Вам, земляне

Открытие земного шара

Когда земляне догадались, что живут на шаре? Как и во многих других случаях, дату этого величайшего открытия установить невозможно. Да и вряд ли это случилось в какой-то один «прекрасный» день.

Представления о шарообразности Земли складывались постепенно, и потребовались века, чтобы сформулировать следующие пять важнейших доказательств того, что мы живем на шаре.

1. Всюду, где бы ни находился наблюдатель, видимый горизонт (если он не загорожен какими-то предметами) имеет форму круга. Таким представляется горизонт в открытом море, в пустыне или в широкой степи. Это доказательство (как и многие другие) известно нам с детства, но школьные преподаватели, не желая нас разочаровывать, в ту пору не обращали внимания на слабые стороны приводимых ими аргументов. В частности, рассматриваемое нами первое доказательство было бы достаточным в том случае, если бы круговая форма горизонта наблюдалась действительно во всех точках поверхности. На самом же деле древним была доступна лишь часть поверхности Земли, и обобщать свои наблюдения на всю Землю они, строго говоря, не имели оснований.

2. При поднятии наблюдателя над земной поверхностью дальность горизонта увеличивается. Нетрудно сообразить, что высказанное положение является необходимым, но недостаточным условием шарообразности Земли. Иначе говоря, на шарообразной Земле дальность горизонта с поднятием наблюдателя над ее поверхностью действительно увеличивается. Но тот же эффект имел бы место и на дынеобразной Земле и на любой другой целиком выпуклой замкнутой поверхности.

Если планета имеет форму шара с радиусом OB = R (рис. 1), а наблюдатель находится на высоте AD, равной Н, то дальность горизонта AB=d определяется по формуле (R+H)²=R²+d², откуда d²=2RH(1+H/2R). Так как величина Н обычно весьма мала по сравнению с R, то дробью H/2R можно пренебречь и тогда d=√2RH.

Рис. 1. Дальность видимого горизонта.

Легко подсчитать, что при Н=2 м дальность горизонта равна 7,6 км, а при Н= 1 км она увеличивается до 120 км. При одной и той же высоте дальность горизонта тем меньше, чем меньше, радиус планеты. Американским космонавтам на Луне горизонт казался очень близким. И действительно, он отстоял от них всего на 2,5 километра.

3. Постепенное появление из-за видимого горизонта приближающихся предметов. С приближением корабля к берегу сначала из-за горизонта появляются его мачты, а затем корпус. В сущности, и это доказательство недостаточно. Картина постепенного появления предмета из-за горизонта наблюдалась бы и на любой нешарообразной выпуклой поверхности.

4. Возможность кругосветных путешествий. Подвиг Магеллана и его спутников был расценен их современниками как очень веское доказательство шарообразности Земли. Логическая слабость аргументации не требует длительных пояснений — кругосветные путешествия возможны были бы и в том случае, если бы Земля имела, скажем, форму цилиндра или груши.

5. Круговая форма земной тени на диске Луны во время лунных затмений. Доказательство любопытно тем, что оно использует космическое явление — прохождение Луны через конус земной тени.

Действительно, во время лунных затмений на привычный диск полной Луны надвигается круглая красноватая тень. Она не совсем черная потому, что часть солнечных лучей, преломляясь в земной атмосфере, попадает внутрь земной тени и «просветляет» ее. Кстати сказать, свою тень на Луну отбрасывает и атмосфера Земли — это голубоватая кайма вокруг красноватой тени твердого тела Земли.

Доказательно ли это доказательство? Очевидно, нет. Круглую тень могут давать и некруглые тела, например цилиндр. Значит, и это доказательство является необходимым, но недостаточным.

Доказательства шарообразности Земли — это, в сущности, обобщения исторического опыта человечества, постепенно узнавшего, что оно живет на исполинском шаре. Не все эти доказательства равноценны. Самое убедительное из них то, которое основано на градусных измерениях. Пользуясь ими, можно определить размеры земного шара. Но это уже область особой науки, именуемой геодезией.

Что такое геодезия?

«Геодезия» — сочетание двух слов: ge — земля и dasomai — разделяю. Значит, по смыслу наименования геодезия занимается «разделением» или, лучше сказать, измерением Земли (ведь всякое измерение связано так или иначе с некоторым «разделением»).

