Владимир Губарев - Космические мосты
Ученые разделились на два лагеря.
На основании своих расчетов И. Ньютон доказывал, что Земля сплюснута у полюсов. Его поддерживали немногие. Большинство ученых склонялось к мысли, что наша планета, напротив, вытянута к полюсам и по форме напоминает куриное яйцо. Многие, аргументируя эту точку зрения, утверждали: «Все живое происходит из яйца». Поборников «теории яйца» не смущало даже то, что астрономы видели в телескопы: Юпитер сжат у полюсов.
Спор затянулся на 50 лет. От его разрешения зависела судьба «краеугольного камня» науки XVIII века - закона всемирного тяготения. Справедлив он или нет? Давно скончался «виновник всех бед» - Рише. И. Ньютон стал глубоким старцем, а спор все не угасал. Стали измерять длину градуса в различных районах Франции. Измерения оказались настолько противоречивыми, что с успехом подтверждали то ту, то другую теорию.
Наконец, парижская Академия наук отважилась на решительный шаг, снарядив научные экспедиции по измерению двух меридианов - на юге и на севере. Одну из них возглавили академики Годэн, Буге и Лакондамин, другую - Мопертюи. Первая направилась в Перу, вторая - на границу Финляндии и Швеции.
Через год северная экспедиция вернулась на родину. Ее измерения, проведенные с большой для того времени точностью, подтвердили, что длина градуса на севере на 737 метров больше, чем во Франции. Земля оказалась сплюснутой!
Через девять лет возвратилась и южная экспедиция. Градус в Перу оказался на километр короче, чем в Скан-I. Мопертюи писал: «Если мы вычертим карту, построив ее по тем градусам, которые даны в таблице Кассини для Земли-лимона, а потом окажется, что та имеет форму, предписанную Ньютоном, то на ширине Тихого океана близ экватора эта карта даст ошибку в 300 километров. А разве мы не слыхали о множестве кораблекрушений, происшедших из-за гораздо меньших ошибок?»
Работа экспедиций послужила началом интенсивных измерений нашей планеты, продолжающихся до сего времени.
Когда Земля считалась круглой, все казалось просто. Можно было, сидя в кабинете, нанести на планету градусную сетку. Но Земля оказалась сплюснутой, и её предстояло измерить. Для этого пришлось выйти из кабинета и пройти с «аршином» в руках по земной поверхности, по крайней мере там, где возможно.
Сорок лет измерял дугу от Дуная до Северного Ледовитого океана выдающийся русский астроном Б. Струве. Результатами работы, проведенной в середине прошлого века, геодезисты пользуются до сегодняшнего дня.
Широко велись градусные измерения и в Западной Европе, Азии, Америке. Многочисленные экспедиции отправлялись в джунгли, пересекали материки, скитались в африканских пустынях. Отчетами об их работе зачитывались, как увлекательными приключенческими романами. Ученые заново открывали Землю.
С первых же лет Советской власти в Советском Союзе широко развернулись геодезические работы. К 1940 году было измерено около 100 тысяч километров! меридианов и параллелей.
По работам русских и зарубежных ученых стало возможным более точно представить форму Земли. Ещё в 1910 году американец Д. Хейфорд вычислил размеры земного эллипсоида. Они были приняты всем миром! Но поскольку показатели различных геодезических исследований все-таки несколько разнились, член-корреспондент Академии наук СССР Ф. Красовский заподозрил, что выводы его американского коллеги несколько ошибочны. Несмотря на то, что большая часть земного шара - океаны и труднодоступные места - не была промерена, Ф. Красовский совместно с А. Изотовым установили, что расстояние от центра Земли до полюса на 21 километр 382 метра меньше расстояния от центр Земли до экватора. Земля оказалась сжата не так сильно, как предполагал И. Ньютон.
Итак, форма Земли установлена? Ничего подобного! Градусные измерения проведены далеко не везде. Тихий океан, Африка, большая часть Азии, Антарктида и многие другие районы планеты были для геодезистов недоступными.
Двести лет потребовалось для того, чтобы убедиться, что Земля - эллипсоид. Двести лет потребовалось для того чтобы ошибиться, потому что Земля - геоид!
- Этим открытием мы тоже обязаны космонавтике?
- Не торопитесь. Спор о форме планеты только начинался...
В начале века на одном из международных геодезических конгрессов немецкий астроном X. Кюстнер сделал сенсационный доклад. Он заявил, что город Берлин перемещается! «Широта Берлина за несколько лет изменилась на сотые доли секунды», - заявил X. Кюстнер.
И хотя названная величина довольно незначительна (одна секунда равна 30 метрам), сообщение ученого поразило участников конгресса. Еще бы, если за два-три года город передвигается на несколько сантиметров, то как далеко он уйдет через несколько столетий?
