Небесный землемер

I С линейкой вдоль меридиана

Обвинение, предъявленное астроному Рише, было не совсем справедливо. В конце концов он только рассказал о том, свидетелем чего явился во время своей поездки в Южную Америку. Но те, кто его обвинял, составляли большинство. И это были старейшие члены Парижской Академии наук. А с этим нельзя было не считаться.

Впрочем, их негодование отчасти можно даже понять. Кто бы мог подумать, что исполнительный, всегда послушный их авторитетному мнению молодой ученый, которого послали на экватор наблюдать за нашим соседом по небу — Марсом, вернется с крамольными идеями, касающимися самой Земли. Теми самыми идеями, которые затем позволят известному «ниспровергателю основ» Ньютону утверждать, что земной шар вовсе не шар, а скорее гигантский «мандарин».

И хотя сам Рише вовсе не утверждал этого, все же именно он, вернувшись в 1673 году с острова Кайенны, первый сделал сенсационное сообщение о часах. Он заявил, что точнейшие часы, тщательно выверенные перед его отъездом в Париже, на экваторе вдруг начали катастрофически отставать. Ему пришлось даже укоротить маятник на 1,25 парижской линии (2,8 миллиметра), чтобы тот правильно отбивал секунды. Так продолжалось все два года, которые Рише провел на острове. А вернувшись в Париж, он обнаружил, что исправленные часы стали уходить вперед, и он снова вынужден был удлинить стержень маятника до прежних размеров.

С маятником явно происходило что-то неладное. Академики, выслушав Рише, вначале пришли к единодушному выводу, что в Кайенне часы отставали… из-за жары. Ведь этот тропический остров недаром сделали местом ссылки каторжников: находиться в таком пекле было поистине жестоким наказанием. От жары, считали ученые, металлический стержень, наверное, вытянулся, и потому маятник и стал качаться медленнее. Вот часы и отстали.

Тратить время на дальнейшую разгадку неравномерного хода пусть даже самых точных часов солидные ученые не считали нужным. Если это и могло заинтересовать кого-либо всерьез, так разве самого изобретателя часов с секундным маятником — голландского физика Гюйгенса.

Христиан Гюйгенс как раз в год возвращения Рише опубликовал научный труд, в котором доказывал, что длина секундного маятника — величина неизменная и постоянная всюду на Земле. Он высчитал, что длина нити, на которой висит маятник, совершающий одно качание в секунду, составляет 440,5 парижской линии. Гюйгенс был уверен, что такой маятник станет отбивать секунды, где бы мы ни пробовали его раскачивать, и поэтому предложил взять его длину за единицу линейных измерений.

И вдруг оказывается, что тот самый маятник, который в Париже заканчивал свое колебание ровно за одну секунду, на экваторе ни с того ни с сего стал качаться медленнее. Неужели он и впрямь сделался там длиннее? Нет, это маловероятно. Скорей всего за этим скрывалось что-то другое. Но что же?

Маятник раскачивается под действием собственного веса. Может быть, он, оказавшись на экваторе, неожиданно полегчал? Как ни казалось это поначалу невероятным, Гюйгенсу пришлось допустить, что вес маятника изменился при переезде в более южные широты. Но почему это могло произойти?

После долгих раздумий он решил, что виной всему центробежная сила, возникающая при вращении нашей планеты вокруг самой себя. Это она, действуя навстречу силе тяжести, делает маятник на экваторе не таким тяжелым, как в Париже, в результате чего он и качается здесь медленнее. Ведь как раз на экваторе эта встречная сила гораздо больше, чем на широте Парижа. После такого вывода Гюйгенс уже не предлагал делать секундный маятник эталоном длины.

С тем, что вес одного и того же маятника меняется только от перевозки на новое место, французские академики никак не могли согласиться. И они, разумеется, заявили об этом в достаточно категорической форме. Тогда-то в спор и вступил «вульмсторпский фермер», как высокомерно они называли Ньютона.

Началось с того, что этот преподаватель Лондонского университета со «свойственной ему бестактностью» прямо заявил, что жара тут ни при чем. Он не поленился произвести специальный «опыт». Раздобыв железный шест такой же длины, как секундный маятник, он измерил его зимой и летом. И во всеуслышание объявил, что летом шест действительно удлиняется… на ¹/₆ линии. И, значит, для того чтобы он вытянулся на 1,25 линии, температура в Кайенне должна быть по крайней мере на 200° выше, чем в Париже.

Затем он высчитал, что если бы вес маятника на экваторе уменьшала только центробежная сила, то его пришлось бы укоротить всего на 0,4 линии, а не на 1,25, как это делал Рише. Значит, есть еще какая-то причина, делающая маятник здесь более легким.

Когда Ньютон назвал ее, в ученом мире поднялся страшный шум. На голову Ньютона и Рише, заварившего эту кашу с часами, посыпались отчаянные обвинения. Рише, известный в науке лишь в связи со злополучным отставанием часов, был отстранен от научных работ и изгнан из академии. Но с Ньютоном, труды которого уже в то время снискали ему славу выдающегося ученого, справиться было не просто. И борьба разгорелась не на жизнь, а на смерть.

Почему же почтенные академики так возмутились?

Последнее время им приходилось нелегко. Что ни год, то какой-нибудь «выскочка» из молодых придумывал новые хитроумные объяснения старых и, казалось, прочных, как мир, явлений в природе. Почему, например, движутся планеты и Луна и какой вид имеет их путь? Академики никогда особенно и не задумывались над этим. Все было, казалось, незыблемо установлено еще в годы их молодости. Планеты путешествуют по небесам, обходя круг за кругом. Чего же еще?

А один из таких молодых (имя его никому и не было раньше известно) напечатал книгу, которую назвал «Космографическая тайна». В течение нескольких лет, не получая нигде жалованья, терпя нужду и лишения, Кеплер упорно, как он говорил, «боролся с Марсом», вычисляя «расписание его движения». Он проверил свое вычисление 70 раз и исписал свыше 1000 страниц, потратив на это пять лет жизни. И когда кончил, то заявил, что Марс, Луна да и другие планеты не блуждают по небу сами собой, а движутся под действием каких-то неизвестных сил. И вовсе не по кругу, а по овалу.

Пока Иоганн Кеплер разгадывал законы движения планет, в Италии почтенный человек, профессор астрономии и механики Падуанского университета, по слухам, вздумал заниматься совсем уж не солидным делом. Забираясь на самый верх высокой городской башни, он бросал вниз камни. И хотя всем было ясно, что тяжелый булыжник упадет быстрее легкого камешка, профессор Галилей уверял, что они должны падать с одинаковой скоростью, так как движутся под действием одной и той же силы тяжести. И только воздух, оказывая более сильное сопротивление тому камню, который имеет большее поперечное сечение, дольше задерживает его в полете.