Условно геодезию делят на низшую и высшую. Низшую геодезию иначе называют топографией. Ее главная задача — с помощью измерений на местности отобразить земную поверхность и ее детали на планах и картах. Цель высшей геодезии — изучение формы и размеров Земли в целом. Следует снова подчеркнуть, что деление геодезии на две части условно, так как без измерений на местности невозможно выяснить, какую форму имеет наша планета. Поясним это утверждение.

Представим себе, что Земля — идеальный шар с совершенно гладкой поверхностью. В этом случае длина дуги меридиана, соответствующая разности широт в один градус, всюду (для любых меридианов и в любых их частях) будет одинакова. Другое дело, если Земля сплюснута у полюсов, т. е., говоря более строго, представляет собой сфероид — тело, образованное вращением эллипса вокруг малой оси. Тогда кривизна меридианов в разных частях будет разной — наибольшей у экватора и наименьшей у полюса. В этом случае дуги в один градус окажутся самыми длинными в околополярных зонах и наиболее короткими — в районе экватора.

Практически градусные измерения проводятся следующим образом. На каком-нибудь меридиане выбирают два пункта — А и В (рис. 2).

Рис. 2. Измерение радиуса земного шара.

На основании данных астрономических наблюдений измеряют широты этих пунктов, а затем длину дуги АВ делят на разность широт пунктов А и В. Если эта разность равна одному градусу, сразу узнают длину «градусной» дуги АВ (в километрах). При большей разности широт находят среднюю длину «градусной» дуги на участке АВ данного меридиана. Чем точнее измерения, тем, естественно, точнее результат. Точность астрономических измерений зависит от качества применяемых инструментов. Что касается дуги АВ, то ее геодезисты измеряют методом триангуляции.

Пункт А обычно находится далеко от пункта В. Кроме того, их разделяют естественные препятствия (возвышенности, овраги, реки, леса и т. п.), мешающие непосредственному измерению дуги АВ. Длину этой дуги можно определить и косвенным путем. Для этого участок земной поверхности между А и В разбивают на сеть треугольников (триангуляционную сеть) (рис. 3).

Рис. 3. Триангуляционная сеть.

Размеры треугольников выбирают так, чтобы из каждой вершины каждого треугольника отчетливо были видны две другие его вершины. Сами вершины отмечают специальными пирамидоподобными сооружениями — геодезическими знаками или сигналами (рис. 4).

Рис. 4. Геодезический знак.

В полученной таким образом триангуляционной сети измеряют углы треугольника, а затем вычисляют длину дуги АВ.

Такова нехитрая идея метода триангуляции. На практике все, конечно, сложнее. Приходится учитывать ряд дополнительных факторов, в том числе кривизну земной поверхности. Да и сами градусные измерения — очень кропотливая, сложная работа, иногда требующая долгих лет напряженного труда.

Еще в конце XVII века Исаак Ньютон чисто теоретическим путем пришел к выводу, что Земля под действием центробежной силы должна быть сплюснута у полюсов. Французские астрономы (например, Жак Кассини) решили проверить, прав ли Ньютон. Но по их градусным измерениям (на участке от Барселоны до Дюнкерка) получалось, что чем ближе к полюсу, тем дуга в один градус становится короче, т. е. что Земля не сплюснута у полюсов, а, наоборот, вытянута вдоль оси вращения и по форме напоминает яйцо.

Сплюснутый «апельсин» Ньютона или «яйцо» Кассини — что соответствует истине? Сегодня трудно даже представить себе, какие ожесточенные споры породил в первой половине XVIII века этот вопрос. Наконец, в 1735 г. Парижская Академия наук решила отправить для градусных измерений две экспедиции — одну в Лапландию (пограничная зона между Финляндией и Швецией) на северный полярный круг, другую в Перу в район экватора. Лапландскую экспедицию возглавил Мопертюи, перуанскую — Кондамин. Участники обеих экспедиций работали в исключительно сложной обстановке, подвергаясь всевозможным опасностям и лишениям. Их героический труд растянулся на десятилетия, но результат оправдал усилия. Прав оказался Ньютон, что подтвердили и все последующие градусные измерения, проводившиеся на протяжении двух веков. Из них эпохальным считается научный подвиг первого директора Пулковской обсерватории В. Я. Струве. На протяжении 40 лет (!) он измерял дугу длиной 2800 км от устья Дуная до берегов Северного Ледовитого океана. Результатами этих грандиозных измерений пользуются до сих пор.

