Небесный землемер - [17]

И ту и другую микроскопическую величину приходится учитывать хранителям точного времени. Для этого они пользуются сейчас новым, еще более надежным инструментом — атомными и молекулярными часами. В молекулярных часах время отсчитывается по колебаниям атомов в молекуле аммиака. Эти колебания совершаются 23 870 миллионов раз в секунду. А наблюдают их по изменениям, которые они вносят в спектр аммиака. Атомные часы «устроены» иначе. В них время определяется частотой, с которой перескакивают электроны с одного уровня на другой внутри атома цезия. «Наблюдают» этот перескок также по спектрограмме.

Из-за постепенного «удлинения» Земли меняется уже сложившаяся ее форма. Но планета наша не является чем-то жестким и монолитным и затормаживается неодинаково. В первую очередь тормозится земная кора. А внутренние, глубинные, слои немного отстают от верхних, двигаясь некоторое время по инерции с прежней скоростью.

Далее: разные точки земной поверхности вращаются с разной скоростью. Быстрее всего движутся расположенные на экваторе — они проходят в среднем 28 километров в минуту. А чем ближе к полюсам, тем медленнее их передвижение. На широте Москвы, например, они успевают за одну минуту продвинуться всего километров на 15. Они и тормозятся по-разному. Поэтому, если бы меридианы были нанесены на поверхности Земли наподобие градусной сетки на карте, они постепенно искривились бы. Около самого экватора эти линии шли бы еще прямо с севера на юг, но в северном полушарии загибались к северо-востоку, а в южном — к юго-востоку.

Как же по такой кривой градусной сетке определять точную фигуру Земли? Да и какую фигуру стали бы теперь определять геодезисты? Ведь даже и от представления о трехосном земном эллипсоиде пришлось отказаться. Действительная Земля оказалась по очертаниям еще более сложной и меньше всего походила на правильное геометрическое тело.

Все больше убеждались ученые, что форма нашей планеты неправильная и зависит от того, как распределены на Земле различные по тяжести массы.

Земля имеет форму Земли

Мы говорим, что высота Джомолунгмы (Эвереста) 8882 метра над уровнем моря, а Москва лежит выше уровня моря только на 120 метров. Какое море при этом имеется в виду?

Зеркало Черного моря, например, ниже Балтийского. А уровень этого последнего, в свою очередь, ниже Белого моря и выше уровня Тихого океана. Тихий же океан возвышается над Атлантическим.

Если говорить строго, так и одно и то же море не всегда находится на одинаковом уровне. На Балтике, в Кронштадте, вода осенью — в период дождей — всегда стоит выше, чем зимой или весной. Подобное явление наблюдается и на Черном море. Здесь летом воды больше, чем осенью. Замечено, что Атлантический океан у берегов Мексиканского залива наклонен к востоку, а кроме того, тот же Атлантический и Тихий океаны приподняты с севера и «текут» на юг. Балтийское же море наклонено, наоборот, на север, и на южном побережье его уровень выше.

Как же считать высоту от такого непостоянного основания?

Оказывается, говоря «высота над уровнем моря», имеют в виду вовсе не то или иное конкретное море, а некий средний уровень Мирового океана. Если поверхность совершенно спокойного «среднего» океана мысленно продолжить под материками, то эта воображаемая поверхность и образует тот уровень, от которого отсчитываются высоты любых точек на земном шаре.

Вот тут мы и подошли к понятию геоида.

Когда выяснилось, что наша Земля не похожа ни на простой, ни на трехосный эллипсоид и стало ясно, что земной шар вообще не является правильным геометрическим телом, пришлось придумывать какой-то новый способ измерения неправильной бугристой Земли.

Но прежде надо было выяснить: что считать поверхностью планеты — землю или воду? Самой земли здесь не так уж много. Лишь четвертую часть всей поверхности занимает выступающая из воды суша. А намного ли она возвышается над уровнем океана? Даже самые высокие горы — ничтожные песчинки на лике громадной планеты. В среднем материки выше океана всего на тысячную долю земного радиуса. Океаны же и моря, сообщаясь друг с другом, образуют почти сплошную водную гладь.

Это и навело на мысль, что Землю в первом приближении можно представить состоящей из одних океанов. Поверхность среднего океана, как бы ограничивающая собой Землю, и была названа геоидом.

Слово это специально придумано учеными для обозначения фигуры Земли. Его предложил известный немецкий физик и астроном И. Листинг. Никакого геометрического смысла оно не имеет. Буквально это значит: тело, имеющее форму Земли. Поэтому, если вы попросите назвать какую-нибудь геометрическую фигуру, похожую на геоид, вы услышите в ответ, что в геометрии не существует такой. Ближе всего к ней подходит только наша Земля, представляющая собой неправильное тело очень сложных очертаний.

Единственный «твердый» признак, которым можно охарактеризовать геоид, заключается в том, что направление силы тяжести в любой его точке должно быть перпендикулярно его поверхности. Вот все, что про него известно.

Мы уже встречались с геометрическими линиями и точками, которые вдруг начали приобретать физические свойства. Геоид — это нечто прямо противоположное. Не имея никакого подобия в геометрии, он обладает вполне определенными физическими свойствами: форма его воображаемой поверхности зависит от распределения на ней силы тяжести.