Результаты своих «сомнительных» опытов он не постеснялся описать в толстой книге. Героями ее были трое ученых — Сальвиати, Сагредо и Симпличио, спорившие о том, как упадет тяжелый и легкий камень. И если первых двух во Франции хорошо знали (это были друзья Галилея), то что хотел сказать автор, назвав своего третьего, вымышленного героя «простаком»? Не был ли это намек на кого-нибудь из заслуженных членов академии? Ведь взгляды Симпличио как раз и совпадали с мнением французских академиков.

Не успели в Парижской Академии наук прийти в себя от потрясений, как последовало еще одно: на этот раз сам Исаак Ньютон издал новую книгу. И все о том же: как и почему движется по небу Луна и как и почему падает на Земле камень? Он додумался до того, что причина, заставляющая камень падать на Землю, а Луну двигаться вокруг нее, — одна и та же. Это тяжесть, которая, по его словам, будто бы «разливается из центра Земли в окружающее пространство, подобно свету, и простирается даже до Луны».

Получалось, что Луна, подобно камню, все время падает вниз. Земная тяжесть тащит ее к Земле, а по инерции она стремится пролететь мимо нашей планеты. В результате Луна и движется по среднему пути, то есть вокруг земного шара.

— В самом деле, — говорил Ньютон, — если мы галилеев камень бросим так далеко и с такой силой, что он не упадет на Землю, а станет обращаться вокруг нее, то он превратится в кеплерову Луну. А раз Луна — «камень», — продолжал он размышлять, — то скорость ее движения, как и любого предмета, обладающего тяжестью, должна зависеть от ее расстояния до центра Земли.

Допустим, время оборота Луны вокруг Земли, вычисленное теоретически в предположении, что она — «камень», и наблюдаемое в действительности, совпадут. Это будет означать, что движение камня, удерживаемого у земной поверхности галилеевой силой тяжести, и перемещение Луны под действием таинственной кеплеровой силы, в действительности происходят под влиянием одной и той же причины — всемирного тяготения.

Так было произнесено это слово, вызвавшее впоследствии столько ожесточенных нападок. Всемирное тяготение…

Тяготение существует между любыми двумя частичками, утверждал Ньютон. Земля притягивает камень, а камень — Землю. Луна тоже притягивает нашу планету и сама подвержена действию земного тяготения. Оно действительно всемирно. И Ньютон спешит многие непонятные раньше явления объяснить своим всемирным тяготением, в том числе и знаменитое отставание часов на экваторе.

Часы отстают потому, что наша Земля — не шар. Она сплюснута у полюсов и растянута вдоль экватора, заявил Ньютон.

Если бы Земля была жидкой и не вращалась, она действительно представляла бы собой шар: эту форму она приняла бы под действием тяготения каждой ее частички к центру. От вращения же образовалась мощная центробежная сила. Она, как правильно понял Гюйгенс, непрерывно увеличивается от полюса к экватору, ослабляя тем самым силу тяжести.

Та же центробежная сила растянула Землю в поперечном направлении. И теперь на экваторе Земля «толще», а на полюсах «тоньше». Любой предмет, который мы поместим на поверхности Земли у экватора, будет дальше отстоять от ее центра, чем тот, что находится на полюсе. Сила тяжести действует здесь как бы издалека и потому еще чуточку ослабевает. Поэтому вес одних и тех же тел и неодинаков в разных местах земного шара.

Меньше всего они весят на экваторе. Здесь они становятся легче на ¹/₁₉₀ по сравнению с их весом на полюсе. Из-за действия центробежной силы вес тел, находящихся на экваторе, убывает всего на ¹/₂₈₉. А остальное они теряют из-за сплюснутости Земли. Вот этого-то и не учел Гюйгенс в своих в общем правильных рассуждениях о часах Рише.

Ньютон попытался даже вычислить, насколько наша планета сжата. Выходило, что экваториальный радиус на ¹/₂₃₀ длиннее полярного. Таким образом, из расчетов Ньютона получалось, что если корабль весом в 10 тысяч тонн выйдет в плавание из северного порта, то на экваторе из-за центробежной силы он потеряет в весе примерно 34 тонны, а из-за сплюснутости Земли станет легче еще тонн на 18.

Заявление Ньютона вызвало бурю протеста. Большинство ученых не хотело признавать сплющенную Землю и выступило против открытия Ньютона, которое он сделал, как они говорили, «не выходя из кабинета». Они подвергали сомнению каждую цифру, каждое слово в книге Ньютона, особенно то место, где доказывалось единство галилеева камня и кеплеровой Луны.

Тут-то и случилось самое страшное для Ньютона. Когда он, готовясь отбить очередные нападки, попробовал, основываясь на своем законе, рассчитать скорость вращения Луны вокруг Земли, она не совпала с действительной ее скоростью.

Он еще раз просмотрел абсолютно все величины, которые участвовали в расчетах. Ни одна не вызывала подозрений. Вот, может быть, только эта — радиус Земли: один из тех кусков, из которых складывалось расстояние до камня-Луны. Величину радиуса разные ученые называли разную из-за приближенных, неточных измерений. Вся надежда была на то, что кому-нибудь удастся, наконец, определить радиус Земли более точно. Как раз в это время принялся совершенно заново вычислять размеры Земли французский астроном Жан Пикар.

Когда результаты измерений Пикара были оглашены на заседании Королевского общества, Ньютон, не дождавшись конца заседания, поспешил домой и снова засел за расчеты. Обычно спокойный, даже невозмутимый, он на этот раз так волновался, что никак не мог закончить вычисление.

Наконец расчет произведен. Обе цифры совпали. Итак, тяготение было действительно всемирным. И Земля действительно не была круглой!

Так какая же она?

Этот коварный вопрос вот уже несколько десятилетий мучил ученых многих стран. Сжатая или вытянутая, или, как тогда говорили, «облатум сиве облонгум?». Какова в действительности наша планета? Тому, кто мог бы правильно ответить на этот вопрос, была обещана не одна премия.

Ученый мир разделился на два лагеря, и каждый из споривших скорее согласился бы лишиться академического звания, чем признать, что Земля такой формы, как доказывает противная сторона.

Сейчас уже никто не рискнул бы утверждать, что Земля — шар. Вслед за Рише другие ученые, которым довелось побывать на экваторе, вынуждены были подводить там стрелки своих часов. Все чаще сообщали об отставании часов в южных широтах и путешественники. А каждый, кто не поленился бы подняться на башню обсерватории, мог воочию убедиться, что и Юпитер заметно сплюснут у полюсов. Но не признавать же из-за этого ньютоновскую Землю! И академики, так долго и упорно доказывавшие, что Земля — шар, стали утверждать, что она не сплюснута, а вытянута.

Этому в значительной мере помог немецкий ученый Иоганн Эйзеншмидт. В разгар спора о том, круглая Земля или сплюснутая, он напечатал статью, в которой доказывал, что к северу градус меридиана делается короче. Это могло быть только в том случае, если у полюса земная поверхность загибается круче, чем на экваторе, то есть если Земля вытянута вдоль оси вращения.

Эйзеншмидт взял цифры, выражающие длину градусов меридиана, измеренных в разных местах, и расположил их по порядку — с юга на север; тогда-то и оказалось воочию для всех, что северные градусы короче. По Ньютону же получалось как раз наоборот.

