Извечные тайны неба

Объектом детального изучения методами многих научных дисциплин, в названиях которых столь часто повторяется греческий корень гео – геологии, геофизики, геохимии, геодезии и других – служит то единственное, уникальное для человечества небесное тело, от судьбы которого неотделимо ни его прошлое, ни его настоящее, ни его будущее. «Земля только одна!» – этот лозунг, повторенный на всех языках мира, напоминает о необходимости беречь Землю, рационально использовать ее природные богатства.

Чтобы рассказать о научных результатах, которых добились ученые в изучении Земли, потребовалось бы написать отдельную толстую книгу. Но в нашей книге об астрономии мы коснемся только немногих особенностей самой близкой к, естественно, самой важной для нас планеты.

После кропотливой и упорной работы десятков поколений ученых было неопровержимо доказано, что Земля вовсе не «центр мироздания», а самая обыкновенная планета, т. е. холодный шар, движущийся вокруг Солнца.

Выступая за справедливость коперниковой системы мира, М. В. Ломоносов посвятил этому вопросу несколько остроумных стихотворных строк:

… Случились вместе два Астронома в пиру
И спорили весьма между собой в жару.
Один твердил: Земля вертясь вкруг Солнца ходит,
Другой, что Солнце все с собой планеты водит…

Научный спор разрешил повар, заметивший:

… Кто видел простака из поваров такова,
Который бы вертел очаг кругом жаркова?…

Подобно тому как для измерения межзвездных расстояний астрономам пришлось выбрать особую единицу длины – световой год, понадобилась своя единица и для измерения расстояний в пределах Солнечной системы. В качестве такой астрономической единицы удобно было выбрать среднее расстояние от Земли до Солнца. Оно составляет округленно 150 млн км.

В соответствии с законами Кеплера Земля обращается вокруг Солнца с переменной скоростью по слегка вытянутому эллипсу. Ближе всего к Солнцу она подходит в начале января, когда в северном полушарии царит зима, дальше всего отходит в начале июля, когда у нас лето. Разница в удалении Земли от Солнца между январем и июлем составляет около 5 млн км. Поэтому зима в северном полушарии чуть-чуть теплее, чем в южном, а лето, наоборот, чуть-чуть прохладнее; это явственнее всего дает себя знать в Арктике и в Антарктиде.

Эллиптичность орбиты Земли и, тем самым, неравномерность ее обращения вокруг Солнца оказывают также некоторое влияние и на продолжительность времен года. Чем ближе Земля к Солнцу, тем быстрее она движется по орбите. По этой причине астрономическая зима длится в северном полушарии примерно 89 суток, а лето – почти 94. В южном полушарии соответственно зима оказывается несколько длиннее лета.

Эллиптичность орбиты Земли оказывает на характер времен года лишь косвенное и очень незначительное влияние. Причина смены времен года, как вам должно быть уже известно, кроется в наклоне земной оси.

Ось вращения Земли расположена под углом в 66,5° к плоскости ее движения вокруг Солнца. Для большинства практических задач можно принимать, что ось вращения Земли перемещается в пространстве всегда параллельно самой себе, т. е. как бы всегда смотрит в одну бесконечно удаленную точку. На самом же деле, ось вращения Земли – или, что то же, ось мира, поскольку они параллельны, – описывает на небесной сфере малый круг, совершая один полный оборот за 26 тыс. лет.

В ближайшие сотни лет северный полюс мира будет находиться недалеко от Полярной звезды, затем мало-помалу удалится от нее, и название последней звезды в ручке ковша Малой Медведицы – Полярная – утратит свой смысл. Через 12 тыс. лет полюс мира приблизится к самой яркой звезде северного неба – Веге из созвездия Лиры.

Описанное явление носит название прецессии оси вращения Земли. Обнаружил явление прецессии уже Гиппарх, который сравнил определенные им положения звезд с измеренными задолго до него координатами звезд Аристиллом и Тимохарисом. Сравнение координат и указало Гиппарху на медленное перемещение оси мира.

Кроме прецессии, существуют еще малые колебания оси вращения Земли в пространстве относительно ее среднего положения. Они носят название нутации. Наблюдаемые астрономами малые нутационные колебания позволяют геофизикам судить о внутреннем строении Земли. Той же цели служат и астрономические наблюдения движения полюсов Земли, изучению которых уделял так много внимания П. К. Штернберг.

Различают три наружных оболочки Земли: литосферу, гидросферу и атмосферу. Под литосферой понимают верхний твердый покров планеты, который служит ложем океана, а на материках совпадает с сушей. Гидросфера – это подземные воды, воды рек, озер, морей и, наконец, Мирового океана. Вода покрывает 71 % всей поверхности нашей планеты. Средняя глубина Мирового океана – 3800 м.