Небесный землемер

Сейчас на территории нашей страны такие же станции действуют в Полтаве, Пулкове, Казани, Москве, Иркутске, Благовещенске и Китабе. А совсем недавно, в 1957 году, в службу широты включилась китайская наблюдательная станция, расположенная на берегу Великого китайского канала близ Тяньцзиня.

Свыше пятидесяти лет работает Международная служба широты. Теперь уже ни у кого из ученых не вызывает сомнений, что широта любого места на нашей планете со временем становится другой.

Вот так «надежный» адрес! Выходит, что мы, сами того не подозревая, все время переезжаем, или, вернее, такой «переезд» совершают параллели, от которых мы ведем счет широт.

Кто же передвигает невидимые нитки параллелей? Оказывается, всему причиной непоседа-полюс.

Это было удивительное открытие: полюс — математическая условная точка — совершает настоящие путешествия! Кончик несуществующей земной оси вычерчивает на поверхности планеты причудливую кривую, похожую на небрежный рисунок тросточкой по песку. Он движется в том же направлении, в каком вращается Земля, описывая запутанную то закручивающуюся, то раскручивающуюся спираль.

Бывают годы, когда полюс почти неподвижен. А временами, словно обуреваемый жаждой приключений путешественник, полюс как бы стремится наверстать упущенное. Но обычно дальше чем на 10 метров он не удаляется от места, где должен бы постоянно находиться. Не мудрено, что такую крохотную величину обнаружили только, когда астрономические наблюдения достигли чрезвычайно высокой точности.

Но вот в 1952 году полюс неожиданно забрался еще дальше: спираль, описанная им, не уместилась в рамках старого квадрата, размером 20×20 метров, который служил для него неизменной границей в течение половины столетия. На этот раз каждую из сторон «пограничного» квадрата пришлось увеличить еще на 6 метров.

Такие же сложные вензеля описывает и южный конец земной оси, возвращаясь по истечении некоторого срока к исходному положению. Но год от году, как установлено известным нашим специалистом по движению полюсов А. Я. Орловым, эти точки не совпадают: полюс все дальше уходит с того места, откуда начал когда-то свое путешествие, — он как бы медленно дрейфует в сторону 69-го меридиана, «отплывая» примерно на 12,5 сантиметра в год.

Когда-то ученые условились считать осью Земли прямую линию, проходящую через ее центр. Затем они провели поперечную плоскость и линию пересечения ее с поверхностью Земли назвали экватором. Это была твердая, раз и навсегда установленная система, костяк, на основе которого создана вся градусная сетка. Теперь из-за того, что Земля «болталась» на земной оси, вся координатная сетка как бы сдвигалась.

Что же заставляет «качаться» земной шар?

Вращая в лаборатории различные тела, ученые убедились, что они обязательно начинают покачиваться, если ось, вокруг которой их поворачивают, не совпадает с геометрической.

В таком положении любой предмет все время как бы теряет равновесие на какое-то мгновение и снова находит его, стремясь расположиться поудобнее, выпрямиться и начать вращаться вокруг оси, которая делила бы его симметрично. От этих качаний и движутся, путешествуют по поверхности тела его «полюсы».

Неужели такая же история случилась и с нашей Землей? Ответ на этот вопрос получили, когда удалось распутать извилистую кривую, вычерчиваемую полюсом на земной поверхности.

И тут обнаружились новые неожиданности.

Математические расчеты утверждали, что полюс будет путешествовать даже на правильном эллипсоиде, каким считали Землю. Причина этого — лишние утолщения вдоль экватора, образовавшиеся из-за сплющенности планеты. Но когда расшифровали следы полюса, оказалось, что он движется по овалу, а не по кругу, как это должно было быть на совершенно правильном эллипсоиде.

Было похоже, что где-то с боку нашей планеты подвешена добавочная «гора» — излишек массы, из-за которой ее ось вращения описывает более сложную кривую. Правда, путь полюса настолько незначительно отличался от круга, что обнаружить это было делом величайшей трудности. Ученые потрудились немало. Большая заслуга в этом известного русского астронома А. Я. Орлова. Тщательно изучив маршрут полюса по изменениям широты Полтавы за многие годы, А. Я. Орлов убедился, что земной эллипсоид действительно неправильный.

В задачниках на последних страницах, где приводятся ответы на решения, можно увидеть иногда значок ≈. Это значит, что ответ приблизительный. Так же приблизительно решили задачу о форме Земли ученые, доказавшие, что она сплюснута с полюсов. Самое любопытное, что те, кто утверждал, будто Земля сдавлена с боков, были не совсем неправы. Земля оказалась сжатой не только с полюсов, но — в каких-то местах — и с экватора.

По направлению, в котором вытянут путь полюса, удалось установить, где находятся сплюснутые, а где выпуклые части — своеобразные «скулы» планеты.