Небесный землемер

Вот он начал свой первый оборот под углом в 65° к экватору, с юго-запада на северо-восток пересекая территорию нашей страны. Поднялся до Полярного круга. Здесь его орбита закругляется и как бы начинает спускаться вдоль другого полушария.

Обходя это закругление, спутник движется уже не с юго-запада на северо-восток, а вдоль Полярного круга — с запада на восток. А затем «ныряет» вниз, переходя на вторую половину орбиты, идущей над Америкой. Здесь он движется уже с северо-запада на юго-восток. Соскользнув до Южного полярного круга, он вновь летит некоторое время над ним и затем снова начинает карабкаться вверх по орбите.

Но когда он подлетел опять к Советскому Союзу, тот вместе с повернувшейся Землей отодвинулся в сторону, и спутник «увидел», скажем, Францию.

А еще через несколько оборотов, поднимаясь вверх, спутник оказался уже не над Европой, а над Америкой. Подлетая к нашей стране, которая теперь находилась на «той стороне» Земли, он уже не поднимался, а спускался, двигаясь, как мы с удивлением обнаружили, в обратном направлении. На это ушло всего несколько оборотов. Вот почему мы утром увидели его летящим с юго-запада на северо-восток, а вечером — после промежутка, в который спутник летал где-то в стороне от нас и вообще не был виден, — как бы возвращающимся обратно.

Если сложить оба эти движения — спутников вокруг Земли, а Земли вокруг оси — и нанести на земную поверхность, то она окажется расчерченной причудливыми кривыми. Проекция «следа» искусственного спутника — нечто вроде синусоиды, бесконечно вьющейся по материкам и через океаны, но не поднимающейся выше полярных кругов. Она напоминает гигантский пояс-пружину, перетянувший Землю. Так, по зигзагам осматривает нашу планету ее космический спутник, и такие же зигзаги его пути видим мы с Земли.

За каждый оборот первого спутника Земля поворачивалась на 24°, подставляя ему для обозрения новый район, находящийся от первого за 2500 километров, если считать по экватору. В первую же неделю он 105 раз обежал Землю, и «след» его прочертил земную поверхность частыми зигзагами. А за месяц, пока неторопливая Луна сделает всего один обход, искусственный спутник сотни раз обежит Землю и увидит в сотни раз больше.

Остается еще добавить, что он «видит» вовсе не ту только узкую полоску, какой мы изобразили его след, а широкую полосу земной поверхности — в несколько тысяч километров в поперечнике. Поэтому пробелы на нашем воображаемом чертеже между синусоидами — это в действительности вовсе не пробелы, а тоже внимательно изученная территория.

Таким образом, уже первые советские спутники охватили своими наблюдениями значительную часть планеты. Но в наших возможностях сделать больше. Помните, как мучались ученые, когда лунный мост вытягивался совсем не там, где им было нужно, и они не могли передвинуть его? В том и преимущество искусственных спутников, что мы можем заставить их двигаться, как хотим и куда хотим.

Ученые наклонили орбиту первых трех на 65° и забросили их в ту же сторону, в которую вращается наша Земля. Но никто не помешает со временем забросить спутник в обратном направлении, как бы крест-накрест к первым и не под углом к экватору, а, скажем, перпендикулярно к нему. Тогда его «след» будет поворачивать не у Полярного круга, а пройдет через полюсы и охватит всю Землю.

Именно поэтому спутники могут обмерить земной шар буквально вдоль и поперек. Как и в случае с обычной Луной, для этого надо лишь знать скорость их движения и время, за которое они пробежали измеряемое расстояние.

Заставить спутник измерять расстояния на Земле — это значит не тянуть в небо измерительные вышки, не повторять бесконечное количество раз промеры, не склеивать затем из сотен отдельных кусков километры расстояний. Все необходимое сделает за геодезистов послушный летающий труженик. Он же и проверит, правильно ли были проложены сети треугольников на уже промеренной поколениями людей территории.

А определяя координаты спутника и расстояние от него до земной поверхности, то есть его положение относительно центра Земли, и сравнивая эти величины с вычисленными для Земли-эллипсоида, мы получаем возможность узнать геодезические координаты разных точек земной поверхности — заманчивая задача, которую оказалось так трудно решить с помощью «зазубренной» и медлительной Луны.

Астрономы не могли определить ее координаты вернее, чем до 0,2–0,1 доли секунды. Положение же спутника находится гораздо точнее. Поэтому с его помощью будет построена, наконец, мировая геодезическая сеть — паутина из треугольников, все стороны которых и адреса вершин измерены из космоса. Эта сетка свяжет в единое целое измерения на материках и впервые произведенные линейные промеры на океанах. А по ней геодезисты вычислят более точные размеры земного эллипсоида.