Но что можно было возразить против фактов? И хотя Ньютон и его сторонники доказывали, что многие старые измерения производились неточно и что у Эйзеншмидта совпадение получилось случайно, их научные противники ухватились за доказательство Эйзеншмидта и стали утверждать, что Земля по форме похожа на яйцо. Это тем более вероятно, говорили они, что и все живое-де, мол, произошло, по-видимому, из яйца.

Сей злополучный труд сильно запутал дело. Спор пошел уже не о том, шар Земля или эллипсоид, а о том, где она сплюснута — у полюсов или у экватора.

Вопрос вызвал столь большой интерес, что в одном только 1733 году вышло шесть солидных научных работ о форме Земли. Авторами их были виднейшие академики: Клеро, Годэн, Лакондамин, Мопертюи, Буге.

Спор затянулся на долгие годы. И неудивительно: от его исхода зависело, подтвердится или будет опровергнут закон всемирного тяготения — одна из основных проблем науки XVIII столетия. Кажущееся теперь бесспорным и хорошо знакомое всем со школьных лет учение Ньютона отнюдь не было таковым в глазах его современников. Особенно большую оппозицию встретили труды Ньютона на континенте. Здесь твердо верили в ту «систему мира», которую пропагандировал француз Рене Декарт. То, что он говорил, было наглядно и убедительно.

Центробежная сила вырвала из первозданного хаоса кусок космоса и образовала огромный вихрь — нашу солнечную систему, в центре которой находится Солнце. А планеты — это завихрения поменьше. Вращаясь, большой вихрь увлекает за собой планеты, подобно тому, как водоворот крутит попавшую в него лодку.

Это было очень легко показать на опыте. Картезианцы (так называли сторонников теории Декарта) брали ведро и наполняли его водой, которая должна была изображать межпланетное пространство. Воду сильно размешивали палкой. Затем палку вынимали, а вода продолжала вращаться сама собой. В этот водяной вихрь на разном расстоянии от центра помещали два каких-нибудь предмета. Они тоже начинали вращаться по кругу. И тот, который был ближе к центру, двигался быстрее, совсем как ближайшие к Солнцу планеты. Помимо этого, каждая такая «планета», подобно настоящей, начинала вращаться вокруг своей оси.

Эти «искусственные небеса», как их называли, своей наглядностью могли убедить хоть кого. Все в солнечной системе было просто и слаженно, как в механизме часов: колесики-вихри, вращаясь, зацепляются друг за друга, подталкивают соседей, и планетная машина безостановочно крутится, отбивая секунды столетий.

Ньютон же утверждал, что планеты схожи с волчками, привязанными к Солнцу и друг к другу невидимыми нитями — тяготением, которое непостижимым образом может действовать через совершенно пустое пространство.

Стоило ли так хорошо объясненное Декартом устройство вселенной менять на непонятную силу тяготения, суть которой даже сам автор этой теории не мог растолковать? Где же современникам Ньютона было знать, что природа тяготения надолго останется одной из сложнейших, еще и сейчас не разгаданных проблем науки?

Пользуясь преимуществами наглядности, картезианцы перенесли доказательство своей теории из узкого круга ученых в светское общество. Они устраивали публичные чтения с эффектными опытами. На их лекциях гвозди прилипали к «неодушевленному» куску железа, взвешивался «невесомый» воздух, загоралась цветными огнями искусственная радуга. Под треск этих фейерверков нетрудно было убедить доверчивую публику в том, что Земля — вихрь, и заручиться поддержкой влиятельных при дворе особ. Публичные чтения имели громадный успех. Билеты раскупались заранее, как на театральное представление.

Ньютон же не умел выступать столь легко и изящно. Он привык читать лекции студентам. И когда оказывался перед светской публикой, продолжал читать так же сухо, употребляя специальные термины, безо всякой скидки на неподготовленность слушателей. Он не зажигал фейерверков, не показывал в микроскоп муху, казавшуюся ростом с воробья. Выходя на кафедру, он начинал рассказывать о своей теории так, как она изложена в его книге, сопровождая рассказ теми же мудреными геометрическими доказательствами, которые он придумывал сам и понять которые трудно и сейчас. Поэтому неудивительно, что зачастую он заставал совершенно пустую аудиторию, что, впрочем, его мало огорчало. Молчаливый, погруженный в размышления, он уходил из пустого зала и принимался за прерванную работу, которой посвящал все свое время, не зная отдыха и развлечений.

Картезианская физика между тем входила в моду. Хорошо воспитанный человек должен был уметь поговорить о природе спутников Юпитера, об опытах Торичелли и, разумеется, высказать мнение: сплюснута или вытянута Земля. И даже женская половина французского общества имела на этот счет свою точку зрения. Светские дамы, как писал один из названных выше академиков, «считали, что для чести нации невозможно, чтобы у Земли осталась иностранная фигура, которую придумали один англичанин и один голландец».

Сам великий Вольтер не остался в стороне. Приняв сторону Ньютона, он воспевал сплюснутую Землю и зло высмеивал доводы картезианцев.

Насколько непримиримы были противоречия между враждующими лагерями, можно судить по тому, что книжку Вольтера, в которой он на французском языке популярно изложил теорию Ньютона, объявили во Франции еретической и сожгли. И долгие годы отдельные сохранившиеся экземпляры считались чуть ли не подпольной литературой. Во всяком случае за хранение этой книги наказывали, как за чтение сочинений, подрывающих основы церкви.

Почти полстолетия не сдавалась цитадель картезианства — Парижская академия наук. Уже не осталось в ее составе ни одного из тех почтенных, дороживших своим мнением старцев, которых так всполошил когда-то смелым заявлением Ньютон. В старинном величественном здании академии раздавались теперь молодые голоса еще не знаменитых, но дерзавших все понять и самостоятельно проверить ученых нового поколения. Францией правил уже другой король. В Англии началась и закончилась ожесточенная борьба между королем и парламентом. Давно умер позабытый всеми изгнанник Рише, да и сам Ньютон был совсем стар и уже не принимал участия в споре, а ответ на пресловутый вопрос: сжатая или вытянутая? — все еще не был найден.

Неверно, впрочем, думать, что за все эти годы не делалось никакой попытки проверить обе теории на практике, измерив длину градуса на севере и на юге. Сторонники Ньютона после сложной и долгой борьбы добились своего: решено было произвести новое градусное измерение от Дюнкерка на Северном море до Барселоны в Пиренеях. Возглавлял экспедицию директор Парижской обсерватории любимец Людовика XIV астроном Жак Кассини — один из тех, кто утверждал, что часы на экваторе отстают из-за жары.

Кассини приступил к измерениям. Но долго находиться вдали от светского общества, да еще для того, чтобы, возможно, опровергнуть свои же выводы, этому придворному ученому не хотелось. Как только начиналась зима, Кассини сразу же прекращал работы и возвращался ко двору. Несколько раз экспедицию надолго прерывали войны. Так продолжалось целых 35 лет. Знаменитое измерение ученый начал, когда находился в расцвете своих сил, а о результатах исследований сообщал академии уже после его смерти сын Кассини, который приступил к этой работе еще подростком.