Искры «Салюта»-13
Как ученый пришел к потрясшему всех выводу? Он вычислил координаты звезд. Незадолго до него подобную работу проводили русские астрономы в Пулкове. Но когда X. Кюстнер сравнил свои результаты с пулковскими, он удивился - они получились разные! Зная, что русские астрономы вычисляли тщательно и ошибиться не могли, немецкий ученый вновь повторил свои измерения. Нет, и он не ошибся. Оставалось единственное объяснение: в промежуток времени между обоими вычислениями широта Пулкова и Берлина изменилась.
Проверка предположения X. Кюстнера показала, что города предпочитают перемещаться, а не стоять на месте. Необходимо было тщательно следить за этими передвижениями. Кто знает, может быть, они помогут од крыть еще одну тайну нашей беспокойной планеты. Ведь ученые не раз наблюдали, как малейшая ее «причуда» оборачивалась полной неожиданностью...
Землю кольцом опоясали специальные станции, работники которых постоянно следят за изменением широт! Теперь всем ученым известно, что широты постоянно меняются.
Но что происходит с полюсами Земли, теми точками на ее поверхности, через которые проходит воображаемая земная ось? Полюсы, оказывается, тоже не стоят на месте! Они движутся в сторону вращения Земли, вычерчивая замысловатую спираль. Никаких закономерностей в их движении нет. Бывают годы, когда полюсы, словно устав от блужданий, почти неподвижны. А потом неожиданно вновь начинают вычерчивать спираль.
Кажется, будто к одной из сторон земного шара прикреплена гиря, заставляющая его качаться на воображаемой оси.
Что же делается с широтами и полюсами? На Земле происходят грандиозные смещения масс: поднимаются и опускаются материки, под мощным притяжением Луны взмывают вверх океанские волны. Постоянно меняется объем воды в океане, падает снег. Даже распускающиеся листья и вылезающая из земли трава влияют на земную ось.
Одна из основных причин передвижения полюсов - ветер. Так, зимой воздух над Сибирью весит почти в 20 миллиардов тонн больше, чем летом.
Но сильнее всего влияет на полюсы Солнце. Имений оно определяет и колебания суши, и состояние атмосферы. Установлена четкая закономерность: чем больше тела посылает Солнце на Землю, тем больше отклоняются полюсы от первоначального положения. Меняются я значения широт. Вот почему «путешествуют» по нашей планете города!
Чтобы окончательно выяснить форму Земли, надо знать какова сила притяжения в каждой точке ее поверхности. Если бы Земля состояла из однородного материала, то сила тяжести в любой ее точке была бы всегда одинакова. Но земная ось колеблется, и центр тяжести Земли «путешествует» по ее глубинам. Сила земного притяжения меняется в зависимости от количества выпавшего снега в тех или иных районах, от силы муссонов и пассатов, из-за далеко не равномерной работы мощнейшей «приливной станции» - Луны.
И опять (в который уж раз!) ученым пришлось организовывать новые станции - гравиметрические. С помощью точнейшей аппаратуры здесь ведутся ежедневные измерения.
Гравиметрических станций построено много, но в океанах, непроходимых лесах и т. п. их нет. Поэтому определить абсолютно точно форму Земли невозможно и гравиметрическими способами. Теоретические же методы расчета формы планеты не обладают достаточной точностью, особенно для нужд космонавтики.
Выводить в космическое пространство искусственные спутники Земли нужно с ювелирной точностью. Огрехи, довольно частые здесь, случаются из-за незнания точной формы нашей планеты. Так, ошибка на десятые доли градуса уведет космический корабль на много сотен километров в сторону от Венеры. До сих пор легче вычислить точные координаты тела в космосе, чем на поверхности Земли, и это одна из причин того, почему автоматические межпланетные станции стартуют с орбиты искусственного спутника Земли.
Форму планеты легче определить со стороны. Пока не было искусственных спутников Земли, ученые использовали единственный естественный - Луну, изучая ее движение.
Луна находится сравнительно недалеко от Земли, поэтому чутко реагирует на изменение сил земного притяжения. С помощью Луны можно проследить не только неравномерное движение Земли вокруг своей оси, но и распределение масс на нашей планете. Из-за того, что Луна по-разному притягивается отдельными сторонами земли, путь ее искривляется. Лунная орбита напоминает ухабистую дорогу. Чем больше «выбоина», тем сильнее земное притяжение. Глубина «рытвин» довольно разная, и с помощью точных астрономических инструментов измерять их уже можно. Когда Земля наклонена к Луне полюсом, сила притяжения уменьшается. На основании этого советский астроном К. Баев установил, что экваториальный радиус почти на 1/300 короче полярного.
