Небесный землемер

Измерив с большой точностью силу тяжести в окрестностях Москвы, русские гравиметристы обнаружили, что подо всем городом, от самого Кремля и дальше в Замоскворечье, тянется какая-то очень легкая полоса. Исследованием ее занялись виднейшие ученые.

Известный астроном П. К. Штернберг, несмотря на начавшуюся мировую войну, сам ездил измерять силу тяжести в Подольск, Киёво, Узкое и другие подмосковные места, пересекающие загадочную пустоту в поперечном направлении. Эти исследования подтвердили, что в окрестностях Москвы сила тяжести заметно меньше обычной: с запада на восток через село Коломенское тянулась какая-то непонятно легкая полоса. Получалось, что в этом месте на «ровном» геоиде находится довольно большая впадина.

Столь же неровной оказалась сила тяжести и в других, самых неожиданных местах.

Теперь установлено, что на Земле есть два больших возвышения и два таких же крупных понижения геоида. В Европе и на Тихом океане геоид поднимается «бугром». А Индия и Америка лежат в «низине».

Если разрезать земной шар по экватору и посмотреть на его профиль, то окажется, что в Западной Европе геоид изогнулся небольшим бугром, который постепенно понижается, а, начиная примерно с меридиана Москвы, поверхность геоида ныряет на 140 метров вниз. Эта впадина тянется через всю Сибирь до Иркутска. Дальше на восток геоид опять начинает повышаться, и на 180-м меридиане посреди Тихого океана очередной холм достигает почти 100 метров высоты. Вблизи западных берегов Северной Америки — опять 75-метровая «яма», а потом «холм», поднимающийся на 125 метров, после чего снова понижение.

Такие повышения и понижения как бы опоясывают невидимыми волнами земной шар. А чуть меньшие волны тянутся между полюсами. «Ровный» геоид в действительности весь изрыт «буграми» и «ямами».

Сейчас составлена очень приблизительная, разумеется, карта высот геоида.

На первый взгляд может показаться странным: как же удалось начертить то, что не имеет строгой формы? На такой карте вы и не найдете невидимку-геоид. Это просто обыкновенная карта полушарий, на которой причудливо изогнулись цветные линии. Там, где вьется красная полоса — «бугры» геоида, где извиваются зеленые линии — его «впадины».

Когда говорят о «впадинах» и «буграх» геоида, это не значит, что речь идет о горах или оврагах на земной поверхности. В окрестностях Москвы, скажем, там, где на геоиде значительная «вмятина», нет ни достаточно глубоких оврагов, ни гор. И на север и на юг здесь тянется совершенно гладкая равнина. «Впадины» и «бугры» эти так же невидимы, как и сам геоид. И лишь если бы удалось соединить каналом московскую равнину с океаном, то уровень воды под Москвой установился бы ниже, чем к северу и к югу от нее. Вот эти воображаемые водяные бугры и ямы и есть волны геоида.

Форма действительного геоида оказалась, таким образом, очень сложной.

Чем же это объяснить?

Сложным строением коры и земных глубин. Дело в том, что внутренность Земли очень неоднородна. В глубинах ее находятся и тяжелые и легкие слои. Земная кора, лежащая под ней оболочка и ядро имеют разную плотность и, значит, по-разному притягивают частички воды в океане.

Было бы еще полбеды, если бы слои располагались внутри земного шара достаточно равномерно — каждый слой, допустим, одинаковой толщины и на равном расстоянии от центра Земли. Но в действительности земная кора местами стелется тонким слоем, а местами слагающие ее массы скапливаются огромными, тяжеленными глыбами. Распределение тяжелых и легких масс внутри Земли и влияет на форму геоида.

Встретившись с каким-нибудь новым явлением, ученые стремятся открыть закон, которому оно подчиняется. Естественно, что и тут показалось соблазнительным отыскать какое-то правило, повинуясь которому массы разной плотности распределяются внутри Земли и на ее поверхности.

Вначале думали, что строение земных глубин должно как-то соответствовать главным неровностям в строении земной поверхности. Сам собой напрашивался вывод, что тяжелые глыбы континентов уравновешиваются более легкими породами внутри земного шара, а легкие воды океана — тяжелыми подстилающими слоями. Только так, казалось, и может соблюдаться общее равновесие земной коры.

Но хотя наблюдения и подтвердили, что такое соотношение действительно есть, оно проявляется далеко не везде. Тяжелая континентальная Индия, например, или не менее тяжелые Памир, Индонезия, Кавказ, Урал расположены вовсе не на «облегченной подкладке».

Наверняка предсказать, где можно ожидать поднятие, а где понижение геоида, удается поэтому с трудом. Более или менее удачно получается это в горной и вообще сильно пересеченной местности. Горы почти всегда вызывают небольшие в длину, но довольно глубокие волны тяжести. Кавказский хребет, скажем, образует на поверхности геоида 30-метровый «бугор».