Итак, в самом грубом приближении Землю можно считать шаром с радиусом около 6400 км, в более точном приближении Земля — сфероид. Большая полуось а земного сфероида (по Ф. Н. Красовскому) равна 6378,245 км, малая полуось b — 6356,863 км. Следовательно, полюсы Земли на 21,4 км ближе к ее центру, чем точки экватора.

Величина (а-b)/а называется сжатием Земли. По наиболее точным измерениям она равна 1:298,3. Сжатие Земли, конечно, невелико. На глобусе с экваториальным диаметром 30 см полярный диаметр оказался бы короче экваториального всего на 1 мм, что незаметно для глаза. Однако это не означает, что сжатием Земли можно пренебречь. Наоборот, оно представляет собой наибольшее отступление Земли от шарообразной формы, и ни одна современная точная карта не может быть составлена без учета «сплюснутости» Земли.

Открытие этой особенности нашей планеты было первым крупным достижением геодезии. Весь дальнейший прогресс этой науки заключался в постепенном уточнении формы Земли и выяснении ее истинной фигуры.

Земля и маятник

Еще в 1672 г., за 15 лет до того, как Ньютон объявил о сплюснутости Земли, с французским астрономом Ш. Рише произошла странная история. Во время поездки в Южную Америку, в Кайенну, находящуюся в 5° к северу от экватора, Ш. Рише заметил, что маятниковые часы, привезенные им из Парижа, стали отставать на 4 мин в сутки. Известно, что период Т колебания маятника определяется формулой Т = 2π√l/g, где l — длина маятника, a g — ускорение свободного падения.

Раз часы стали отставать, т. е. период колебания их маятника увеличился, значит, или удлинился маятник, или ускорение свободного падения вблизи земного экватора меньше, чем в Париже. Сначала первое предположение казалось правдоподобным. В Кайенне гораздо жарче, чем в Париже, от жары маятник вытянулся, а часы отстали. Но расчеты показали, что для замеченного отставания часов надо, чтобы температура в Кайенне была на 200 °C выше, чем в Париже. Следовательно, причина происшествия, поразившего Ш. Рише, заключалась в другом — в ускорении свободного падения, которое в Кайенне было меньше, чем в Париже.

В 1687 г. в «Математических началах натуральной философии» Исаак Ньютон детально объяснил «парадокс Рише». Он считал, что есть две причины, его вызывающие, — сплюснутость Земли у полюсов и вращение ее вокруг собственной оси.

Если бы Земля была идеальным шаром с плотностью, зависящей только от расстояния до его центра, то и тогда тела на экваторе весили бы меньше, чем на полюсе. При вращении Земли ее полюсы остаются неподвижными, а точки экватора движутся с максимальной линейной скоростью, поэтому любой предмет, перенесенный с полюса на экватор, стал бы (из-за воздействия центробежной силы) давить на поверхность Земли с меньшей силой, чем на полюсе. Иначе говоря, уменьшились бы при этом и сила тяжести, и ускорение свободного падения. Это одна из причин «парадокса Рише». Вторая причина — в сплюснутости Земли, в отклонении ее формы от шарообразной. На экваторе все тела находятся на 21 км дальше от центра Земли, чем на полюсах, а значит, и притягиваются ею слабее.

Точные измерения показали, что ускорение свободного падения на северном полюсе равно 983,234 см/с², на экваторе оно примерно на 5,2 единицы меньше. Около 2/3 этой величины обусловлено вращением Земли, а 1/3 — ее сплюснутостью.

Маятниковые часы (или маятник) оказались удивительным прибором, чутко реагирующим на форму Земли и ее вращение. Так практически одновременно с геодезией родилась еще одна отрасль естествознания — гравиметрия — наука о силе тяжести и ее измерении. По гравиметрическим данным, сжатие Земли очень близко к 1: 298,3, что отлично сочетается с данными геодезии.

Но у гравиметрии есть и свои собственные, очень важные в практическом отношении задачи. Представим себе два одинаковых маятника — А и В. Первый из них качается над тем участком земной поверхности, под которым расположены породы повышенной плотности (например, железные руды). Под маятником В внутри земной коры обширная пустота (например, пещера). Какой из маятников колеблется быстрее? Маятник А притягивается Землей (за счет руд) сильнее, чем маятник В. Значит, и колебаться он будет быстрее. Вывод ясен: маятник способен выступать в роли разведчика земных недр. С его помощью можно узнать, где есть ископаемые, каково строение земной коры. Гравиметрия, конечно, решает и другие, практически важные задачи.

