Земля — шар, Земля вертится — вот два капитальных, важнейших факта, с установления которых началась наука о Земле.

 

Открытия эти дались нелегко. Взять, например, форму Земли. Ведь до самого последнего времени мы не могли увидеть шарообразность Земли в натуре, мы понимали умом опыт с исчезающим за горизонтом парусником, мы привыкли к виду школьного глобуса, но это все не было реальным представлением об огромном шаре, окутанном дымкой атмосферы, с резкой линией восхода или заката, черной тенью бегущей от тропика и до тропика с востока на запад. Такой — реальной, огромной, шарообразной — увидели Землю лишь наши славные космонавты, такой запечатлена она теперь на многих цветных снимках из Космоса.

 

Столетия прошли, пока на точные карты легли очертания материков, рек, горных хребтов. Сейчас поверхность суши известна довольно хорошо, и никогда не будет открыто ни гор выше Джомолунгмы, ни новых наземных хребтов или крупных рек. Скоро будет завершена и картографическая съемка Антарктиды. Но ведь суша составляет только около одной трети всей поверхности Земли. На нашем языке вся планета называется «Земля», но если смотреть по справедливости, то название «Океан» подошло бы здесь куда больше. Но вот поверхность твердой Земли в океанах известна еще очень плохо. Еще сегодня можно найти в океане пространства в несколько сотен тысяч квадратных миль, на которых не сделано ни одного промера глубины!

 

Но все же в общих чертах мы представляем себе форму земной поверхности. Сейчас это может вызвать улыбку, но в XVII веке несколько десятилетий, то затухая, то разгораясь, велся великий спор: сплюснута ли Земля, как мандарин, или вытянута вдоль оси вращения, как лимон? Две знаменитые экспедиции Французской академии наук отправились в путь: одна поближе к экватору, в Перу, другая как можно дальше на Север, в Лапландию. Их задачей было измерить длину участка земного меридиана.

 

Еще Эратосфен, о котором мы упоминали, измерил длину окружности земного шара и вычислил радиус Земли. Эратосфен знал по рассказам, что в день летнего солнцестояния в африканском городе Сиене (теперь Ассуан) Солнце в полдень освещает дно глубокого колодца и, значит, стоит в зените. Он измерил высоту Солнца в полдень этого дня в родной Александрии и произвел простой расчет: высота Солнца в Сиене — 90°, в Александрии — 82°8^/, расстояние по прямой дороге из Александрии в Сиену — АС = 5000 стадий (стадия — античная мера длины, равная примерно 160 м). Отсюда, как легко сообразить, длина окружности земного шара равна:

 

 

В измерениях Эратосфена ошибки измерения угла а и совсем уж неточно оцененного расстояния АС
благодаря случайности взаимно компенсировались, и он получил неожиданно близкую к истине цифру. Но, конечно, для того чтобы решить задачу о форме Земли, такие измерения не годятся.

 

Экспедиции Ла Кондамина в Перу и Мопертюи в Лапландию прошли десятки километров, строя точную сеть треугольников. Дело в том, что благодаря применению оптических инструментов до самого последнего времени измерять углы между направлениями на две точки из третьей на поверхности Земли было гораздо легче и точнее, чем измерять расстояние между этими точками. Поэтому точной мерной проволокой или специальными жезлами измеряли одну сторону треугольника, а дальше мерили только углы и по правилам тригонометрии вычисляли длину остальных сторон. К первому треугольнику пристраивали второй, третий, и наконец целой полосой триангуляции (триангль — треугольник) охватывалось значительное расстояние.

 

В наши дни триангуляцией покрыта большая часть обжитой территории суши. На смену мерной проволоке пришли радио- и светодальномеры, работающие на принципе интерференции волн. А большие расстояния на Земле несколько лет назад опять стали измеряться треугольниками — только одна из вершин этих треугольников оказывается уже не на Земле, а в небе — это спутник, одновременно наблюдаемый на фоне неподвижных звезд из нескольких точек земной поверхности. Фотографирование спутника с точным отсчетом времени в наши дни позволяет измерить расстояние там, где никак не построишь триангуляционную сеть: так связаны точными измерениями Гавайские острова и Северная Америка, Северная Америка и Европа, Южная Америка и Африка.

 

А как же форма Земли? Ну что ж, измерения французских экспедиций показали, что в Перу длина одного градуса дуги на несколько сотен метров меньше, чем в Лапландии. Очевидно, у полюса кривизна земной поверхности меньше, и, значит, Земля сплюснута у полюсов. Полярный радиус Земли, по новейшим данным, равен 6 356,863 км, экваториальный — 6 378,245 км, средний — 6371 км. Это означает, что окружность Земли по меридиану равна 40 008 км, а объем твердой Земли составляет 1,083*10¹² кубических километров.

 

Как это часто бывает в науке, полученный результат относительно формы Земли сразу же привел к выводам совсем в другой области. Земля сплюснута вдоль оси вращения — это не случайно. Ее сплюснули, вернее, растянули ее экваториальную зону центробежные силы вращения. Но одно дело, если мы будем вращать упругий шарик, и другое — если придать вращение шарику из пластичной массы. Значит, по величине сжатия у полюсов можно судить о состоянии вещества внутри Земли! Много позже, уже в XX веке точные измерения сплюснутости Земли позволили получить важные сведения о степени упругости и пластичности Земли. Мы еще вернемся к этому вопросу, когда познакомимся ближе со строением самых глубоких земных недр.

 

Начиная с XVII века точные градусные измерения повторялись все чаще и охватывали все большие пространства. И тут ученых ждали сюрпризы. Земля не хотела влезать в простую геометрическую схему. Речь уже не шла о том, чтобы описать единой формулой всю поверхность Земли, с горными хребтами и океанскими впадинами. Ученые взяли воображаемую поверхность, которая получилась, если бы океаны залили всю Землю, и пытались уточнить форму этого «уровня моря». Это воображаемое тело получило специальное название «геоид», то есть «тело в форме Земли». Оказалось, что геоид — очень сложное по форме тело, отличающееся от эллипсоида вращения большими вздутиями и понижениями, буграми и впадинами. Причина могла быть только одна: разные участки земных недр различаются по своей плотности и, следовательно, по массе. Неравномерное притяжение внутренних масс и создает неравномерности уровня моря на поверхности Земли. Эти неравномерности невелики, и на огромных пространствах неправильности формы измеряются всего метрами или десятками метров, но эти неправильности во весь голос говорят о самой тесной связи поверхности Земли и ее недр, о действии сложных сил внутри Земли. Так мы неизбежно приходим к необходимости изучения земных недр даже в тех случаях, когда речь идет всего лишь о составлении точных карт земной поверхности. Но прежде чем двинуться дальше, нам надо разобраться в том, какие же силы действуют в нашей Земле, или, говоря другими словами, какие физические поля определяют ее строение и развитие.

Найти на unnatural: Форма Земли