Градус севернее Парижа оказался равным 56 туазам (один туаз составляет примерно 2 метра), а южнее Парижа — 57. Казалось бы, все ясно: Земля имеет форму яйца, и спорить больше не о чем. Однако ньютонианцы и не думали сдаваться. Они заявили, что Кассини ошибся, и принялись на свой страх и риск мерить градусы меридианов по всей Франции.

Но чем больше накапливалось измерений, тем противоречивее получались результаты. Один раз оказывался короче северный градус, другой раз — южный. Бесконечные промеры так запутали дело, что понять, кто же все-таки прав, стало уже совершенно невозможно. И тогда Парижская Академия наук решилась на крайнюю меру.

Стояла поздняя весна 1735 года, когда от берегов Франции отплыл парусный корабль. Он направился через Атлантику к берегам Южной Америки. А год спустя другой такой же корабль, выйдя из того же порта, повернул на север — к Скандинавии. Виднейшие французские академики, оставив в тиши кабинетов неоконченные научные труды и сменив парики и камзолы на походное платье, отправились измерять меридиан вблизи экватора и у Полярного круга. Надо было, наконец, решить спор, равного которому, пожалуй, не знала история науки. Измерения наметили произвести там, где разница в длине градуса ожидалась наибольшей.

Первая экспедиция во главе с академиками Годэном, Буге и Лакондамином высадилась на побережье испанской колонии Перу. Этим ученым предстояло измерить кусок меридиана, проходящего вдоль широкой долины между хребтами Кордильер. Начать измерения решили от города Кито и двигаться дальше до самого экватора. Но экватор, эту невидимую линию, опоясывающую Землю, еще предстояло найти. И пока основные участники экспедиции добирались с побережья через Кордильеры до лежащего в долине Кито, Лакондамин, высадившись на восточном берегу американского континента, искал экватор.

Он двигался по узкой прибрежной полосе, отвоеванной океаном у джунглей, тянувшихся на много километров в глубь страны. За джунглями высились снежные громады гор. Ни одного селения или хотя бы одинокой хижины не встретилось ему. Днем Лакондамин продвигался вдоль Тихого океана, а ночью, на привале, по звездам определял широту, под которой находился.

Привычные звезды оказывались совсем в других частях небосвода. Ниже и ниже опускалась каждую ночь Полярная звезда, отстоявшая в то время от Полюса мира примерно на 2°. Все ближе становился экватор. В одну из ночей Полярная звезда сравнялась с горизонтом: где-то здесь густые дебри оплетенного лианами леса, горные хребты и лежащую за ними долину пересекал экватор. Конечная точка измерений была намечена.

Теперь Лакондамину, затерянному в этих бескрайных лесах, предстояло добраться до города Кито, где его уже ожидали остальные участники экспедиции. Пробираясь по звериным тропам сквозь леса, карабкаясь по горным склонам, переправляясь через бурные реки, Лакондамин, которому никогда прежде не приводилось путешествовать иначе, как в экипаже, очутился, наконец, в Кито. Неизвестно, кончилась ли бы благополучно вся эта эпопея, если бы не его кипучая энергия и страсть к исследованиям.

…Чем южнее продвигалась экспедиция, тем становилось все жарче и жарче. Каждый день, словно по расписанию, шли дожди. Сырой, почти горячий воздух было трудно вдохнуть. Ученых мучила лихорадка.

А стоило подняться в горы, как дождь превращался в снег или град. И люди страдали от холода не меньше, чем от жары. Однажды снежная буря свирепствовала целых три недели. И три недели участники экспедиции отсиживались на вершине горы в тоненькой палатке, прогибавшейся под тяжестью снега. Они не могли даже развести костер — искусством высекать огонь из кремня (ведь спички тогда еще не были известны) им тоже удалось овладеть не сразу.

Вдобавок ко всему местные жители очень враждебно встретили иностранцев. Французов сопровождали два испанских офицера, специально приставленные к ним по распоряжению короля, который только на этом условии разрешил измерять «испанский» меридиан. Но и это не избавляло от неприятностей.

Дело в том, что, по преданию, индейцы, спасая свои богатства от испанских завоевателей, спрятали их где-то в горах. Не раз предпринимались отчаянные попытки отыскать этот клад. Но тщетно, он так и не был найден. И как только появились французы, лазавшие по горам непонятно зачем, индейцы решили, что те переплыли океан, чтобы завладеть их сокровищами.

Однажды, когда ничего не подозревавшие ученые принялись за измерения, на них накинулись индейцы и забросали камнями. Пришлось спасаться бегством. Один из участников экспедиции, не успевший скрыться, был убит.

Но на этом злоключения экспедиции не кончились. Началась англо-испанская война. Сопровождавшие экспедицию офицеры отправились на фронт, и ученые вынуждены были дожидаться, пока кончатся военные действия. Без «конвоиров» испанский король не разрешал французам делать ни шагу. Все это очень осложняло дело.

К тому же и среди членов самого научного отряда не было полного согласия.

Буге больше всего интересовало не само измерение меридиана, а кто будет считаться его «автором». Он настоял, чтобы каждый академик производил работы самостоятельно и до возвращения во Францию не раскрывал результатов остальным. Годэну было все равно, как мерить: он во всем соглашался с остальными. Неутомимый Лакондамин, который успевал не только заниматься основным делом, но и собирать гербарии, ловить диковинных насекомых, лазать по горам в поисках минералов, решил, что проверенный трижды результат будет точнее. Но предложенный Буге порядок работ надолго задержал экспедицию в горах Перу. Шел девятый год, как она отплыла от берегов Франции, когда измерение меридиана было, наконец, закончено.

Годэн, Буге и Лакондамин сообщили друг другу результаты в зашифрованном виде и порознь отправились в обратный путь. Прошло еще несколько лет, прежде чем они встретились на собрании академии в Париже и узнали, кто же из них точнее измерил меридиан.

Первым на корабле, шедшем старым путем из Южной Америки, вернулся во Францию Буге. А Лакондамин купил плот и пересек весь материк по совершенно не исследованной тогда Амазонке. Он проплыл от самых ее истоков, где еле умещался плот, до бескрайных плесов, открывавшихся в океан. Из порта Пару, расположенного в устье Амазонки, он на попутном корабле добрался до Франции и появился в Париже спустя несколько лет после Буге. А Годэн остался на службе у испанского короля и попал во Францию еще позже.

Пока первая экспедиция путешествовала по тропикам, Мопертюи, Клеро, Камю, Лемонье и Цельсий — участники второй экспедиции — двигались вдоль меридиана, проходящего по долине реки Торнео — на границе между Финляндией и Швецией.

