Изложение системы мира

Известно, что плотность газов при неизменной температуре возрастает пропорционально их сжатию. Но этот закон не представляется пригодным для жидких и твёрдых тел. Естественно думать, что эти тела сопротивляются сжатию тем сильнее, чем больше они сжаты. Это подтверждается экспериментами, так что отношение дифференциала сжатия к дифференциалу плотности не постоянно, как у газа, а возрастает вместе с плотностью. Самое простое выражение этого переменного отношения даётся произведением плотности на некоторую постоянную величину. Такой закон я принял потому, что он сочетает два достоинства: самым простым способом представляет то, что мы знаем о сжатии тел, и легко поддаётся вычислениям при изыскании фигуры Земли. В этих вычислениях я хотел только показать, что такой подход к рассмотрению внутреннего строения Земли может согласоваться со всеми явлениями, зависящими от этого строения, по крайней мере, если земной сфероид вначале был жидким. В твёрдом состоянии сцепление молекул очень сильно уменьшает их взаимную сжимаемость, что помешало бы всей массе принять ту правильную фигуру, которую она имела бы в жидком состоянии, если бы вначале от неё отличалась. Поэтому как в этом предположении о строении Земли, так и при всех других возможных предположениях мне представляется необходимым считать, что вначале Земля была в жидком состоянии, на что указывают упорядоченное распределение силы тяжести и правильность фигуры её поверхности.

Вся астрономия основана на неизменности положения оси вращения Земли на поверхности земного сфероида и на равномерности её вращения. Период вращения Земли вокруг своей оси является эталоном времени. Поэтому очень важно уточнить влияние всех причин, которые могут изменить этот элемент. Земная ось движется вокруг полюсов эклиптики. Но с той эпохи, когда применение зрительной трубы в астрономических инструментах дало точный способ определения земных широт, в этих широтах не обнаружено никаких изменений, которые не могли бы быть приписаны погрешностям наблюдений. Это доказывает, что с этой эпохи ось вращения Земли проходила почти в точности через одни и те же точки земной поверхности, и поэтому представляется неизменной. Существование подобных осей в твёрдых телах известно с давних времён. Известно, что каждое из этих тел имеет три главные взаимно перпендикулярные оси, вокруг которых оно может равномерно вращаться, причём ось вращения остаётся неизменной. Но обладают ли другие тела, такие как Земля, покрытая частично жидкостью, этим замечательным свойством? Ведь в этом случае к условиям главных осей прибавляется ещё условие равновесия жидкости. Оно меняет фигуру поверхности при изменении оси вращения. Поэтому необходимо знать, есть ли среди всех возможных изменений такое, при котором и ось вращения, и равновесие жидкости остаются неизменными. Анализ доказывает, что если очень близко от центра тяжести земного сфероида провести неподвижную ось, вокруг которой он может свободно вращаться, на поверхности этого сфероида море всегда сможет занять постоянное положение равновесия. В упомянутой мной одиннадцатой книге для определения этого состояния я дал метод приближения, расположенного по степеням отношения плотности моря к средней плотности Земли, отношения, которое, не превышая 1/5, делает приближение сходящимся. Изменчивость глубины моря и неправильность его очертаний не позволяют получить это приближение. Но достаточно только признать эту возможность, чтобы увериться в существовании равновесного состояния моря. Поскольку положение неподвижной оси вращения произвольно, естественно думать, что среди всех положений, которые можно ей придать, найдётся одно такое, при котором она проходит через общий центр тяжести моря и покрываемого им сфероида таким образом, что если бы морская вода, придя в равновесие, замёрзла в этом состоянии, эта ось стала бы главной осью вращения совокупности земного, сфероида и моря. Ясно, что если вернуть замороженной массе её текучесть, ось останется неизменной для всей Земли. Путём анализа я показал, что такая ось всегда возможна, и дал уравнения, определяющие её положение. Применяя эти уравнения к случаю, когда море целиком покрывает сфероид, я пришёл к следующей теореме: если вообразить плотность каждого слоя земного сфероида уменьшенной на величину плотности моря и если представить себе главную ось проходящей через центр тяжести этого воображаемого сфероида, то при вращении Земли вокруг этой оси море будет находиться в равновесии, а эта ось будет главной осью всей Земли в целом, центр тяжести которой будет центром тяжести воображаемого сфероида.