Небесный землемер - [29]

Тот же отрезок, от которого начинается ряд из треугольников, обычно имеет в длину всего 6–10 километров. Но его тоже надо как-то измерить.

Вдоль измеряемого отрезка расставляют специальные штативы, которые заканчиваются стальными цилиндрами. На них натягивают проволоку, на которой нанесены точные деления, а посредине цилиндра, венчающего штатив, тонкий штрих. Натягивают проволоку всегда с одинаковой силой, подвешивая на ее концах гири весом в 10 килограммов.

Черточка, делящая цилиндр, — это «стрелка». Какое деление проволоки окажется против нее, таково расстояние между двумя штативами. Каждый кусок промеривают два раза — в прямом и обратном направлении разными проволоками.

Проволоку изготавливают из специального сплава — инвара, который почти не расширяется при колебаниях температуры. Перед началом измерений земной поверхности каждый отрезок проволоки проходит тщательную проверку в Центральном научно-исследовательском институте геодезии, аэросъемки и картографии. Здесь его длину с помощью сложных приборов сравнивают с эталоном.

Целые научные коллективы высчитывают возможную микроскопическую величину, на которую такая устойчивая к колебаниям температуры проволока все же может изменить свою длину из-за перемены погоды. В районе измерений геодезисты учитывают даже плотность воздуха. Они добиваются очень высокой точности, ошибаясь всего на миллионную долю измеряемой длины.

Измерять расстояние проволокой сложно и трудоемко. Поэтому физики предложили «протягивать» между пунктами не проволочную нить, а луч света. Скорость его бега известна. Остается только определить время, за которое он пробежит измеряемое расстояние, чтобы узнать, чему это расстояние равно.

Луч света выпускают через узкие ворота — экран телевизионной трубки. Ей в этом случае приходится играть не совсем обычную роль — она заменяет геодезистам своеобразные часы. Если вспышки света будут повторяться 20–25 раз в секунду, то наблюдатель увидит на экране не отдельные вспышки, а яркую точку. Пробежав до конца отрезка земной поверхности, который хотят измерить, и встретив там заслон — зеркальце, свет поворачивает обратно.

А пока свет путешествует до зеркала и обратно, на экране изображение светящейся точки, как говорят, «развертывается» в горизонтальном направлении. Скорость этой «развертки» известна. Но вот посланный нами импульс света вернулся. И на экране в некотором отдалении от первоначальной появляется вторая яркая точка. Расстояние между ними — это и есть время, затраченное импульсом света на пробежку до зеркала и обратно. Только выражено оно не в секундах, а в миллиметрах.

Но луч света оказался не очень надежным работником. Измеряя расстояния с помощью световых импульсов, геодезисты ошибались нередко на несколько метров. Дело в том, что возвращение импульса света регистрируется на экране телевизионной трубки все же с некоторым опозданием.

Точность измерения значительно повысилась, когда вместо отдельных импульсов света стали использовать световые волны.

Если пучок света, прежде чем посылать его вдаль, с помощью «электронного затвора» заставить изменять свою интенсивность с определенной частотой, то он станет подобен волнам, распространяющимся по воде. Длина их будет определяться той частотой, с которой действовал «электронный затвор». Сосчитав, сколько волн такой длины прошло путь до зеркала и обратно за известный промежуток времени (это узнают по яркости ответного светового следа), определяют и само расстояние, которое они пробежали. Точность измерений повышается при этом раз в пять.

Световые волны заменяют иногда радиоволнами. С их помощью за короткое время можно измерить расстояние в сотни километров. Для этой цели используются только «прямые» радиоволны: короткие и ультракороткие. Длинные и средние не годятся, так как они распространяются криволинейно.

В пунктах, между которыми надо определить расстояние, устанавливают радиомаяки, а на самолете, летящем посредине между ними, — радиопередатчик. Получив «запрос», каждый радиомаяк посылает ответный сигнал, который попадает на экран самолетного локатора.

Так узнают, за сколько времени пробежали радиоволны от маяка до самолета и какой им пришлось совершить путь. А зная это расстояние, высоту полета самолета и радиус Земли, можно опять-таки по треугольникам, только не распластавшимся по Земле, а как бы поставленным вертикально, найти, насколько отстоят друг от друга города.

Этим способом определены расстояния между Флоридой и Багамскими островами, Шотландией и Норвегией, Критом и Северной Африкой.

Но измеряя большой отрезок по частям, мы невольно ошибаемся: где-то недостаточно точно определим угол, где-то недосчитаем доли метра. Даже при тщательном измерении каждого кусочка мы совершаем крошечную ошибку. Накапливаясь, эти ошибки искажают истинные расстояния и, значит, наше представление о форме земной поверхности.

Избежать полностью таких ошибок не удается — это лежит за пределами точности применяемых в геодезии очень точных инструментов. Поэтому ученым пришлось признать неизбежность таких ошибок. А чтобы все-таки как-то бороться с ними, создали даже специальную дисциплину — теорию ошибок. Но даже и с ее помощью не удается совсем избавиться от неточностей. Другое дело, если бы была такая рулетка, которая за один присест могла промерить расстояние от Риги до Владивостока или от Америки до Европы, не дробя его на отдельные куски.