При гравиметрических измерениях важно обеспечить постоянство длины маятников, поэтому маятники изготовляют из почти не расширяющегося сплава (инвара), а в последнее время — даже из кварца. Что касается периодов колебаний маятников, то их измеряют высокоточными хронометрами.

Допустим, что один и тот же маятник неизменной длины в двух разных пунктах имеет периоды колебаний Т₁ и Т₂. Тогда соответствующие ускорения силы тяжести g₁ и g₂ связаны формулой g₂=g₁·(Т₂/Т₁).

Эта формула служит основой для относительных измерений силы тяжести, т. е. для сравнения ее значений, полученных в разных точках земной поверхности. Для абсолютных измерений g (в см/с²) использовали специальные так называемые оборотные маятники, для которых определялись и период, и длина.

Ныне маятниковый метод применяется лишь для решения немногих специальных задач, а абсолютные ускорения свободного падения измеряют методом свободного падения тел в вакууме. При этом ускорение падающего тела измеряют вполне современным способом: расстояния определяют с помощью лазерного интерферометра, а время «засекают» кварцевыми или молекулярными часами. Точность таких измерений очень высокая — средняя квадратическая погрешность не превышает 10^-7 м/с².

Фигуры вращающихся тел

Точно неизвестно, какой была первичная Земля. Однако в любом случае она не была абсолютно твердым телом, а значит, сохраняла способность к деформации, изменению формы под воздействием внутренних и внешних сил. Чтобы лучше представить себе, что тогда происходило, вместо реальной, очень сложной Земли вообразим ее идеализированную модель — исполинскую «каплю» однородной несжимаемой жидкости. Предположим, что внешние силы на эту «каплю» не действуют и ее форма обусловлена только игрой внутренних сил. Если бы «капля» не вращалась, то ее форма определялась бы только взаимным тяготением составляющих частиц, которые стремились бы подойти друг к другу как можно ближе. Это им удалось бы лишь при полной симметрии «капли». Иначе говоря, в этом случае идеализированная модель Земли имела бы форму шара.

В действительности первичная Земля вращалась вокруг своей оси, значит, как показал впервые Ньютон, под действием центробежных сил «капля» сплющилась и приняла форму сфероида. Расчеты Ньютона носили, правда, лишь предварительный, приближенный характер. Гораздо полнее исследования провел его соотечественник Маклорен (XVIII век). Он доказал, что в каждой точке «капли», имеющей форму сфероида, соблюдается равновесие двух противоборствующих сил — взаимного тяготения частиц жидкости и удаляющей их от оси вращения центробежной силы. При этом чем быстрее вращается «капля», тем более сжат сфероид, образуемый ее поверхностью. И шар, и сфероиды Маклорена были названы фигурами равновесия вращающейся однородной несжимаемой жидкости.

Поверхность фигуры равновесия иногда называют поверхностью уровня; она, разумеется, не совпадает с физической поверхностью тела. Для всех этих фигур выполняется одно важное условие: сила тяжести, т. е. равнодействующая силы притяжения и центробежной силы, должна быть во всех точках перпендикулярна к поверхности тела. Только в этом случае любая частица жидкости не будет стремиться двигаться вдоль поверхности тела, а ее давление на лежащие под ней частицы полностью уравновесится силой их противодействия. Именно в этом смысле и надо понимать равновесие сил, определяющих форму жидкой «капли».

В 1834 г. немецкий математик Якоби доказал, что, кроме сфероидов Маклорена, могут быть другие фигуры равновесия жидкой «капли». Оказывается, при достаточно большой угловой скорости вращения сфероиды Маклорена переходят в трехосные эллипсоиды Якоби. Экваториальное сечение эллипсоида (как и его меридиональные сечения) также представляет собой эллипс. Каждый эллипсоид Может быть охарактеризован не двумя (как сфероид), а тремя осями — а, b и с (рис. 5).

Рис. 5. Трехосный эллипсоид.

Как это ни удивительно, но такая сложная, дынеобразная поверхность, как эллипсоид, может быть устойчивой фигурой равновесия вращающейся однородной несжимаемой жидкости. Более того, как показали исследования Клеро и Стокса, даже для неоднородной жидкости эллипсоиды остаются фигурами равновесия.

Земля, вероятно, никогда не была целиком жидкой и однородной. Но рассмотренная нами идеализированная схема тем не менее к ней применима, так как наша планета никогда не была и абсолютно твердой. Это доказывают результаты геодезических и гравиметрических измерений.