До устья реки добрались морем. Предстояло подняться вверх по ее долине. Но кругом был густой лес, росший на сплошных болотах. К тому же местность оказалась почти безлюдной. В тайге не было не только дороги, но и тропинку в девственных зарослях приходилось буквально прорубать. Поэтому двигаться решили по реке.

И этот путь не был легким. С каждым новым поворотом перед горожанами, которым более привычны были мостовые Парижа, открывались новые пороги, из которых, казалось, и состояла вся река. Волны в пыль разбивались о скалы, и над ними, не опускаясь, висел туман из мелких брызг. Грохот водяных валов доверху заполнял узкое ущелье, оглушая и пугая людей, осмелившихся плыть по капризной реке. Сам Мопертюи признавался потом, что всякий раз, как показывались очередные пороги, у него волосы вставали дыбом.

Хотя было лето, но французам оно казалось хуже всякой осени. Все время моросил дождь. Холодные туманы, не боясь почти негреющего северного солнца, сплошной непроницаемой пеленой окутывали долину, скрывая таящиеся впереди скалы. Земля словно насквозь пропиталась влагой. На берег нельзя было ступить: он весь превратился в сплошную трясину.

Настоящие же беды пришли, когда лето, не успев начаться, кончилось и задул свирепый норд. Река стала быстро замерзать. Свободной оставалась лишь середина. Наступила полярная ночь. Работать приходилось при ярких сполохах северного сияния, которого французы никогда раньше не видели. Но Мопертюи и его товарищи все же закончили измерение, затратив на это полгода. Достигнув Полярного круга, экспедиция тронулась в обратный путь.

С большим трудом добрались до устья реки, откуда началось путешествие. Но море и залив покрывал лед, и никакого сообщения с Большой землей не было. Отважным путешественникам пришлось зимовать в маленьком шведском городке, который носил то же имя, что и впадающая в залив река. Лишь через полгода, в середине лета, в Торнео пришел корабль, который увез ученых во Францию.

Париж встречал их как национальных героев. Лапландская экспедиция, по меткому выражению французов, привезла сжатую Землю, «ньютоновский облатум». Длина градуса в Лапландии оказалась равной 57 438 туазам (111,95 километра), то есть на 737 метров больше, чем на севере Франции. Даже и без перуанского градуса было ясно, что прав Ньютон. Спор, который с таким ожесточением вели в течение целого поколения, закончился. Но самого Ньютона уже давно не было в живых, и вся слава досталась участникам этих грандиозных экспедиций.

Мопертюи, закутанного в меха, в мохнатой лапландской шапке — таким, как он явился прямо с корабля на чинное собрание академии, чтобы доложить о своей победе, — изобразили на медали. В одну руку ему вложили палицу Геркулеса, в другую — сплюснутый земной шар. Вольтер посвятил ему свои стихи, и с его легкой руки Мопертюи теперь называли не иначе, как «тот, кто сплюснул Землю и всех Кассини».

Когда же до Парижа добрались, наконец, участники перуанской экспедиции, то оказалось, что градус в Перу на целый километр короче, чем в Лапландии.

Франция заново переживала победу своих ученых. Отчетами об экспедициях зачитывались, как приключенческими романами. А книги Мопертюи о путешествии в Лапландию и Лакондамина о плавании по Амазонке и пребывании в Перу пользовались не меньшим успехом, чем современная «Кон-Тики». Их издали громадным тиражом и перевели на многие языки.

Спор закончился. Землю признали сплюснутой. Но имел ли этот спор какое-нибудь значение, кроме того, что восторжествовали правильные взгляды на нашу планету? Был ли заинтересован в правильном его исходе хоть один мореплаватель или путешественник — те, кому нередко приходится пересекать полпланеты? Могло ли сказаться на выборе их пути, что полярный радиус на 20 с небольшим километров короче экваториального? Ведь на обычном глобусе это даже невозможно изобразить.

Вот что удалось высчитать тому же Мопертюи: «Если мы вычертим карту, — говорил он, — построив ее по тем градусам, которые даны в таблице Кассини для Земли-лимона, а потом окажется, что Земля имеет форму, предписанную Ньютоном, то на ширине Тихого океана близ экватора эта карта даст ошибку в 300 километров. А разве мы не слыхали о множестве кораблекрушений, происшедших из-за гораздо меньших ошибок?»

Сейчас трудно сказать, кто надумал сосчитать, сколько «шагов» делает Солнце по небу. У древних мудрецов-звездочетов выходило, что за день оно делало 180 шагов, проходя только половину небесного круга, видимого над Землей. Другие 180 шагов Солнце делало ночью. Получалось, что полный круг около Земли Солнце обходило за 360 шагов. Эти «шаги» и назвали потом градусами. И хотя позже ученые и сообразили, что это не Солнце ходит вокруг Земли, а Земля вертится волчком, подставляя Солнцу один бок за другим, но небесный круг продолжали делить на 360 шагов-градусов.

На 360 частей стали делить любую окружность, в том числе и земную. А через точки деления провели меридианы и параллели. Это было очень удобно: каждая точка на земной поверхности имела теперь свой точный адрес — широту и долготу, которую можно было считать по градусам и их долям — минутам и секундам. Градусы пригодились и при определении размеров Земли.

На первый взгляд кажется совершенно немыслимым точно измерить огромный земной шар, на объезд которого в XVI веке Магеллану потребовалось целых три года. Даже современный реактивный самолет, как «ТУ-114», например, движущийся со скоростью 800 километров в час, без посадки потратил бы на его облет свыше 10 часов. Как же измерить Землю? Выручает остроумный способ, изобретенный древними математиками.

Вместо того чтобы обходить с рулеткой всю Землю, они решили измерять только часть земной окружности между двумя какими-либо точками на земной поверхности. А затем определяли, какую долю полного круга составляет этот кусок. Оставалось, как легко догадаться, произвести простое умножение. Если мы хотим узнать «рост» Земли — ее протяженность от полюса до полюса, — определять надо расстояние между городами, лежащими на одном меридиане между Москвой и Харьковом, например. Оно равно приблизительно 640 километрам. Если нас интересует, какая у Земли «талия», за основу возьмем длину куска параллели.

Измерить расстояние между выбранными точками в линейных мерах не представляет особой трудности. А как узнать, какую часть всей окружности мы измерили? Вот тут-то и помогли градусы. Достаточно отсчитать, сколько параллелей отделяют тот и другой город от экватора или сколько меридианов укладывается между каждым из городов и начальным — нулевым — меридианом, чтобы получить длину измеряемого отрезка в градусах.

Но расстояние какой-либо точки на земной поверхности от экватора, выраженное в градусной мере, — это ее географическая широта. Расстояние же до нулевого меридиана — географическая долгота. Поэтому, чтобы определить длину отрезка на поверхности нашей планеты в градусах, не надо пересчитывать все параллели между Москвой и экватором и, скажем, Харьковом и экватором. Вместо этого просто определяют разность широт между этими городами. Она равна 5¾°.

В свою очередь, чтобы узнать, сколько градусов между Москвой и Красноярском, не надо пересчитывать меридианы между Москвой и Гринвичем и между Гринвичем и Красноярском. Опять-таки достаточно узнать разность долгот Москвы и Красноярска.

