Небесный землемер

Но это, как мы знаем, только первая часть задачи. Затем необходимо узнать величину силы тяжести в разных местах земной поверхности. А для этого, мы помним, необходимо не мерить, а взвешивать. Может ли спутник взвешивать Землю? Оказывается, этот универсальный космический работник способен справиться и с такой задачей.

В обычном гравиметре вес определенного грузика оказывается различным в зависимости от того, в каком месте земного шара произведено взвешивание. Нечто подобное происходит и с нашим спутником, когда он пролетает над разными по плотности участками земной коры или над вдавленными полюсами и выпуклым экватором.

Плотный горный массив притянет его сильнее, чем менее плотная вода океана. Над ним спутник станет чуточку «тяжелее» и потому помчится быстрее, а над океаном опять «полегчает» и будет двигаться чуть медленнее.

Любое изменение скорости, как мы видели на примере движения естественной Луны, тотчас сказывается на орбите. Подобно гирьке, тем сильнее растягивающей привязанную к ней резинку, чем быстрее ее вращают, спутник, увеличив скорость, отодвинется чуточку дальше от Земли, а вновь замедлив затем бег, вернется назад. И в ровной орбите появится небольшой изгиб.

Об изменении веса грузика гравиметра геодезисты узнают по отклонениям стрелки, движущейся на измерительной шкале, а о том, гребень волны тяжести или соответствующая впадина находится в том месте, над которым спутник пролетает, — по местным «возмущениям» его орбиты.

А насколько Земля сплющена, можно судить — теперь мы знаем — по вращению плоскости орбиты спутника и степени ее сжатия. Из-за движения самой орбиты в поле тяготения сплюснутой Земли каждый следующий виток синусоиды, который вычерчивает над земной поверхностью третий советский спутник, например, проходит на экваторе не через 2500 километров от предыдущего, а, как показали наблюдения, еще километров на 25 восточнее.

На основании наблюдений за искусственными спутниками советские исследователи уже уточнили величину сжатия Земли. Такой же подсчет произвели и ученые Чехословацкой Академии наук. Об этом сообщил на ассамблее Специального комитета Международного геофизического года действительный член Чехословацкой Академии наук Иозеф Новак.

А недавно аналогичное сообщение сделали и американские геодезисты. Картографическая служба армии США и Смитсонианская астрофизическая обсерватория также вычислили сжатие Земли на основании наблюдений за советскими спутниками. И вынуждены были признать, что эта цифра очень точно совпадает с той, которую в свое время определил известный наш ученый Ф. Н. Красовский. Тогда американские ученые не согласились с выводами советских геодезистов и продолжали пользоваться эллипсоидом Хейфорда. Лишь советские спутники смогли их убедить, что международный эллипсоид был действительно вычислен неточно.

Но вернемся к нашему небесному землемеру.

Изучая изменения орбиты спутника в течение многих недель и месяцев, геодезисты получают возможность как бы прощупать поле тяготения Земли — определить все его «сгустки» и «пробелы», а значит, составить подробное представление о форме нашей планеты, породившей их.

При этом любопытно, что если отбросить сопротивление атмосферы, то сам вес спутника на характер его орбиты никакого влияния не оказывает.

Конечно, далеко не все равно, забросить на высоту тысячи километров, скажем, контейнер в 60 килограммов, каким был первый советский спутник, или в полторы тонны, как третий. Но это, так сказать, трудности доставки, и зависят они от мощности ракеты, поднимающей спутник на орбиту.

Но когда искусственный спутник уже доставлен на орбиту и начал самостоятельно двигаться, его движение будет зависеть теперь только от скорости, которую он получил при рождении, от ее направления и от высоты над земной поверхностью той точки, откуда он начал свое путешествие.

И тяжелый и легкий спутники, получившие одинаковый «заряд» скорости в одном и том же направлении и на одном уровне над Землей, будут двигаться по одинаковым орбитам, одинаково изменяющимся под действием неравномерного поля тяготения Земли. (Это характерно, разумеется, для всех спутников, которые несравнимо меньше нашей планеты.)

Объясняется это опять-таки тем, что движение спутника происходит не благодаря какому-либо двигателю, а совершенно особым «неземным» образом — под действием силы тяжести. А ее влияние хотя и увеличивается в 10 раз на вдесятеро более тяжелый спутник, но ей и двигать такой спутник в 10 раз труднее, чем легкий. В результате же получается, что оба они будут двигаться одинаково.

Конечно, мы рассматриваем здесь спутники только с точки зрения их движения. Но они не просто двигаются, а выполняют множество важных и незаменимых исследований. И здесь их размеры играют большую роль. Каждый новый советский спутник намного крупнее предыдущего и несет гораздо больше ценных уникальных приборов. Кроме того, чем крупнее спутник, тем легче и удобнее его наблюдать, так как он отражает больше солнечных лучей. Значит, и как небесный землемер крупный спутник лучше.