
kaikkia purkautuneita kallioisia tuliperäisiksi, neptunistit taas,
joiden oppi-isä oli Werner, kaikkia alkuvuoren päällisiä kallioisia
vesiliettymiksi. Nämä oppiriidat peri kaikessa katkeruudessaan
yhdeksästoista vuosisata.
Magneettiset voimat.
Seitsemännentoista vuosisadan suurissa maantiedeteoksissa jo tavataan
paljon tietoja kompassin poikkeumasta eri seuduilla, mutta nämä tiedot
eivät vielä olleet niin täsmällisiä, että niitten avulla voitaisiin
laatia poikkeumakartta vuodelle 1600, havainnontekijät kun eivät
arvanneet ilmoittaa havaintovuotta. Vasta 1612 lontoolainen Gunter
huomasi, että samoja poikkeumia yhdistävät viivat muuttavat paikkaansa.
Magneettineulan osoitusten vaihtelut kävivät entistä
ymmärrettävämmiksi, kun Halley viivoilla (isogoneilla) yhdisti kaikki
semmoiset paikat pallokartassa, joissa neulan poikkeumat (deklinatiot)
ovat samat. Ensimmäiset magneetin kallistumaa (inklinatiota) esittävät
kartat laati ruotsalainen J.E. Wilke 1768. Magneettisen voiman
suuruuttakin ruvettiin 18:nnen vuosisadan lopulla mittaamaan Havaittiin
niinikään magneettineulan osoitusten vuorokautinen ja vuodenaikain
mukainen vaihtelu. Celsius ja Hjorter keksivät Upsalassa magneettiset
myrskyt ja englantilaisen Grahamin avulla saivat 1741 selville, että
ne eri maanpaikoissa tapahtuvat samalla haavaa. Vielä he huomasivat,
että nämä myrskyt käyvät revontulien edellä, ja jonkun vuoden kuluttua
näistä häiriöistä ennustettiin revontulia.
Cook oli ensimmäinen, joka näki eteläisen napataivaan revontulet vuonna
1773.
Toiset luulivat revontulia voimallisiksi jääheijastuksiksi, toiset
palamiseksi. Halley oli ensimmäinen, joka otaksui niiden olevan
sähkömagneettisia ilmiöitä. Koetettiin jo mittauksilla saada selville
revontulien korkeuskin.