Сергей Всехсвятский - Планета Земля и ее соседи

Жизнь растений и животных поддерживается и развивается за счет энергии Солнца. Вместе с тем процессы солнечной активности — ультрафиолетовое излучение Солнца, корпускулярные потоки, вырывающиеся с солнечной поверхности, — определяют многие особенности явлений на Земле. От них зависит состояние радиационных поясов вокруг Земли и колебания земного магнитного поля. Потоки жесткого ультрафиолетового излучения и заряженные частички ионизуют верхние слои нашей атмосферы и определяют условия распространения радиоволн, условия радиосвязи на земной поверхности.

Возбуждение в верхней атмосфере (ионосфере) передается в нижние слои, в тропосферу, где разыгрываются все явления погоды.

Гигантский круговорот воды, вызываемый солнечной энергией — испарение вод океанов и перенос водяного пара и капелек воды ветрами, — зависит в некоторой мере от ритма солнечной деятельности. Вот почему 11-летний цикл солнечной активности сказывается на росте деревьев и растений. Однако выяснены далеко еще не все стороны этой связи между солнечными процессами и явлениями на Земле. И не только астрономы, но и геофизики, специалисты по атмосфере и гидросфере, по льдам, земным токам и другим явлениям, а также биологи, физики, радиофизики и исследователи космического пространства интенсивно изучают все проявления солнечных воздействий.

В XVIII и XIX веках для измерения Земли астрономы использовали точный метод триангуляции. При этом непосредственное измерение больших длин на Земле заменяется определением углов в системе треугольников, разбиваемых на выпуклой земной поверхности. Сопоставление таких измеренных дуг, проведенных и вдоль меридианов и по долготе, через различные материки, позволило составить представление о форме и действительных размерах твердой оболочки Земли.

Земля оказалась отличной от шара; только в самом грубом приближении можно принимать ее за шар с радиусом 6371,км. В действительности она сплюснута у полюсов в соответствии с законами вращения тел и теорией тяготения Ньютона. Полярный радиус почти на 21 км короче экваториального радиуса. Поэтому во втором приближении Землю можно считать немного сплюснутой сферой, так называемым сфероидом, или эллипсоидом вращения. Элементы этого эллипсоида служат основой для построения точных карт земной поверхности.

Мы приведем данные об эллипсоиде, которые были установлены в 1940 г. советскими учеными: экваториальный радиус равен 6378 км, полярный радиус — 6356,9 км. Поэтому длина меридиана Земли, т. е. окружности, проходящей через полюсы, равна 40 010 км, а площадь всей поверхности составляет 510 млн. км 2. Из них на сушу приходится только 29 %; остальная часть, т. е. почти три четверти всей поверхности, составляет гигантская площадь океанов и морей.

Тем не менее реальная форма Земли отличается и от эллипсоида; материки несколько выступают над поверхностью океанов, а суши оказывается значительно больше в Северном полушарии Земли, нежели в Южном. Выяснение точной фигуры Земли представляет громадный интерес. Поэтому ученые продолжают точные измерения методами геодезии, определяя стороны и углы треугольников и строя геодезические знаки, которые располагаются в вершинах этих треугольников. Производится измерение силы тяжести во всех доступных точках Земли, для чего в последнее время используются чрезвычайно точные гравиметры. Полученные данные позволяют не только судить о неоднородностях в земной коре, залежах полезных ископаемых, но и исследовать форму Земли.

Масса Земли (количество ее вещества) составляет 6000 млрд. млрд. т. Деля массу на объем, мы получаем среднюю плотность земного вещества, которая оказывается в 5,5 раза больше, чем воды. А так как средняя плотность у поверхности всего лишь 2,6 по отношению к воде, вещество внутренних областей Земли должно быть очень сильно уплотнено и соответствовать плотности железа или стали.

В последнее время для изучения размеров и формы Земли стали использовать искусственные спутники. На основе законов небесной механики астрономы умеют определять точные орбиты спутников и путем непрерывных наблюдений следят за всеми изменениями в их движении. Поэтому всегда можно знать, где, когда и на какой высоте пролетает спутник. Точные измерения положения спутника на небе, произведенные из нескольких точек Земли, позволяют судить о положениях самих наблюдателей, т. е. позволяют проверять геодезические данные о земной поверхности. Результаты получаются в ряде случаев более точными, чем при геодезических определениях.

Метод наблюдений спутников особенно важен при выяснении вопроса: смещаются ли материки друг относительно друга? Правда ли, что американский континент отошел в давно прошедшие времена от западных границ Европы и Африки, как это предполагают некоторые ученые? Ведь, действительно, линия восточного побережья Америки хорошо соответствует очертаниям западных берегов Европы и Африки. Для выяснения этого вопроса нужно большое количество точных наблюдений. Пройдет некоторое время, и ученые смогут дать ответ на вопрос о движении материков.

Ракеты и спутники все шире используются также для непосредственного наблюдения Земли с большой высоты, из межпланетного пространства. Все видели замечательные цветные фотографии земной поверхности, снятые Г. С. Титовым с корабля-спутника «Восток-2». Уже ведется постоянная метеорологическая служба со спутников, оборудованных телевизионными установками. По изображениям на экранах земных телевизоров можно следить за состоянием погоды в различных районах Земли, изучать движение циклонов.

Приборы, поднимаемые на спутниках, регистрируют состояние магнитного поля вокруг Земли, количество и особенности космических частиц, метеорные частицы, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение и многое другое. Использование спутников позволило в 1958–1959 гг. открыть существование короны Земли — двух или даже трех поясов частиц высокой энергии — быстрых протонов и электронов, удерживаемых земным магнитным полем. Эти радиационные пояса играют, по-видимому, очень большую роль в различных атмосферных явлениях и в жизни на Земле.

К теме о жизни на соседних планетах неоднократно обращались выдающиеся мыслители, поэты и писатели; ей посвящены некоторые всемирно известные произведения.

Замечательные ученые-астрономы Скиапарелли, Ловелл, Г. А. Тихов (создавший новое направление в астрономии — астроботанику) изучали эту проблему. Они исследовали особенности Марса и других планет и находили признаки существования там жизни. Особенно много для выяснения условий, господствующих на ближайших планетах, было сделано в последнее время советскими и зарубежными астрономами. Естественно, что основное внимание было обращено на ближайшие к Земле планеты — Венеру и Марс. Сейчас особенно много ожиданий связано с Венерой. После того как советские и американские исследователи отправили уже межпланетные лаборатории к Венере и Марсу, возникла реальная надежда на то, что в недалеком будущем выяснятся многие загадки этих планет.