Такими измерениями и занимались участники Перуанской и Лапландской экспедиций. Лакондамин, Годэн и Буге, каждый отдельно от других, промерили, сколько километров между городами Кито и Куэнки, лежащими на одном меридиане. Оказалось, они находятся друг от друга на расстоянии примерно 345 километров. Затем они измерили широту того и другого города и нашли их разность. Получилось, что расстояние от Кито до Куэнки составляет 3°8′.

Мопертюи же и его товарищи промерили расстояние от города Торнео до Полярного круга. Оно составило 110 километров. Разность широт между конечным и начальным пунктами равнялась как раз 1°. Это и было градусным расстоянием между ними.

А дальше уже идет чистая арифметика.

Измерив одно и то же расстояние и в километрах и в градусах, Лакондамин и Мопертюи брали лист чистой бумаги и принимались решать арифметическую задачу, подобную той, которую каждый из нас без особого труда не один раз решал в школе.

Раз известно, что на дугу в 5¾° — между Москвой и Харьковом, допустим, — приходится около 640 километров, то дуга в один градус будет в 5¾ раза короче. А вся земная окружность, в которой, как известно, 360°, будет в 360 раз длиннее одного градуса. Разделив расстояние между городами на количество градусов, умещающихся между ними, и помножив результат на 360, мы и получим длину земной окружности.

А зная ее, не трудно по всем известной формуле найти, чему равен радиус Земли: надо лишь разделить 40 тысяч километров, составляющих длину земной окружности, на знаменитое 2π. Так, не обмеряя всю Землю, а лишь приложив к ней в одном каком-либо месте «градусный аршин», и узнают величину нашей планеты.

Способ очень остроумный и удобный, но… вот как определить саму широту? На бумаге все выглядит просто. Кружок с точкой посредине — это наша Земля. Если провести один радиус к экватору, а другой на ту параллель, которая проходит через Москву, то угол между экваториальным и «московским» радиусами и будет широтой Москвы. Ведь его стягивает дуга той самой окружности, по которой мы отсчитывали, сколько градусов отделяет Москву от экватора. Его и надо определить.

Легко сказать — измерить угол в центре Земли. А как это сделать? Ученые поступили очень просто: они перенесли измерения из земных недр на небесный свод — предложили определять в нужном месте высоту Полярной звезды. «Все равно вы тем самым измерите широту этого города, — говорили астрономы. — Только не по земным, а по небесным градусам». И они были правы.

Секрет такой подстановки заключается в следующем.

Из-за того, что Земля вращается, нам кажется, что небесный свод вместе с нашим Солнцем и другими звездами медленно поворачивается. И только одна-единственная из мириадов видимых нам звезд остается на месте. Это и есть Полярная, которую может легко найти каждый, если мысленно продолжит боковую стенку ковша Большой Медведицы. Где-то в трудно вообразимой условной дали за ней находится Полюс мира, вокруг которого вращается наша звездная семья.

Высота звезд и Солнца на небосводе непрерывно меняется, а далекий огонек Полярной звезды все время висит на одном и том же уровне. Зависит ее высота над горизонтом только от широты места, откуда за ней наблюдают. Двигаясь вдоль меридиана к северу, мы заметим, что она поднимается все выше. А там, где Полярная звезда очутится прямо над головой, находится Северный полюс. И наоборот, чем южнее, тем все ниже и ниже опускается Полярная звезда к горизонту, пока, наконец, не коснется его. А где коснется, там проходит линия экватора. Именно так и искал Лакондамин экватор на побережье Перу.

Получалось, что высота Полюса мира и широта места как бы связаны невидимым шарниром: какую часть земной окружности пройдет пешеход от экватора, на столько же градусов поднимется по небесному своду от горизонта Полярная звезда. Вот и стали измерять не тот угол, который находится в центре Земли между экватором и, допустим, «московским» радиусом, а тот, что образован горизонтом и мысленной линией, соединяющей Полюс мира с Москвой.

Вообще-то говоря, чтобы определить широту, не обязательно наблюдать именно Полярную звезду. Можно измерять и высоту Солнца или других ярких звезд. Ведь они тоже представляются нам то выше, то ниже на небе в зависимости от широты места. Высота звезд над горизонтом поможет определить широту места. Но пройденному по Земле отрезку в один градус будет соответствовать уже не один небесный градус, а дробная величина.

Открыл этот способ заочного измерения Земли две с лишним тысячи лет назад александрийский ученый Эратосфен. Путешествуя, он обратил внимание, что во время летнего солнцестояния — 22 июня — в Южном Египте, в городе Сиена (Ассуан), Солнце в полдень стоит прямо над головой — люди, здания не отбрасывают тени. Но он хорошо помнил, что в Александрии, где он жил, Солнце в этот день оказывается намного ниже — даже в полдень предметы имеют там короткую тень. Тогда считали, что Александрия и Сиена лежат на одном меридиане, и он решил измерить разницу между высотой Солнца в том и другом городе, то есть определить разницу их широт.

Эратосфен взял полукруглую медную чашу, на дне которой в самом центре укрепил вертикально вровень с краями тонкий проволочный стержень. В середине чаши он провел черту, которую разделил поперечными черточками на 180 частей — градусов.

Дождавшись 22 июня, Эратосфен поставил свой самодельный прибор — он назвал его скафис — на площади в Александрии и стал наблюдать за тенью от стержня, падавшей на черту с делениями. Тень становилась все короче и короче по мере того, как Солнце поднималось все выше и выше. В полдень она покрыла 7,5 деления на дне чаши, а затем снова стала увеличиваться. Эратосфен сделал вывод, что Солнце в Александрии 22 июня поднялось на 82,5°, не дойдя до зенита на 7,5°. В Сиене же в этот день оно должно было пройти все деления, то есть подняться на 90°.

Получалось, что эти города расположены на расстоянии 7,5° друг от друга. В то же время Эратосфену было известно, что караванщики, часто приходящие с грузом из Александрии в Сиену, считают, что между ними 5 тысяч египетских стадий. Приложив к Земле свой градусный аршин, он вычислил длину земной окружности: получилось около 250 тысяч стадий, а радиус Земли оказался равным 39 700 стадий (одна египетская стадия равна почти 200 метрам).

Сейчас известно, что эти города не лежат на одном меридиане. Сиена — на 3° восточнее Александрии, а разность их широт не 7°30′, а 7°7′. Вычислениям Эратосфена не хватало точности. Но сам принцип измерений планеты сохранил свое значение и в наши дни. Он так и получил название градусных измерений. Только скафис Эратосфена сильно изменился, превратившись в универсальный астрономический инструмент.

Наблюдатель ловит звезду в окуляр прибора так, чтобы она оказалась на своеобразной «мушке» — пересечении двух перпендикулярных линий. Затем по специальному кругу, очень точно разбитому на градусы, определяет, на какой угол оказалась при этом наклонена труба телескопа к горизонту.

