Борис Ляпунов - Неоткрытая планета
И вертится шар — за днями день, за годом год, за оборотом оборот…
* * *Шар, шар, шар… Сколь сильна привычка! А ведь еще два века назад Исаак Ньютон доказал, что жилище наше вовсе не шар, потому что планета сплюснута у полюсов. Он вычислил, на сколько, и нарисовал фигуру Земли: не сфера — эллипсоид, который получится, если эллипс вращать вокруг малой оси.
Но английскому математику возразили французские геодезисты. Начали измерять длину дуги одного градуса меридиана на севере Франции и на юге. Получилось совсем не то, что следовало ожидать: «северная» дуга оказалась меньше «южной».
Между тем к экватору, южнее, где шар не сплюснут, кривизна должна быть больше, дуга же короче. Все наоборот. Ньютон ошибается, и французы устроили ожесточенную перепалку с теми, кто его защищал.
Спор мог решить только опыт. Отправили экспедиции на север и экватор да заодно сделали новый промер под Парижем. Правота Ньютона подтвердилась блестяще. Дуга менялась именно так, как предписала теория.
Однако, установив форму, ученые тогда еще не определили размеры бывшего шара. Спор уступил место работе, которая длилась ни много ни мало полтораста лет и не закончена до сих пор.
Да и могло ли выйти иначе! Кропотливые измерения делались астрономо-геодезической службой разных стран. Пользуясь собранным скопищем цифр, ученые пытались затем построить наиболее подходящую фигуру. Увы, в арсенале геометрии идеального кандидата все-таки не нашлось.
Если бы найти какой-нибудь другой способ — поточнее! Когда прорыв в мировое пространство стал явью, тотчас же обратились к спутнику, который движется по орбите, зависящей от свойств самой Земли.
Сила тяготения и форма планеты связаны между собой. Тяготение же определяет орбиту. Вот так, идя обратным порядком, можно от формы орбиты добраться до формы Земли.
Изменчива орбита спутника, изменчива и его скорость. За это можно ухватиться. Скорость меняется потому, что Земля сжата у полюсов. «Полярный» радиус меньше «экваториального», различно и притяжение, которое зависит от расстояния до центра Земли. Над полюсами оно меньше, и спутник движется быстрее. Если выяснить, на сколько быстрее, узнаем, как сильно сплюснута планета.
Для того чтобы по данным геодезистов рассчитать, на сколько сжата Земля, ученым потребовалось много лет упорной работы. И всего несколько месяцев наблюдений за искусственными спутниками плюс еще несколько недель на обработку наблюдений решили эту задачу, и притом гораздо точнее.
Но работа должна продолжаться. Легким путь не будет и очень коротким тоже, хотя для него, конечно, и не потребуется полутораста лет. Не один, не два — множество спутников должно исчертить небо над планетой, чтобы как можно точнее узнать истинную форму Земли.
Надо послать искусственные луны в облет экватора, а также северной и южной полярных областей. Надо заставить их пролететь над разными континентами, двигаться в сторону вращения земного шара (теперь скажем лучше — геоида, от слова «гео» — Земля), либо наоборот. Наконец, надо вынести орбиту повыше, туда, где следы атмосферы не помешают полету, — тогда с влиянием торможения не придется считаться.
И пусть проделают наши небесные землемеры тысячи, десятки тысяч витков. Только так нам удастся обмерить Землю из космоса со всех сторон, только тогда выяснятся истинные очертания планеты, на которой мы тысячелетия живем и которую тем не менее плохо еще знаем.
Это в наших возможностях даже сегодня.
Обороты, сделанные маленькими «сателлитами», которые запущены в разных странах за последние годы, становится все труднее считать. Среди них есть «старички», прожившие по нескольку лет.
Есть рекордсмены — они забрались так далеко, что жизнь их продлится целых два века!
Электронно-счетным машинам хватит работы. Каждый новый виток будет добавлять крупинку в гору цифрового сырья, и с каждым новым расчетом, шаг за шагом, Земля будет обретать в наших глазах свою подлинную форму.
Уже сделаны первые, хотя и скромные шаги. Картина проясняется и в то же время становится все более сложной. Мы действительно живем на эллипсоиде, хотя вернее было бы сказать, что фигура Земли его лишь только напоминает. А новые наблюдения за спутниками говорят уже иное: планета не сплюснутый шар — она похожа на грушу. Если разрезать ее по экватору, то не получится одинаковых половинок.
Ученые попытались рассчитать, что представляет собой экватор. Он круглый?
