Елена Сапарина - Небесный землемер

Чтобы этого не случилось, часы, хранящие время, устанавливают в глубоком подвале, куда не долетает ни один звук и где ни зимой, ни летом даже на полградуса не меняется температура. В нерушимом спокойствии и одиночестве пребывают эти верные стражи времени в своем подземном жилище.

Они никогда не отдыхают. Бесстрастные и неутомимые, со скрупулезной точностью день за днем отсчитывают они время, необходимое Земле, чтобы повернуться вокруг оси.

И все-таки, как мы знаем, ошибаются. Ведь сама сила тяжести, которая движет маятник, непостоянна повсюду на земном шаре. Конечно, такие отклонения от правильного хода могут быть незначительными, но в астрономических вычислениях важны и ничтожные величины. Поэтому ученые стремились изобрести такие часы, ход которых не зависел бы от всякого рода случайных причин.

Это удалось осуществить, когда физики предложили отсчитывать колебания не маятника, а кварцевой пластинки. Переменный электрический ток, пропущенный через пластинку, вырезанную из кварца, заставляет ее вибрировать. Вибрации эти отличаются большим постоянством. Обычно таких колебаний совершается до 60 тысяч в секунду.

Изобретатели кварцевых часов и не подозревали, какой сюрприз те преподнесут астрономам. Еще меньше предполагали это сами астрономы. Они были очень рады новому точному прибору. И в подземельях обсерваторий рядом с классическими маятниковыми часами расположились их молодые собратья.

Первыми, кто заметил, что со временем творится что-то неладное, были немецкие астрономы Павéл и Уинк. Наблюдая за кварцевыми часами Потсдамского геодезического института и сверяя их показания с движением Земли, они обнаружили, что осенью часы вдруг начали отставать, к зиме их ход выравнялся, а весной они неожиданно стали уходить вперед. Летом же, как и зимой, часы шли нормально.

Правда, изменения были ничтожно малы. Но ученых взволновало это явление. Принято думать, что астрономов интересуют величины только космических масштабов. На самом деле им, пожалуй, чаще приходится иметь дело с крошечными величинами. Вот почему немецкие астрономы не прошли мимо этого в буквальном смысле слова малозаметного факта.

Ученые — люди осторожные. И они прежде всего заподозрили ошибку в наблюдениях — ведь маятниковые часы в течение этого же времени шли как будто бы равномерно. Однако в следующем году подобный же каприз был обнаружен у кварцевых часов Парижской службы времени. Вряд ли это уже было простой случайностью. А вскоре оказалось, что и часы Вашингтонской службы времени осенью идут медленнее, а весной быстрее.

В 1950 году этот вопрос обсуждался в Париже на Международном совещании по постоянным величинам. Английский астроном Спенсер Джонс сообщил, что и на Гринвичской обсерватории, известной большой точностью наблюдений, кварцевые часы осенью и весной идут неровно.

Проблема приобретала все большую остроту. Попробовали проверить кварцевые часы. Тщательные исследования показали, что равномерных колебаний «кварцевого электричества» ничто не может нарушить. Да и тот факт, что все кварцевые часы на земном шаре имели совершенно одинаковые отклонения, убеждал, что причина лежит вне самих часов.

И тогда ученые пришли к поразительному выводу: не часы отстают осенью и уходят вперед весной, а Земля вращается в течение года то быстрее, то медленнее, расходясь в своем ходе с ходом часов.

Как ни кажется невероятным, это действительно так. Ныне доказано, что наша Земля вращается неравномерно: всего быстрее она движется в августе, а всего медленнее в марте — апреле. И, значит, наши сутки непостоянны. Осенью они меньше, чем весной, хотя разница и не превышает сотых долей секунды.

Часы, созданные руками человека, оказались точнее природных — самой Земли. А Земля — далеко не таким точным «механизмом», каким представлялась раньше. Выяснилось, что она вращается неравномерно не только в течение года, но и на протяжении веков. Когда-то она крутилась быстрее, чем теперь. Из-за этого сутки за последние две тысяча лет удлиняются почти на 0,002 секунды в столетие.

Кроме того, случается, что в некоторые годы скорость Земли неожиданно резко увеличивается, а в иные — уменьшается гораздо больше, чем ежегодно весной и осенью. Эти «скачки» происходят через неравные промежутки и не подчиняются никакой видимой закономерности.

Но, вы помните, еще Ньютон говорил, что наша Земля потому и сжата, что она вращается. А позже было доказано, что такую форму, как сейчас, наша планета будет сохранять только при вполне определенной скорости вращения. При скорости, так сказать, в пределах нормы сжатый эллипсоид находится в устойчивом равновесии. Другими словами, если какие-то силы со стороны, из космоса — например, ближайшие планеты или Луна — вздумают растянуть земной шар, то изменят его форму ненадолго. Как только они его «отпустят», земная поверхность, подобно пружине, примет прежний вид.

Но если скорость вращения станет увеличиваться, то центробежная сила на экваторе тоже будет становиться все больше. Она еще сильнее растянет Землю в поперечном направлении — наша планета заметнее сплющится, а ее экваториальный радиус удлинится.

Ученые подсчитали, что если бы Земля стала обращаться вокруг оси не за 24 часа, а за 1 час 25 минут, то есть ее скорость увеличилась бы в 17 раз, то центробежная сила возросла бы в 289 раз и уравновесила силу тяжести. (Ведь сейчас она, как уже говорилось вначале, равна на экваторе именно 1/ 289силы тяжести.) Тяжесть не удерживала бы больше частиц Земли, и оказалось бы достаточно самого легкого воздействия на нашу планету со стороны, чтобы она разрушилась.

Больше того, уже при периоде вращения, меньшем 2 часов 39 минут, Земля не сможет сохранить форму эллипсоида. Однако эти расчеты чисто теоретические, и такое катастрофическое увеличение скорости нашей планете не грозит. При существующем ритме вращения земной шар обладает громадным запасом прочности. Наблюдаемые повышения скорости совершенно безвредны для него.

А к чему может привести замедление оборотов? Но прежде чем ответить на этот вопрос, попробуем выяснить, что и насколько тормозит Землю.

Существование таинственного земного тормоза предполагал еще Кант. Он считал, что Землю тормозят морские приливы — вернее, трение приливной волны о земную поверхность. Но вплотную занялись этим исследованием лишь недавно. Свои соображения о причине торможения Земли высказывали ученые разных стран и разных специальностей. Всемирную известность снискали работы в этой области наших отечественных исследователей — в особенности геофизика Николая Николаевича Парийского.

Чтобы ответить на вопрос, что же именно тормозит Землю, астрономам и геофизикам пришлось на время стать математиками и механиками. Они как бы поместили земной шар в лабораторию и принялись тщательно исследовать взаимодействие всех деталей этого громадного и сложного механизма, устройство которого вдобавок ко всему еще не совсем ясно.