Елена Викторовна Сапарина
Небесный землемер

Вопреки показаниям глобуса

Если так вот просто сказать, что наша Земля вовсе не шар и, стало быть, ее название не соответствует истине, посыплются недоуменные вопросы.

И действительно.

На первом уроке географии каждый из нас с волнением первооткрывателя рассматривает шар глобуса — крохотную модель Земли. И первое, что мы узнаем о планете, на которой живем, — она круглая.

Тысячелетия потратили люди, чтобы доказать это.

Века незыблемо просуществовало представление о плоской, как блин, Земле. Гениальная догадка Аристотеля, впервые обратившего внимание, что земная тень, наползающая во время затмений на светлый диск Луны, круглая, была настоящим переворотом в умах. А через несколько столетий итальянца Асколи, осмелившегося повторить, что Земля — шар, инквизиторы сожгли на костре как еретика.

Десять последующих столетий церковь запрещала говорить о круглой Земле. И лишь в XVI веке перед лицом неопровержимых фактов, добытых первыми путешественниками, объехавшими вокруг земного шара, рухнули схоластические представления церковников о прямоугольной Земле.

Землю признали шаром. И школьники всех стран стали изучать свою планету по круглому глобусу.

А между тем глобус нельзя считать правильной моделью земного шара. Не для всех, конечно, этот факт явится неожиданностью. О том, что Земля — не шар, ученым известно. А вот какова ее точная форма, они не могут сказать, хотя над решением этой задачи многие столетия бьется наука. Сейчас на помощь призвали даже искусственный спутник.

Созданная человеком маленькая луна и форма, которой обладает наша планета, исследования космоса и такая нехитрая, казалось бы, совсем земная профессия землемера — что между ними общего?

Неужели такая сложная проблема — измерить земной шар, что ее до сих пор не смогла решить наука, демонстрирующая каждый день свои поистине удивительные возможности? Разве определить поперечник Земли труднее, скажем, чем расстояние до находящихся в глубинах мирового пространства галактик? И почему Землю легче измерить с находящегося от нее за тысячу с лишним километров искусственного спутника, а не просто протянув рулетку по ее поверхности от города к городу, от материка к материку?

Не будем спешить с ответами. Сделаем первый шаг в науку с той ступеньки, где мы оставили круглый школьный глобус. Попробуем ответить на самый простой вопрос, с которого началась современная геодезия: как догадались, что Земля не круглая?

I С линейкой вдоль меридиана

Часы, которые сплющили Землю

Обвинение, предъявленное астроному Рише, было не совсем справедливо. В конце концов он только рассказал о том, свидетелем чего явился во время своей поездки в Южную Америку. Но те, кто его обвинял, составляли большинство. И это были старейшие члены Парижской Академии наук. А с этим нельзя было не считаться.

Впрочем, их негодование отчасти можно даже понять. Кто бы мог подумать, что исполнительный, всегда послушный их авторитетному мнению молодой ученый, которого послали на экватор наблюдать за нашим соседом по небу — Марсом, вернется с крамольными идеями, касающимися самой Земли. Теми самыми идеями, которые затем позволят известному «ниспровергателю основ» Ньютону утверждать, что земной шар вовсе не шар, а скорее гигантский «мандарин».

И хотя сам Рише вовсе не утверждал этого, все же именно он, вернувшись в 1673 году с острова Кайенны, первый сделал сенсационное сообщение о часах. Он заявил, что точнейшие часы, тщательно выверенные перед его отъездом в Париже, на экваторе вдруг начали катастрофически отставать. Ему пришлось даже укоротить маятник на 1,25 парижской линии (2,8 миллиметра), чтобы тот правильно отбивал секунды. Так продолжалось все два года, которые Рише провел на острове. А вернувшись в Париж, он обнаружил, что исправленные часы стали уходить вперед, и он снова вынужден был удлинить стержень маятника до прежних размеров.

С маятником явно происходило что-то неладное. Академики, выслушав Рише, вначале пришли к единодушному выводу, что в Кайенне часы отставали… из-за жары. Ведь этот тропический остров недаром сделали местом ссылки каторжников: находиться в таком пекле было поистине жестоким наказанием. От жары, считали ученые, металлический стержень, наверное, вытянулся, и потому маятник и стал качаться медленнее. Вот часы и отстали.

Тратить время на дальнейшую разгадку неравномерного хода пусть даже самых точных часов солидные ученые не считали нужным. Если это и могло заинтересовать кого-либо всерьез, так разве самого изобретателя часов с секундным маятником — голландского физика Гюйгенса.

Христиан Гюйгенс как раз в год возвращения Рише опубликовал научный труд, в котором доказывал, что длина секундного маятника — величина неизменная и постоянная всюду на Земле. Он высчитал, что длина нити, на которой висит маятник, совершающий одно качание в секунду, составляет 440,5 парижской линии. Гюйгенс был уверен, что такой маятник станет отбивать секунды, где бы мы ни пробовали его раскачивать, и поэтому предложил взять его длину за единицу линейных измерений.

И вдруг оказывается, что тот самый маятник, который в Париже заканчивал свое колебание ровно за одну секунду, на экваторе ни с того ни с сего стал качаться медленнее. Неужели он и впрямь сделался там длиннее? Нет, это маловероятно. Скорей всего за этим скрывалось что-то другое. Но что же?

Маятник раскачивается под действием собственного веса. Может быть, он, оказавшись на экваторе, неожиданно полегчал? Как ни казалось это поначалу невероятным, Гюйгенсу пришлось допустить, что вес маятника изменился при переезде в более южные широты. Но почему это могло произойти?

После долгих раздумий он решил, что виной всему центробежная сила, возникающая при вращении нашей планеты вокруг самой себя. Это она, действуя навстречу силе тяжести, делает маятник на экваторе не таким тяжелым, как в Париже, в результате чего он и качается здесь медленнее. Ведь как раз на экваторе эта встречная сила гораздо больше, чем на широте Парижа. После такого вывода Гюйгенс уже не предлагал делать секундный маятник эталоном длины.

С тем, что вес одного и того же маятника меняется только от перевозки на новое место, французские академики никак не могли согласиться. И они, разумеется, заявили