Нет, и здесь оказалась ошибка — вместо окружности тут получился эллипс.
Между его большим и малым радиусами разница в сто метров. Средний же, по данным десятков тысяч наблюдений (да, это не оговорка — 46 500!) со спутников, оказался равным 6378,169 километров. Ошибка в ту или иную сторону здесь не превосходит всего восьми метров.
Так известный с давних времен шар превратился в конце концов в грушу. Но и это слово не последнее. Новейшие наблюдения показывают, что и груша — сравнение не совсем удачное, что подобрать точную аналогию, очевидно, не удастся. Вот насколько сложна и неправильна форма Земли!
Спутники обнаружили и впадины, и повышения по сравнению с тем стандартом — эллипсоидом (геоидом), которого придерживались раньше. В Азии, например, есть понижение, в Европе и Австралии, наоборот, повышение, у Южного полюса — впадина. Западное полушарие почти не отклоняется от принимавшейся нормы. Почему? Этого пока не знают. Геодезическим спутникам придется еще потрудиться. Их будут запускать на очень высокие орбиты, устроят на них освещение — превратят в небесные светлячки, чтобы легче было наблюдать.
Кстати, опыт запуска «мигающих» спутников уже есть. На спутнике устанавливали лампы-вспышки, дававшие яркий свет (в полтора миллиона свечей!). С Земли фотографировали эти световые отметки на орбите. Так положено было начало точнейшим геодезическим измерениям планеты — вне планеты.
И в будущем удастся еще точнее провести измерения, узнать, где и как меняется гравитация, сила тяжести на планете. Первые наблюдения показали, что есть места с пониженной гравитацией, они там, где в океанах проходят срединные хребты. Но есть и области усиленной гравитации. Почему? Опять-таки это пока неизвестно.
Геодезисты на небе тогда помогут геологам, расскажут новое и о глубинном строении Земли и, в частности, дополнят наши знания об океанском дне, о Земле, оказавшейся и снаружи столь сложной формы.
Форма формой, но и еще иную, казалось бы, давно решенную задачу надо теперь все-таки заново решить. Географические карты придется тоже подвергнуть пересмотру. Как же так? Карты, составленные кропотливым трудом поколений географов, неточны?
Разумеется, их не стоит выбрасывать в корзину. Верой и правдой они служили плавающим и путешествующим всех времен и народов. И все-таки точные карты созданы только для какой-то части земной суши. На Земле осталось еще немало белых пятен, если иметь в виду подробные, а главное, точные карты.
Не найдут ли космические географы каких-либо погрешностей у своих предшественников, привязанных к поверхности Земли?
С фотоаппаратом, а лучше — с телекамерой на борту спутник заглянет во все, даже самые недоступные уголки. Уж если мы сумели заснять обратную сторону Луны, то Землю заснимем подавно!
Снимки из космоса не откроют, конечно, неведомых материков — как-никак географы прошлого трудились недаром. Но телеглаз подметит то, что ускользало от них до сих пор в сложном, разнообразном земном рельефе.
Вот пример: именно благодаря снимкам со спутников-кораблей определили (сверху виднее!), как геологически устроены Гималаи, что представляет собой Аравийский полуостров. А в будущем космическая фотосъемка поможет выяснить многое о коре — разломах и сдвигах, поможет лучше узнать то общее, что присуще Земле-планете. Отсюда — и прямая польза геологам, разведчикам недр. Ведь пользуются же они в своих поисках аэрофотосъемкой. Теперь в их распоряжении будут и космические фотографы-автоматы.
Уточнятся детали, намного более подробным станет описание лика планеты. Расстояния между материками, размеры островов — словом, все интересующее географов будет обмерено с точностью до метра (быть может, и точнее?). И опыт кое-какой уже есть: со спутников по телекосмовидению передается множество ценнейших снимков — заготовок для будущей генеральной карты планеты Земля.
Чтобы получше рассмотреть нашу планету, хорошо бы убрать на время облака. Но то лишь фантазия, лишь условный прием. Облачный покров от Земли неотделим, и он весьма интересует метеорологов. Им хотелось бы также следить за дрейфом льдов в арктических морях, за грозами и тайфунами, за тем, что творится на суше и на воде, над сушей и над водой. Опять — за помощью к спутнику. Спутники помогут уточнить очертания ледяного покрова Земли. Даже подземные воды и те можно будет искать из космоса по изменениям температуры земной поверхности в районах, где текут скрытые недрами реки.
