Небесный землемер

Орбита спутника представляла бы собой правильный, постепенно приближающийся к кругу эллипс, если бы Земля была совершенно круглой, как ровный металлический шар. И если бы вдобавок слагающие ее породы имели всюду одинаковую плотность. Спутник тогда двигался бы все время в одной плоскости, как по обручу, внутри которого вращалась бы наша планета. Это значит, что в конце каждого оборота он возвращался бы в ту же самую точку орбиты, из которой начал свое движение. Оба конца кривой, по которой он движется, должны были соединиться, и эллипс замкнулся бы. Но в действительности этого не происходит.

Из-за сплюснутости Земли, из-за лишнего утолщения, опоясывающего Землю, плоскость орбиты спутника будет поворачиваться, описывая конус, подобный тому, который обходит ось обычного волчка. «Обруч», таким образом, сам движется в пространстве. В результате этого, обойдя вокруг Земли, спутник не попадает в точку начала своего движения. Кривая его пути останется незамкнутой, и каждый следующий виток не будет совпадать с предыдущим — эллипс превратится в спираль.

Подсчитано, что за каждый оборот всех трех советских спутников вокруг Земли плоскости их орбит поворачивались примерно на четверть градуса. (Вращается плоскость орбиты в ту или иную сторону в зависимости от того, в каком направлении был запущен спутник.)

Быстрота этого смещения зависит от того, насколько сильно наклонена орбита спутника к земному экватору. А у них этот наклон был один и тот же — 65°30′. Через три месяца, когда орбита опишет полный конус, она должна вернуться в то положение, какое занимала в самый первый момент, и витки новой спирали невидимой паутиной снова станут оплетать земной шар.

Кроме этого, сплюснутый земной шар немного сплющивает и орбиту спутника, сжимая ее с севера на юг: витки спирали будут все меньше и меньше походить на эллипс.

И, наконец, спираль, которую спутник вычерчивает в небе Земли, будет изобиловать небольшими зигзагами — следами тех бугров и впадин поля тяжести, над которыми пролетает спутник и которые так трудно исследовать непосредственно с земной поверхности.

Итак, непослушная спираль, подвластная лишь «капризам» земного тяготения, опояшет Землю совсем не так, как это должен был сделать ровный неподвижный обруч идеальной орбиты. Предусмотреть все ее изменения и рассчитать, где и насколько действительный путь спутника будет отходить от заданного маршрута, можно лишь в том случае, если бы было подробно изучено земное поле тяжести.

Пожалуй, только геодезистов не огорчила неточность предсказания истинного пути спутника. Ведь именно теперь, наблюдая за его движением по этой неизвестной в деталях орбите, они получили возможность определить точную форму нашей планеты не с самой Земли, а из космоса.

Самое же интересное, что для этого геодезистам не потребовались никакие специальные приборы, как, например, исследователям верхней атмосферы, если не считать, конечно, светосильных фотокамер и очень точной службы времени для наблюдения за самим спутником. Даже обычный «земной» гравиметр или маятник не стали они устанавливать на искусственном спутнике.

Измерительным прибором служит он сам — послушный небесный землемер, движущийся в космосе. Как и в случае с естественной Луной, чтобы определить с его помощью форму Земли, необходимо лишь знать его координаты.

Лунный патруль

Отсюда, с плоской крыши обсерватории, поднявшейся над городом, ночное московское небо кажется необычным: глубокое, все утыканное светлячками звезд, совсем не городское — просвеченное насквозь яркими огнями улиц и домов, каким мы привыкли его видеть там, внизу. Может быть, так кажется оттого, что вся площадка погружена в темноту.

Сигнал «погасить огонь» означает, что ждать осталось совсем недолго.

Наклонились к приборам наблюдатели, напряженно всматривается каждый в «свой» участок неба, заранее поделенного ими для большей гарантии того, что крохотная звездочка, которую они стерегут, будет обязательно «поймана» в окуляр хотя бы одного из приборов.

Все отлажено и подготовлено заблаговременно. Патруль, стерегущий появление спутника, готов к наблюдениям.

Такие предосторожности приняты не зря. Спутник — очень необычное небесное тело даже для астрономов, привыкших ко всякого рода «хвостатым», «блуждающим», «падающим» и другим необыкновенным звездам. Обычные звезды кажутся нам неподвижными, накрепко прикрепленными к небосводу. Спутник же — стремительно мчащаяся «звезда».

Всего за каких-нибудь полтора часа или чуть больше облетает новая звезда громадный земной шар. Неудивительно, что, мелькнув перед окуляром наблюдателя, она мгновенно исчезает из его поля зрения. Опоздал, пропустил это мгновение — и пиши пропало: координаты спутника останутся неизмеренными, и правильная орбита не будет определена. Вот почему на каждой такой станции спутник сторожат сразу несколько наблюдателей.