Если вам попадется морской роман, в котором описывается, как капитан взял в руки секстан и стал ловить солнце, чтобы определить местоположение судна, то вы, конечно, легко догадаетесь, каким образом он определял свои координаты. Собственно, только одну из них — широту. А долгота?

Определять долготу достаточно точно научились только с начала прошлого века, хотя уже давно догадались, что мерой долготы может служить время.

В самом деле: если полный оборот (360°) наша планета совершает за 24 часа, то каждый час она поворачивается на 15°. Значит, измерив, сколько сейчас времени в Москве и в том же Красноярске, мы можем определить, какой кусок окружности нужно пройти Москве, чтобы ее время совпало с красноярским. Тем самым мы узнаем, каково градусное расстояние между городами. Конечно, нужно брать не поясное время, по которому идут городские часы в Москве и Красноярске, а местное.

Местное время найти не сложно. Его, как и широту, определяют по звездам. Ведь из-за вращения Земли нам кажется, что за сутки звезды как бы обходят вокруг нашей планеты.

Но, чтобы сравнить местное время разных городов, надо точно знать, который час на нулевой долготе — откуда и идет счет времени. Его по «местным» звездам не определишь. Нужны часы, которые могли бы сохранять неизменным нулевое время повсюду. Тогда в любой момент можно, взглянув на эти часы, узнать, который теперь час на нулевом меридиане.

Вот в часах-то и оказалась загвоздка. Маятниковые часы Гюйгенса, наделавшие в свое время так много шума, для этой цели не годились — время в них изменялось при переезде с места на место. И даже более совершенный хронометр, в котором гирю сменила пружина, а место маятника занял балансир, плохо сохранял время. Ход часов страдал от качки, температуры и других обстоятельств, которые трудно предусмотреть. Поэтому долготу вплоть до недавнего времени определяли очень приблизительно.

Лишь с изобретением радио стало возможным, наконец, не возить гринвичское время с собой, а узнавать его по сигналам, передаваемым в эфир. Теперь долготу в любом самом глухом месте удается определять достаточно точно.

Но… В науке очень много этих «но».

Пока Земля считалась круглой, градусные измерения были как бы универсальными. Стоило измерить кусок любой параллели или меридиана, и путем арифметических расчетов вы определяли радиус земного шара. На сплюснутой же Земле все оказалось гораздо сложнее.

Определив радиус Земли, вы должны обязательно добавить, какой именно радиус получили. Ведь полярная полуось — теперь это точно известно — короче экваториальной. А насколько?

Лакондамин по своему куску меридиана высчитал, что она на ¹/₃₁₄ меньше экваториального радиуса, а у Мопертюи на основе лапландских измерений полярная полуось получилась короче на ¹/₂₁₄.

Кто прав?

Стало ясно, что окончательный ответ на вопрос о форме нашей планеты может быть дан только после того, как вся Земля будет промерена вдоль и поперек. И ученые, вооружившись «градусным аршином», отправились вдоль меридианов и параллелей.

На рассвете В. Я. Струве проснулся от холода; тонкое полотно палатки тяжело провисло под снежным грузом. Он взглянул на термометр — ртутная стрелка сползла на 13 делений вниз от красного рубежа. 13° по Реомюру! Зима наступила внезапно.

Нечего было думать о продолжении работ. Он и так задержался здесь. Отпуск кончился, в Дерптском университете уже начались лекции, и его ждали студенты, которым он вот уже пятый год открывал тайны звездного неба.

Давно ли он сам слушал лекции в том же университете, а летом уезжал на север — в Лифляндию и без устали бродил по полям и болотам, измеряя дерптский меридиан? За эти шесть-семь летних путешествий он промерил уже довольно большой кусок: от острова Гогланд, что посредине Финского залива, до города Якобштадта — 384 версты, или 3°35′.

В окрестностях этого маленького курляндского городка его и застал ноябрь 1827 года. Пришлось вернуться в Дерпт.

Но мысль продолжить измерение не оставляла В. Я. Струве. Уж очень удобен был этот меридиан, проходивший в значительной своей части по пологой равнине. Тем более, что несколько лет назад кусок того же меридиана между Двиной и Припятью длиной в 482 версты уже был промерен генералом К. Теннером, составлявшим по заданию генерального штаба карту Литвы. Литовская дуга Теннера начиналась всего в 30 верстах от южной оконечности балтийской дуги Струве.

Мысль соединить обе дуги пришла и генералу К. Теннеру. Узнав, что помощник наблюдателя Дерптской обсерватории один, на скудные средства, отпущенные университетом для «ученых путешествий», промерил довольно большую дугу меридиана, над которым он сам трудился в течение многих лет, генерал в январе 1828 года приехал в Дерпт.

А летом следующего года балтийская и литовская дуги благодаря совместным работам двух самоотверженных российских ученых слились, образовав длинный отрезок от Финского залива до Пинских болот.

Два года спустя на имя министра народного просвещения от астронома В. Я. Струве поступил новый проект удлинения этой дуги на север: от Финского залива, через всю Финляндию до шведского города Торнео — того самого, откуда начала в прошлом веке свои измерения экспедиция Мопертюи.

После долгих обсуждений проект был одобрен. В помощь В. Я. Струве выделили трех офицеров генерального штаба. И работа началась.

В течение нескольких лет пробирались геодезисты через финские болота и озера, ветвящиеся на тысячи проток, заливов, заводей, через сплошные непроходимые леса. И, наконец, вышли на берег Ботнического залива вблизи Торнео. Дальше начиналась шведская земля.

«Лучший астроном России», В. Я. Струве был назначен к тому времени директором Пулковской обсерватории, а измерение дерптского меридиана по настоянию В. Я. Струве взяла под свое непосредственное покровительство Петербургская Академия наук.

По поручению академии В. Я. Струве и отправился в Стокгольм, чтобы испросить разрешение короля Швеции и Норвегии Оскара продолжить измерения на территории этих государств.

Старое измерение Мопертюи по точности уже не удовлетворяло ученых XIX века. Кроме того, Мопертюи не дошел до конца материка, а В. Я. Струве мечтал довести свою дугу до самой северной точки Европы.

Король Оскар лично принял русского астронома и обещал содействовать этим работам. Были снаряжены две экспедиции. Шведы двигались от Торнео на север, а норвежцы спускались от северной материковой оконечности — мыса Нордкап. В рыбацкой деревушке Фугленес, (где встретились обе экспедиции), в скалу заделали стальной цилиндр, на который были нанесены две пересекающиеся тонкие линии — так обозначили астрономическую точку конца дуги.

А тем временем на юге генерал Теннер упорно прокладывал трассу через непроходимые Пинские болота к Днестру. Окончив северное измерение, В. Я. Струве поехал к нему, и они, пройдя Бессарабию, довели дугу до самого Дуная. Южный конец дуги увенчала четырехгранная чугунная пирамида, установленная на площади в селе Старо-Некрасовке.

