Елена Сапарина - Небесный землемер

Нужна была такая мера, которая существовала бы в самой природе и была неизменной и постоянной всюду на Земле, а не становилась бы длиннее летом и короче зимой, как это происходило с французским туазом. Вот тогда-то и решили обратиться за помощью к самой Земле.

Французская Академия наук предложила взять за единицу линейных измерений 1/40 000 000 долю земного меридиана. Это и есть наш нынешний метр. И когда мы говорим, что радиус земного шара равен примерно 6 тысячам метров, то это значит, другими словами, что в радиусе Земли 6 тысяч раз укладывается кусок земного меридиана размером в 1/40 000 000 его долю. А когда мы говорим, что градус меридиана равен 100 километрам, то это означает, что на протяжении этого куска 1/40 000 000 доля меридиана поместилась бы 100 тысяч раз.

Землю, таким образом, стали мерить самой Землей.

Экспедиция Мешена и Деламбра, которая, повинуясь распоряжению Конвента, отправилась в разгар Французской революции измерять парижский меридиан, как раз и должна была определить величину этой 40-миллионной доли. Под гром пушек революционной армии, сражавшейся с врагами республики, Деламбр продвигался от Дюнкерка к Барселоне, а Мешен — навстречу ему из Барселоны.

Страна кишела заговорщиками, мечтавшими вернуть власть короля. В каждой деревне организовывались для защиты от них вооруженные отряды, которые брали под наблюдение всю округу, вылавливая подозрительных лиц.

Мирная экспедиция ученых с трудом пробиралась по дорогам революционной Франции. Непонятный громоздкий груз и инструменты неизвестного назначения, которые они везли с собой, подробный осмотр окрестностей не раз вызывали подозрение местных жителей, которые принимали их за королевских шпионов. И редко когда ученым удавалось, по словам Деламбра, «закончить наблюдение незамеченными».

Вдобавок ко всему между Францией и Испанией началась война, и Мешен, измерявший треугольники в Пиренейских горах, был захвачен испанцами в плен.

Шесть лет понадобилось ученым, чтобы в огне сражений довести свое измерение до конца.

Метр поспешили закрепить, изготовив из платины стержень длиной в 1/40 000 000 меридиана. Он представляет собой металлический брусок — нержавеющий, не растворяющийся в кислотах и почти не расширяющийся от нагревания. На концах идущего вдоль него желоба в сантиметре от краев нанесены два тонких штриха. Расстояние между ними — это и есть 40-миллионная часть земного меридиана.

И что бы вы ни стали теперь мерить: килограмм масла, литр бензина, площадь своей комнаты или длину куска ткани — вы всегда сравниваете их с земным меридианом.

Метр стал основой всех измерений: длины, площади, объема, веса.

Позже изготовили 34 эталона, которые роздали государствам, подписавшим так называемую метрическую конвенцию. Россия получила два: № 28 и № 11. Оба эталона привезли в Петербург и здесь сняли с них несколько копий, которые находятся во Всесоюзном метрологическом институте в Ленинграде до сих пор.

Эталонами ничего не меряют. Они лишь хранят длину метра. Для этого созданы все условия. В подвалы института, где метры-хранители несут свою бесконечную вахту, не входит никто посторонний. Их оберегают от малейших колебаний температуры, давления и влажности воздуха, чтобы ничто не заставляло усомниться в постоянстве их длины.

А если такое сомнение все-таки возникает, государственный метр сравнивают с метром-свидетелем, тоже хранящим меру длины. Все же остальные метры, которыми мы измеряем градус меридиана или отрез ткани, называются рабочими. Время от времени рабочие метры проверяют по эталонам-хранителям, которые тоже изредка извлекают из подвала и везут в Париж, чтобы проверить по международному метру, который хранит эту меру для всей нашей планеты.

Но, вправе спросить читатель, стоит ли так тщательно оберегать метр, если все равно известно, что все земные меридианы разной длины? И действительно ли наш метр равен 1/40 000 000 меридиана? А если даже и равен, то какой меридиан имеется при этом в виду?

Вопросы вполне резонны.

Сейчас выяснилось, что наш метр на 0,2 миллиметра короче 40-миллионной доли «среднего» меридиана. Поэтому стали говорить, что метр — это не 40-миллионная часть меридиана вообще, а только парижского.

Но, может быть, в будущем обнаружится, что как раз на эти 12°30′, которые промерили Деламбр и Мешен, приходится «бугор» или «впадина» геоида, и, следовательно, общая длина меридиана окажется меньше или больше, чем получилось из измерений? Что же, тогда придется заново переделывать все эталоны, подгоняя их под новый метр?

Решили сохранить старый метр. Но это не была уже настоящая природная единица измерения. Он превратился в такую же условную меру, как и знаменитый туаз. Наш метр — это просто расстояние между двумя штрихами, нанесенными на металлическом бруске.

Однако ученые не оставили заманчивую мысль связать современную меру длины с каким-нибудь неизменным образцом, заимствованным у природы. Все больше склоняются они к тому, что такой мерой может служить луч света, который уже неоднократно выручал геодезистов. Только на этот раз ученых интересует скрытая в каждом белом луче разноцветная радуга.

Стоит на пути луча поставить стеклянную призму и заставить его пробраться сквозь грани, как яркое ожерелье радуги рассыплется на красный, желтый, зеленый, синий, фиолетовый самоцветы.

Откуда они взялись? Это беспорядочный белый луч, в котором смешаны волны разной длины: и коротенькие — в полмикрона, и чуть побольше — на ходу перестроился. И волны каждой длины, сгруппировавшись, побежали своими потоками. Самые длинные из них мы видим как красные, а самые короткие как фиолетовые лучи.

Вот длину какой-нибудь «цветной волны» и предложили ученые взять в качестве природного «метра». Но как это сделать? Ведь очень редко «радуга» получается чистой. Большей частью соседние цвета все-таки немного смешиваются, и длина волны каждого из них получается различной в зависимости от того, насколько сильно они смешались. Все упиралось, стало быть, в то, чтобы найти такой источник света, который раскладывался бы на очень чистые, без примесей цвета.

Один уже найден. Если раскалить пары металла кадмия, то они начнут светиться. И этот свет делится призмой на четыре четкие цветные линии. Удалось очень точно измерить длину световой волны каждой из них. Оказалось, что красные лучи светящихся паров кадмия имеют длину волны 0,64 385 033 микрона. Значит, в одном метре содержится примерно полтора миллиона таких волн.

Но новый «метр» еще не получил прав гражданства. Недавно нашли новые вещества, свет которых делится на еще более четкие цвета. На роль будущего эталона сейчас претендуют зеленые лучи раскаленных паров ртути и желто-зеленые газа криптона. С помощью длины образующих их волн можно будет производить все измерения в два-три раза точнее, чем сейчас.