Небесный землемер

Но мы рассказали еще не о всех удивительных «способностях» космического землемера. Спутник окажет геодезистам и еще одну услугу: он «измерит» земные глубины, поможет узнать строение недр Земли.

На первый взгляд это кажется совершенно уж невозможным: каким образом спутник, находящийся вне Земли, может, не заглядывая в ее недра, рассказать о том, что творится внутри нашей планеты? Но ведь, прощупывая бугры и впадины поля тяжести, спутник тем самым устанавливает и их причину.

Зигзаги в его орбите появляются в зависимости от того, почувствовал ли он, что под ним находятся плотные гранитные скалы или «мягкая» песчаная отмель, тяжелый «ком» железной руды или легкий известняк. А зная, насколько тверда наша планета и какова ее плотность в разных местах, мы сможем подойти к изучению формы Земли и с другой стороны.

Чтобы лучше понять, как это можно сделать, отправимся снова на X Международный астрономический съезд, на заседание комиссии, где разбираются законы движения полюсов по поверхности Земли, те самые, которые однажды уже помогли геодезистам уточнить форму Земли, показав, что она не правильный, а трехосный эллипсоид. Только на этот раз речь идет не о том, какой вид имеет путь полюса, а о том, сколько времени уходит у полюса на каждый оборот.

Лот, закинутый в недра Земли

На чертеже, висящем в аудитории, где заседает эта комиссия, — знакомый нам «завиток» — след, который полюс оставляет на земной поверхности. Его внимательно разглядывают участники заседания. Они словно стараются увидеть в этих небрежных штрихах картину строения земных недр, так ярко нарисованную докладчиком.

За кафедрой — советский астроном, приехавший на съезд из Полтавы, Е. П. Федоров. Сообщение, которое он только что сделал, вызвало у собравшихся живейший интерес. Но больше всего оно взволновало и обрадовало, пожалуй, англичанина Г. Джефриса, который считал когда-то вес дождевых капель и снежинок, выпадающих на всем земном шаре, и стремился доказать, что именно они заставляют полюс дополнительно покачиваться во время пути, делать лишние зигзаги.

Подумать только, как близки оказались теперь их выводы: то, к чему этот советский астроном пришел, изучив огромное количество произведенных по всей Земле наблюдений за движением полюса, он, Джефрис, получил, строя теоретические модели Земли.

«Движение полюсов, строение земных недр, спутник и съезд астрономов — а при чем же здесь определение формы Земли?» — подумает иной читатель. Но дело в том, что все эти, казалось бы, такие разные проблемы самым причудливым образом переплетаются в современной геофизике — еще одной науке, которая участвует в изучении земной фигуры.

Вопрос о том, какую форму имеет Земля, уже в эпоху установления закона всемирного тяготения приобрел геофизический характер. Ньютон считал, что Земля в ту пору, когда складывалась ее фигура, была жидкой, расплавленной. Исходя из этого, он строил свои выводы о ее сжатии. По его подсчетам, оно вышло равным ¹/₂₃₀. В действительности, как известно, оно оказалось несколько меньше. Почему так получилось?

Ньютон высчитывал сжатие для жидкой однородной Земли. А один из его противников в споре — Христиан Гюйгенс пришел совсем к иным выводам. По его мнению, частицы твердой Земли, какой она была в его представлении, будут притягиваться не друг к другу, как считал Ньютон, а каждая из них — к центру Земли. Сжатие для такой Земли, у которой вся масса как бы сосредоточивалась в центре, оказалось равным ¹

/₅₇₆.

Но вот удивительно. Действительное сжатие Земли отличалось от того, которое вычислил Ньютон для жидкой однородной планеты, всего на треть. Получалось, что наша Земля все-таки близка по свойствам к однородному жидкому телу. Конечно, не такому, как ньютоновская, всюду одинаковая по плотности Земля, масса которой распределена равномерно по всей ее толще. Но все-таки она очень напоминала жидкий шар.

Вот почему, вернувшись из знаменитой экспедиции в Лапландию и вычислив на основе произведенных на экваторе градусных измерений действительное сжатие Земли, французский академик Клеро заявил, что Ньютон в общем был не очень далек от истины, когда говорил, что Земля жидкая.

Она только не вполне однородна. По мнению Клеро, слои Земли, более близкие к центру, по-видимому, плотнее верхних. Из-за этого частички Земли будут притягивать друг друга несколько иначе, чем получалось у Ньютона, и, значит, иным будет ее сжатие.

Выходило, что форма Земли зависит не только от развивающейся при ее вращении центробежной силы, которая стремилась ее сплющить, но и от ее внутреннего строения. У действительной Земли в центре расположены более плотные массы, и потому центробежная сила сжала ее меньше. А если бы вся масса была сосредоточена в центре Земли, наша планета сплющилась бы еще меньше. «Выходит, если знать скорость вращения Земли и распределение плотности внутри нее, можно определить ее фигуру», — решил Клеро. Таким образом, проблема формы Земли была сведена к нахождению формы, которую может принимать вращающаяся жидкая масса определенной плотности.