Коллектив авторов - Маленькие рассказы о большом космосе
Таинственная планета
Земля… Планета довольно знакомая. И загадочная. Достижения человечества — всегда новые знания и новое незнание. Такое, о котором прежде и не задумывались…
Высчитали: длина окружности меридиана 40 008 550 метров. Точность огромная? Как сказать…
Пока нет еще большей, мы не можем совершенно точно определить форму земного шара. Ибо Земля не шар, а геоид. Насчет же геоида — разговор особый…
Более точные измерения — только со спутников, из Космоса!
Площадь Земли — 510 миллионов квадратных километров. 149 миллионов (29,2 процента) — суша. Прочие — океаны. В одном Тихом океане уместятся все материки. Тут уж как будто все ясно!
Все — за исключением пары мелочей:
Почему так мало суши?
Почему бо´льшая ее часть — в северном полушарии, так что в старину были уверены в существовании громадного южного материка («иначе планета перевернется»)?
Гора Джомолунгма (Эверест) — на 8882 метра выше уровня моря. Марианская впадина Тихого океана — на 11 тысяч метров ниже уровня моря.
Отчего горы? Отчего впадины?
Горообразование только от внутриземных сил или также от космических?
Отчего вдруг наступают оледенения?
Здесь земная наука легче отвечает на вопросы «что?», «где?», «когда?», чем «почему?» да «отчего?».
Глубины океанов известны не намного лучше марсианских морей. Глубины «твердой земли» — как далекие галактики. Когда же начались космические полеты, выяснилось, что мы очень переоценивали наши знания и о земной атмосфере: достаточно того, что плотность ее на высоте нескольких сот километров оказалась больше предполагавшейся примерно в 10 раз!
Со стороны виднее… С Луны или Марса кое-что земное заметнее. Тайна магнитного поля Земли зарыта глубоко под ее корой… У Луны обнаружено слабое магнитное поле. Ответ задачи — на Марсе, Веке-ре и других планетах.
Жизнь… Земля получает 54 с тридцатью тремя нулями эргов солнечной энергии в год. 55 процентов идет в атмосферу, почву, растения, живые организмы, 45 процентов улетучивается обратно. Этого достаточно, чтобы в атмосфере, воде и в земной коре поддерживать существование свыше 2 миллионов видов животных, полумиллиона видов растений, а также 3 миллиардов разумных существ.
Многочисленных загадок земной жизни (не говоря уже о проблеме космических пришельцев) касаться не будем; решение многих — космическое…
Она стала много меньше, чем была прежде, наша Земля. Прежде — объезд за много лет. Теперь — около 90 минут.
Она покажется еще меньше с Луны, Марса, Венеры.
Но всегда верна будет песня, зазвучавшая в Космосе августовским днем 1962 года:
Ни одна планета
Не ждет нас так, как эта,
Планета дорогая
По имени Земля.
Геоид — это геоид
Невежество — понятие относительное. Лет четыреста тому назад люди были уверены, что Земля плоская и покоится на трех китах. Всех несогласных тащили на костры, поэтому их было немного. Лет через сто уже безнаказанно можно было убеждать окружающих, что Земля — шар. Прошло немного времени, и снова стали преследовать за это убеждение. Конечно, на кострах уже не жгли. Но школьник, назвавший Землю шаром, немедленно наказывался двойкой. Прилежные бойко барабанили: «Земля — это эллипсоид вращения, она похожа на шар, сплюснутый у полюсов». Мол, в те времена, когда Земля была совсем еще юной и ее кора мягкой и податливой, гигантская центробежная сила растянула планету и как бы сжала мощными руками у полюсов.
А Земля спокойно выслушивала эти речи: она-то знала, что она даже и не эллипсоид. И действительно, уточнения формы планеты следовали одно за другим. Да, Земля не точный эллипсоид, а более сложное тело. Тогда решили форму Земли назвать геоидом. Не правда ли, странно звучит фраза: Земля имеет форму геоида… В точном переводе это означает: Земля имеет форму Земли. Физики, дабы не выдумывать нового названия, решили: пусть Земля имеет землеобразную форму.
Вообще-то ученых не так уж интересует сама форма земной поверхности. Куда важнее для них знать «форму» земного притяжения. Знать, как оно изменяется в разных точках планеты, а значит, видеть сквозь землю. Видеть железную руду, минералы, нефть.
