Михаил Ивановский - Вчера, сегодня, завтра

Земля действительно вращается странно, — она то чуть-чуть ускоряет свое вращение, то так же неожиданно и как будто беспричинно слегка замедляет его.

Быстрее всего Земля вращается в августе и медленнее всего — в марте. В августе сутки короче на 0,0011 секунды, а в марте они длиннее на 0,0010 секунды средней величины за весь год.

Небольшие изменения скорости вращения земного шара изо дня в день постепенно накапливаются. К концу года они могут достичь величины, которая не ускользает от внимания астрономов.

Приборы, которыми пользуются сотрудники службы времени астрономических обсерваторий, достигли в настоящее время весьма большого совершенства. Они позволяют отмечать очень сложные и до сих пор остававшиеся незамеченными изменения скорости вращения Земли.

Так, например, было замечено, что в течение прошлого столетия Земля вращалась с ускорением — сутки чуть-чуть укорачивались. Разница, накопившаяся к концу года, достигла величины целой секунды, а иногда даже превышала ее. За время с 1865 по 1898 годы мы потеряли почти 35 секунд.

В конце прошлого века Земля перестала спешить, сутки снова начали удлиняться. Это продолжалось до 1920 года. Сейчас она опять вращается с небольшим ускорением. Сами по себе эти изменения ничтожны, и мы их совершенно не замечаем. Но они рассказывают ученым о многом. Они говорят, что Земля — не застывший твердый шар, а тело, подверженное беспрестанным изменениям. Чувствительное ухо новых часов позволяет астрономам как бы прислушиваться к биению пульса Земли.

Длина суток подвержена ежегодным колебаниям, которые отличаются своей плавностью и правильностью. Почему они происходят? Несомненно, от того, что за каждый год какие-то большие массы на Земле меняют свое положение. Вероятнее всего, это перемещение массы воды. Летом вода больше испаряется и разносится в виде облаков и туч в атмосфере Земли. Зимой же вода замерзает и выпадает слоем льда и снега, и притом, чем ближе к полюсу, тем сильнее.

Как выяснили советские ученые, в районе Южного полюса материк Антарктиды покрыт толстым слоем льда, толщина которого доходит до 4 километров. Если бы эта масса льда вдруг растаяла, то высота уровня океанов по всей Земле поднялась бы на несколько десятков метров. Это наверняка замедлило бы вращение Земли.

Кроме годичных колебаний, во вращении Земли бывают нередко еще внезапные скачкообразные изменения. Возможно, что это связано с большими оползнями или обвалами внутри земной коры. Все эти вопросы сейчас лишь начинают изучаться, и пройдет какое-то время, прежде чем картина окончательно прояснится. Но несомненно, что изучение приведет к новым важным и увлекательным открытиям, раскрывающим тайну жизни Земли.

Пока же ясно одно, — земной шар, который всегда считали безупречным судьей всех часов, сам оказался не вполне надежными часами. Обстоятельные астрономические наблюдения за различными небесными светилами уличили нашего верховного законодателя времени в небольшой, но все же вполне заметной неаккуратности.

Много веков назад астрономы искали способа преодолеть трудности, возникавшие в счете времени из-за несоизмеримости года, месяца и суток. С этой задачей наука более или менее справилась.

В наши дни ученые столкнулись с другим, более сложным явлением — с непостоянством нашей основной меры времени — суток. Сутки то удлиняются, то укорачиваются, а вместе с ними удлиняется и укорачивается 1/864000 доля суток — секунда. Это большая помеха в научно-исследовательской работе. Ведь никто не согласится измерять расстояние резиновым метром, потому что он растягивается, а в измерении времени ученые, и мы вместе с ними, вынуждены пользоваться «резиновой секундой». Это искажает результаты исследований. Время надо измерять неизменной секундой. Пусть сутки удлиняются или укорачиваются, секунда должна оставаться по возможности постоянной.

Это заставляет, во-первых, искать в природе или создавать искусственным путем какое-либо ритмичное явление, которое могло бы послужить образцом для секунды. И, во-вторых, установить точную длину секунды как основной единицы времени. Обе эти важные задачи обсуждались на Международном астрономическом съезде в городе Дублине в 1955 году. На этом съезде астрономы договорились, что никакого нового ритмичного явления взамен вращения Земли вводить не будут. Они будут находить и вычислять необходимые исправления или, как говорят астрономы, «поправки», проверяя время по звездам и выясняя неправильности во вращении Земли. Эти поправки, оказывается, можно довольно легко обнаруживать, непрерывно наблюдая за движением Луны. Луна всего ближе к Земле и движется быстрее всех небесных светил. Если бы Земля вращалась совершенно равномерно, то тогда на основании одних только вычислений можно было бы найти точное положение Луны для каждого дня и часа на много лет вперед. Результаты таких вычислений астрономы обычно представляют в виде таблицы, носящей название эфемериды. Если скорость земного вращения изменяется, то это моментально сказывается на видимом движении Луны среди звезд. Оно начинает расходиться с эфемеридой.

Как только это происходит, астрономы, наученные горьким опытом, сразу же догадываются, что дело здесь не в Луне, а в Земле! Теперь можно поставить задачу, вроде решения уравнения с одним неизвестным: какую поправку нужно внести в скорость вращения Земли, чтобы движение Луны снова совпало с эфемеридой? Эту задачу астрономы научились очень быстро решать, особенно пользуясь современными быстродействующими счетными машинами. Находя этим способом поправки к астрономическому времени, астрономы находят и время, которое мы бы имели, если бы Земля вращалась идеально равномерно. Это время называется эфемеридным временем. Этим временем съезд в Дублине предложил впредь пользоваться всем астрономам. Таким образом, была решена первая задача.

Что касается второй, то, за неимением лучшего, съезд предложил за эталон секунды принять 1/31556925,975 часть 1900-го (тропического) года.

Таким образом, наша единица времени стала определяться при помощи некоторого общепринятого образчика, или эталона. Совсем так же определяются длина метра и вес килограмма при помощи эталонов, хранящихся в Бюро долгот в Париже.

Интересно, что в конце концов пришлось секунду определить через год, потому что оказалось, что длину года легче контролировать, чем длину суток.

Каждая обсерватория время от времени проверяет свой географический адрес. Астрономы определяют долготу и широту обсерватории так, как будто они находятся не на твердой земле, а на корабле среди океана.

Казалось бы, что может случиться со зданиями. Не может же обсерватория сдвинуться с фундаментов. Однако оказалось, что хотя Пулково со своего холма никуда за сто лет не сдвинулось, а его широта и долгота чуть-чуть изменились. То же самое наблюдается и на остальных обсерваториях земного шара, причем изменение географического адреса у разных обсерваторий происходит примерно одинаково.