Елена Сапарина - Небесный землемер

Такие повышения и понижения как бы опоясывают невидимыми волнами земной шар. А чуть меньшие волны тянутся между полюсами. «Ровный» геоид в действительности весь изрыт «буграми» и «ямами».

Сейчас составлена очень приблизительная, разумеется, карта высот геоида.

На первый взгляд может показаться странным: как же удалось начертить то, что не имеет строгой формы? На такой карте вы и не найдете невидимку-геоид. Это просто обыкновенная карта полушарий, на которой причудливо изогнулись цветные линии. Там, где вьется красная полоса — «бугры» геоида, где извиваются зеленые линии — его «впадины».

Когда говорят о «впадинах» и «буграх» геоида, это не значит, что речь идет о горах или оврагах на земной поверхности. В окрестностях Москвы, скажем, там, где на геоиде значительная «вмятина», нет ни достаточно глубоких оврагов, ни гор. И на север и на юг здесь тянется совершенно гладкая равнина. «Впадины» и «бугры» эти так же невидимы, как и сам геоид. И лишь если бы удалось соединить каналом московскую равнину с океаном, то уровень воды под Москвой установился бы ниже, чем к северу и к югу от нее. Вот эти воображаемые водяные бугры и ямы и есть волны геоида.

Форма действительного геоида оказалась, таким образом, очень сложной.

Чем же это объяснить?

Сложным строением коры и земных глубин. Дело в том, что внутренность Земли очень неоднородна. В глубинах ее находятся и тяжелые и легкие слои. Земная кора, лежащая под ней оболочка и ядро имеют разную плотность и, значит, по-разному притягивают частички воды в океане.

Было бы еще полбеды, если бы слои располагались внутри земного шара достаточно равномерно — каждый слой, допустим, одинаковой толщины и на равном расстоянии от центра Земли. Но в действительности земная кора местами стелется тонким слоем, а местами слагающие ее массы скапливаются огромными, тяжеленными глыбами. Распределение тяжелых и легких масс внутри Земли и влияет на форму геоида.

Встретившись с каким-нибудь новым явлением, ученые стремятся открыть закон, которому оно подчиняется. Естественно, что и тут показалось соблазнительным отыскать какое-то правило, повинуясь которому массы разной плотности распределяются внутри Земли и на ее поверхности.

Вначале думали, что строение земных глубин должно как-то соответствовать главным неровностям в строении земной поверхности. Сам собой напрашивался вывод, что тяжелые глыбы континентов уравновешиваются более легкими породами внутри земного шара, а легкие воды океана — тяжелыми подстилающими слоями. Только так, казалось, и может соблюдаться общее равновесие земной коры.

Но хотя наблюдения и подтвердили, что такое соотношение действительно есть, оно проявляется далеко не везде. Тяжелая континентальная Индия, например, или не менее тяжелые Памир, Индонезия, Кавказ, Урал расположены вовсе не на «облегченной подкладке».

Наверняка предсказать, где можно ожидать поднятие, а где понижение геоида, удается поэтому с трудом. Более или менее удачно получается это в горной и вообще сильно пересеченной местности. Горы почти всегда вызывают небольшие в длину, но довольно глубокие волны тяжести. Кавказский хребет, скажем, образует на поверхности геоида 30-метровый «бугор».

Такие же волны, как и возле горы с ее избытком тяжести, только обращенные гребнем вниз, возникают и в районе глубоких впадин, в которых наблюдается нехватка земных масс. Озеро Байкал — узкая глубокая «щель» длиной примерно в 600 километров — создает почти такую же по величине волну тяжести, как и громадный Кавказский хребет. Поэтому мы можем считать, что в сильно изрезанных районах сила тяжести действительно большей частью зависит от рельефа.

Но как же угадать, где расположатся «бугры» и «ямы» геоида, возникающие среди совершенно гладких равнинных мест и не проявляющиеся внешне, как, например, под Москвой? Ведь здесь рельеф не имеет видимой связи со строением внутренних масс.

Помочь могут только непосредственные измерения этих волн на всей поверхности Земли. Чтобы составить хотя бы примерное представление о геоиде, узнать его форму в самых общих чертах, надо произвести десятки и сотни тысяч взвешиваний!

Перед геодезистами встали совершенно новые задачи. Оказалось, что неровный геоид нельзя вычислить. Его можно только практически измерить, обойдя весь земной шар. И геодезисты принялись за такие измерения, вооружившись не только «линейкой», но на этот раз и «гирей».

Последние наблюдения силы тяжести в окрестностях Москвы Петр Карлович Штернберг проводил 4 ноября 1917 года — в канун Великой Октябрьской социалистической революции. А через несколько дней заслуженный профессор астрономии Московского университета и директор обсерватории, интересовавшийся всю свою жизнь, казалось, только небесными делами, командовал орудийным расчетом.

Мирная обсерватория на Пресне оказалась хранилищем оружия рабочих, а революционные деятели, прославившиеся еще во время революционных событий 1905 года и известные под партийными кличками «Лунный», «Эрот», «Владимир Николаевич», — почтенным седовласым астрономом П. К. Штернбергом, членом партии с 1905 года.

Революция и затем гражданская война прервали исследование московской аномалии силы тяжести, которое он так успешно проводил. Но эти наблюдения, выполненные в пылу военных сражений, положили начало гравиметрическим работам по всей стране. Из скромной помощницы геодезии, выполнявшей подсобную роль, какой гравиметрия была во времена Штернберга, она стала основным направлением геодезических исследований, которому принадлежит сейчас решающее слово в определении истинной фигуры планеты. Это наука, родившаяся в нашей стране после Октября.

За сто лет, на протяжении которых в России велись отдельные гравиметрические наблюдения, была определена сила тяжести всего в 400 пунктах. После 1920 года темп исследований резко изменился. Одни ученые отправились измерять силу тяжести на Урале, другие обследовали центральные районы. Экспедиции Ленинградского астрономического института меряли Поволжье, окрестности Баку. Полтавская гравиметрическая обсерватория «взвешивала» Украину.

К 1932 году на территории нашей страны было промерено свыше 2 тысяч точек. Но распределялись они очень неравномерно. Почти вся Европейская часть страны и вся Сибирь оказались не затронутыми этими исследованиями. Поэтому Совет Труда и Обороны объявил, что с этого года начинается плановая гравиметрическая съемка всей страны. Предстояло в течение нескольких пятилеток произвести 22 тысячи измерений.