Небесный землемер

Русские ученые осуществили самое северное градусное измерение в мире. Экспедиция на остров Шпицберген считалась одним из крупнейших научных предприятий Российской Академии наук в XIX столетии. Продвигаясь на шлюпках среди плавучих льдов, заполнявших проливы между островами, карабкаясь по обледеневшим скалам, перебираясь через трещины, несмотря на пургу, туман, свирепые ветры и не менее суровые морозы, русские геодезисты промерили за два лета 470 километров вдоль меридиана, пересекающего архипелаг под 20° восточной долготы.

И все же в дореволюционной России общая длина градусных промеров не превышала нескольких тысяч километров. За годы же только первых советских пятилеток было измерено больше 80 тысяч километров меридианов и параллелей. Работы проводились по строгому плану. Уже к 1938 году ими была охвачена почти вся Европейская часть страны, Средний и Южный Урал, Казахстан. Градусную сетку проверили почти на половине территории Союза.

Эти обширные исследования позволили заново определить размеры земного эллипсоида. Но величина его, вычисленная одними учеными, несколько отличалась от той, которая получалась у других. До недавнего времени самым правильным считался эллипсоид, вычисленный американским ученым Д. Хейфордом еще в 1910 году. Он и был принят за международный.

Год от году градусные измерения становились все более точными. В 1940 году известный советский геодезист член-корреспондент Академии наук СССР Феодосий Николаевич Красовский на основе современных высокоточных промеров территории нашей страны доказал, что международный эллипсоид вычислен с ошибками.

Ученые, определяющие земной эллипсоид, отчасти напоминают закройщиков. Те ведь тоже по нескольким обмерам воссоздают форму фигуры. Размеры планеты получаются наиболее точными у того, кто вложил в свой труд больше умения и искусства и пользовался более правильным «сантиметром».

Теперь, когда градусы оказались разной длины, нужно было мерить возможно более длинный кусок меридиана или параллели протяженностью не меньше 2–3 тысяч километров. И брать таких кусков несколько. К тому же их следовало взять из разных мест земного шара: одни около экватора, другие поближе к Полярному кругу. Ведь из них предстояло вычислить «средний» градус.

И широту или долготу теперь измеряли не только по концам отрезка. Всю многокилометровую дугу делили на мелкие куски длиной в 100 или даже 50 километров. И определяли астрономические координаты в каждой из таких «зарубок».

Когда Д. Хейфорд определял размеры Земли, он использовал градусные измерения небольшой протяженности и в основном на территории США. Интервалы же, с которыми измерялись координаты точек, были довольно большими. Поэтому эллипсоид Хейфорда оказался слишком велик для Земли. Его экваториальный радиус, по самым скромным подсчетам, получился метров на 100 больше настоящего.

Многие страны, среди них и Россия, пользовались другим эллипсоидом, вычисленным еще в прошлом веке немецким астрономом Ф. Бесселем. Он взял за основу 10 градусных дуг общей длиной в 6 тысяч километров и расположенных в разных странах. А «зарубки» стояли на них через каждые 150 километров. Но Ф. Н. Красовский обнаружил, что и этот эллипсоид не годится: он слишком мал для Земли. Его экваториальная ось метров на 800 короче действительной.

Назрела необходимость более точно высчитать размеры Земли. За этот ответственный труд и взялся Феодосий Николаевич Красовский со своим учеником Александром Александровичем Изотовым. Они использовали градусные измерения, сделанные не только на территории нашей страны, но и главнейшие западноевропейские. Вместе взятые, эти измерения образовали очень длинные дуги меридианов и параллелей, что обеспечило вычислениям бóльшую точность, чем предшествовавшим работам.

По новым подсчетам, расстояние от центра Земли до экватора оказалось на 21 километр 382 метра больше, чем до полюса. А длина экваториального радиуса достигала 6 378 245 метров. Сжатие Земли получилось меньше, чем у Ньютона. Оно равнялось ¹/₂₉₈. За определение формы и размеров Земли Ф. Н. Красовскому и А. А. Изотову в 1952 году была присуждена Сталинская премия.

Сейчас величина земного эллипсоида вычислена с точностью, о которой и не мечтали изобретатели «градусного аршина». Но значит ли это, что его размеры определены уже окончательно?

Конечно, нет. Ведь этот результат получен по градусным измерениям, произведенным на территории Западной Европы, США и примерно на половине территории нашей страны. А какую форму имеет земная поверхность в других частях земного шара?