А корабли-спутники, мчащиеся по волнам земного притяжения? Их штурманам просто необходимо знать лоцию тяжести. Но спутники не остаются в долгу. Изучая их движение, еще лучше узнаем, как притягивает их планета и как она выглядит. Меняются представления о форме Земли, не меняется только название: геоид остается геоидом.
Ограничивающий взор
По-гречески — «горизонт». Эта обманчивая линия тысячелетиями сбивала с толку людей, думавших, что Земля имеет форму плоского диска. Туда, на край света, помещали тридесятое царство, и обитель блаженных, и столбы для небесного свода, и ворота, через которые Солнце выходит для прогулок по небу. С отчаянной решимостью устремлялись через океан полинезийцы «к туманному неясному горизонту, который вечно убегает, вечно надвигается, который вселяет ужас, за который еще никто не проникал…».
Любознательные греки, утверждавшие, что по вечерам можно слышать, как шипит горячее Солнце, опускаясь за горизонтом в океан, не рискнули отправиться туда. Впрочем, уже в VI веке до нашей эры, Пифагор заговорил о шарообразности Земли, высказывалась мысль, что отправляться некуда — у Земли нет конца и края, а есть лишь имеющая форму окружности граница того, что доступно человеческому глазу. В астрономии эта граница, до которой можно видеть ровную поверхность Земли, называется видимым, или физическим, горизонтом, от которого отличают математический, или истинный, горизонт — линию пересечения небесной сферы с горизонтальной плоскостью, проходящей через центр этой сферы, то есть обычно через глаз наблюдателя.
По черному глобусу
Где расположен остров Сицилия? Надо плыть по Средиземному морю до Апеннинского полуострова, обогнуть его южную часть, и тогда попадешь на Сицилию. Объяснение длинное и неточное. Моряки отвечают проще: широта — столько-то градусов, долгота — столько. Эти два числа — географические координаты — однозначно определяют точку на земном шаре.
Самые простые координаты — Декартовы. Три перпендикулярные друг другу плоскости, пересекаясь, дают три оси координат. Задаешь три числа — три отрезка по осям, и получаешь точку в пространстве.
А почему координатные плоскости должны быть взаимно перпендикулярными? Пусть между ними будет не прямой угол, а косой. Так появляется косоугольная система координат. А что, если взять не плоскости, а какие-то изогнутые, причудливо извивающиеся поверхности? Они пересекутся по кривым линиям. Это будет уже криволинейная система координат. Вы спросите: зачем нужны эти фокусы? Но ведь без них не было бы современной математики с ее огромными возможностями. Придумано множество различных систем координат: сферические, цилиндрические и прочие.
Для каждой задачи удобна своя система координат. Положение светил на небе определяется координатами небесными. Хотя звезды удалены от нас на разные расстояния, нам кажется, будто они находятся на некотором шарообразном своде, «черном глобусе». Этот свод называют небесной сферой, и мы находимся в ее центре, хотя не испытываем от этого никакой гордости.
Воображаемую сферу мы щедро оборудовали не менее воображаемыми точками, линиями, плоскостями. Прямо над нами находится точка, именуемая зенитом. Вертикальная линия вниз пересечет сферу в точке, называемой надиром. Захотим (а мы захотим!) — проведем через наш глаз плоскость, перпендикулярную трассе зенит — надир, стянем небесную сферу первым обручем — «истинным горизонтом».
Весь небосвод вращается как одно целое, все звезды описывают круги, и только одна Полярная звезда стоит на месте. Это «полюс мира», а через нее буравит сферу «ось мира». Тут уж мы, безусловно, захотим провести плоскость через наш бывалый глаз перпендикулярно к оси мира и получим второй обруч — «небесный экватор».
Воображаемые точки, линии и плоскости, между прочим, совершенно необходимы для наблюдения небесных «фигур» невыдуманных. У каждой звезды своя небесная «широта» и «долгота». В горизонтальной системе координат «широта» — это высота, угол между направлением на светило и горизонтом, а «долгота» — это азимут, угол между точкой горизонта, над которой находится небесное тело, и точкой юга. В экваториальной системе широта (или прямое восхождение) — угол звезды над небесным экватором. Меридианы (круги склонения) пройдут через полюс мира перпендикулярно к мировому экватору. Склонение измеряется в градусах. В сторону Северного полюса мира — со знаком плюс, в сторону Южного — минус. А прямое восхождение — в часах, минутах, секундах (из расчета: 360°=24 часам).