Почти сорок лет заняло это грандиозное предприятие. Огромная дуга протянулась на 2800 километров от устья Дуная до берегов Северного Ледовитого океана. Ее так и назвали «дугой Струве», и долгое время она была одной из самых больших в мире. Результатами этого измерения пользуются до сих пор.

В XIX и XX веках земной шар покрывается сетью таких градусных измерений. Какое значение придавалось землемерным работам, можно судить хотя бы по тому, что в разгар Французской революции по распоряжению Конвента двое ученых отправились измерять меридиан от Дюнкерка до Барселоны — тот самый кусок, по которому так не спеша путешествовал когда-то Кассини. Продолженная до Алжира, эта градусная дуга и в наши дни является одной из наиболее крупных в Европе. Она имеет протяженность свыше 3 тысяч километров.

Английский генерал Эверест пересек по меридиану всю Индию — от Гималайских гор до побережья океана. В Америке такой «градусный аршин» протянулся вдоль Атлантического океана — от Мексиканского залива до Канады.

Дошла очередь и до параллелей. Одной из первых промерили 52-ю параллель, которая идет от западных берегов Ирландии через Гринвич, Париж, Берлин, Варшаву, Орел, Саратов. Другая нитка градусных вех протянулась от побережья Франции до Астрахани. Громадная трансконтинентальная дуга пересекла Северную Америку от Атлантического до Тихого океана.

Русские ученые осуществили самое северное градусное измерение в мире. Экспедиция на остров Шпицберген считалась одним из крупнейших научных предприятий Российской Академии наук в XIX столетии. Продвигаясь на шлюпках среди плавучих льдов, заполнявших проливы между островами, карабкаясь по обледеневшим скалам, перебираясь через трещины, несмотря на пургу, туман, свирепые ветры и не менее суровые морозы, русские геодезисты промерили за два лета 470 километров вдоль меридиана, пересекающего архипелаг под 20° восточной долготы.

И все же в дореволюционной России общая длина градусных промеров не превышала нескольких тысяч километров. За годы же только первых советских пятилеток было измерено больше 80 тысяч километров меридианов и параллелей. Работы проводились по строгому плану. Уже к 1938 году ими была охвачена почти вся Европейская часть страны, Средний и Южный Урал, Казахстан. Градусную сетку проверили почти на половине территории Союза.

Эти обширные исследования позволили заново определить размеры земного эллипсоида. Но величина его, вычисленная одними учеными, несколько отличалась от той, которая получалась у других. До недавнего времени самым правильным считался эллипсоид, вычисленный американским ученым Д. Хейфордом еще в 1910 году. Он и был принят за международный.

Год от году градусные измерения становились все более точными. В 1940 году известный советский геодезист член-корреспондент Академии наук СССР Феодосий Николаевич Красовский на основе современных высокоточных промеров территории нашей страны доказал, что международный эллипсоид вычислен с ошибками.

Ученые, определяющие земной эллипсоид, отчасти напоминают закройщиков. Те ведь тоже по нескольким обмерам воссоздают форму фигуры. Размеры планеты получаются наиболее точными у того, кто вложил в свой труд больше умения и искусства и пользовался более правильным «сантиметром».

Теперь, когда градусы оказались разной длины, нужно было мерить возможно более длинный кусок меридиана или параллели протяженностью не меньше 2–3 тысяч километров. И брать таких кусков несколько. К тому же их следовало взять из разных мест земного шара: одни около экватора, другие поближе к Полярному кругу. Ведь из них предстояло вычислить «средний» градус.

И широту или долготу теперь измеряли не только по концам отрезка. Всю многокилометровую дугу делили на мелкие куски длиной в 100 или даже 50 километров. И определяли астрономические координаты в каждой из таких «зарубок».

Когда Д. Хейфорд определял размеры Земли, он использовал градусные измерения небольшой протяженности и в основном на территории США. Интервалы же, с которыми измерялись координаты точек, были довольно большими. Поэтому эллипсоид Хейфорда оказался слишком велик для Земли. Его экваториальный радиус, по самым скромным подсчетам, получился метров на 100 больше настоящего.

Многие страны, среди них и Россия, пользовались другим эллипсоидом, вычисленным еще в прошлом веке немецким астрономом Ф. Бесселем. Он взял за основу 10 градусных дуг общей длиной в 6 тысяч километров и расположенных в разных странах. А «зарубки» стояли на них через каждые 150 километров. Но Ф. Н. Красовский обнаружил, что и этот эллипсоид не годится: он слишком мал для Земли. Его экваториальная ось метров на 800 короче действительной.

Назрела необходимость более точно высчитать размеры Земли. За этот ответственный труд и взялся Феодосий Николаевич Красовский со своим учеником Александром Александровичем Изотовым. Они использовали градусные измерения, сделанные не только на территории нашей страны, но и главнейшие западноевропейские. Вместе взятые, эти измерения образовали очень длинные дуги меридианов и параллелей, что обеспечило вычислениям бóльшую точность, чем предшествовавшим работам.

По новым подсчетам, расстояние от центра Земли до экватора оказалось на 21 километр 382 метра больше, чем до полюса. А длина экваториального радиуса достигала 6 378 245 метров. Сжатие Земли получилось меньше, чем у Ньютона. Оно равнялось ¹/₂₉₈. За определение формы и размеров Земли Ф. Н. Красовскому и А. А. Изотову в 1952 году была присуждена Сталинская премия.

Сейчас величина земного эллипсоида вычислена с точностью, о которой и не мечтали изобретатели «градусного аршина». Но значит ли это, что его размеры определены уже окончательно?

Конечно, нет. Ведь этот результат получен по градусным измерениям, произведенным на территории Западной Европы, США и примерно на половине территории нашей страны. А какую форму имеет земная поверхность в других частях земного шара?

За последние годы завершилось африканское градусное измерение по 30-му меридиану от мыса Доброй Надежды до устья Нила. В Европе продолжение этой дуги промерено до Скандинавии. В результате образовался непрерывный «аршин» протяжением около 100°. Недавно же закончилось измерение американского меридиана от Канады до Чили длиной тоже около 100°. Это сейчас самые длинные из промеренных дуг меридианов. По ним могут быть получены еще более точные сведения о размерах земного эллипсоида. Предварительно такое вычисление уже произведено американскими геодезистами. Оказалось, что новые размеры эллипсоида хорошо согласуются с выводами Ф. Н. Красовского.

150 лет меряют ученые земные меридианы и параллели. А много ли они сумели сделать? Градусными измерениями покрыта всего-навсего ¹/₁₀ часть нашей планеты. Этого, конечно, слишком мало, чтобы судить об истинной фигуре Земли. Геодезисты давно уже мечтают о сплошной градусной съемке всей планеты. Но как ее осуществить?

Главная же беда заключается в другом. Казалось бы, теперь, когда закончились многолетние споры, никаких сомнений в том, что Земля — эллипсоид, не может возникнуть. Но спросите ученых, какую форму имеет земной шар? И вы услышите в ответ: Земля ближе всего к геоиду.

Что означает это короткое незнакомое слово?