Разные исследователи оценивали сжатие земного сфероида по- разному. И причиной этого были не только погрешности измерений, но и то, что реальная Земля отличная от сфероида и в третьем, более точном приближении к истине, может быть представлена трехосным эллипсоидом.

Разумеется, «дынеобразность» Земли крайне незначительна, и земной экватор мало отличается от окружности. Но все-таки разница есть: наибольший экваториальный диаметр Земли отличается от наименьшего на 140 м. Самый длинный диаметр экватора направлен в точки с долготой 20° к западу и 160° к востоку от начального Гринвичского меридиана, а самый короткий — в точки с долготой 70° к востоку и 110° к западу. Иначе говоря, мореплаватель, находящийся в экваториальных водах Индийского океана, может оказаться на десятки метров ближе к центру Земли, чем его коллега, путешествующий в экваториальной зоне Атлантического океана.

В масштабах всей Земли сплюснутость земного экватора может показаться несущественной деталью. Однако далеко не всегда ею можно пренебрегать при составлении точных карт и в космонавтике.

Итак, Земля — трехосный эллипсоид? Да, но только в третьем, далеко не последнем приближении к истине.

Слово о геоиде

Строго говоря, истинная форма поверхности Земли с ее неровностями и непрерывным изменением во времени бесконечно сложна. Определить ее для каждого момента времени практически невозможно, да и не нужно. Геодезисты ввели понятие «геоид» — воображаемая поверхность, достаточно точно отображающая реальную поверхность нашей планеты и в то же время доступная для практического изучения.

Буквально «геоид» — это «земноподобный». Это поверхность, которая приближенно совпадает со спокойной поверхностью Мирового океана и перпендикулярами к которой в каждой ее точке служат отвесные линии. Продолжив эту поверхность под материками так, чтобы во всех точках она оставалась уровенной, т. е. перпендикулярной к отвесной линии, получим полную поверхность геоида.

Для наглядности приведем пример, предложенный еще Ньютоном. Вообразим, что материки пересечены множеством каналов, соединяющихся с морями и океанами. Тогда поверхность воды в этих каналах будет совпадать с воображаемой поверхностью геоида. Можно доказать, что эта поверхность замкнута, всюду выпукла, не имеет складок или каких-либо выделяющихся неровностей. В то же время она (как и отвес) чутко «реагирует» не только на тяготение Земли и центробежную силу, но и на любые аномалии силы тяжести, вызванные, скажем, неоднородностью земной коры (в частности, залежами полезных ископаемых).

Изучение формы геоида составляет главную задачу высшей геодезии. Эта задача состоит из двух частей: определения параметров эллипсоида, наиболее близкого к геоиду (рис. 6), и положения отдельных точек геоида по отношению к эллипсоиду.

Рис. 6. Поверхности геоида и эллипсоида.

Естественно, что в решении этих задач принимают участие и гравиметристы. Правда, гравиметрические методы позволяют определять только форму, но не размеры геоида. Вот почему сочетание геодезических и гравиметрических методов при изучении фигуры Земли совершенно необходимо.

Теоретически форму геоида можно представить следующим образом. В каждой точке Земли существует так называемый потенциал силы тяжести — величина, характеризующая интенсивность, «напряженность» этой силы. Потенциал силы тяжести математически можно представить как сумму бесчисленного множества слагаемых, каждое из которых называется гармоникой. Чем больше слагаемых мы возьмем, тем точнее выразим потенциал силы тяжести, который и определяет форму геоида. Отметим роль лишь самых важных гармоник.

Вторая гармоника[1] отражает сплюснутость Земли — факт, установленный еще Ньютоном. Зато в третьей гармонике есть нечто любопытное — Земля отдаленно напоминает грушу. Соответствует ли этот теоретический вывод действительности?

Как это ни удивительно, наша Земля на самом деле грушевидна, что отражается в движении ее искусственных спутников, вызывая изменение расстояния перигея их орбит от центра Земли. Судя по данным спутников, Северный полюс поднят относительно эллипсоида примерно на 10 м, а Южный полюс опущен под эллипсоид на 30 м. В общей сложности «грушевидность» Земли характеризуется 40 метрами — величиной, конечно, небольшой, но тем не менее вполне ощутимой.

Как уже говорилось, земной экватор представляет собой (во втором приближении) слабосжатый эллипс. На самом деле его форму также можно представить как сумму нескольких гармоник. Иначе говоря, если учесть, что гравитационный потенциал зависит не только от широты, но и от долготы точки, в которой он вычисляется, то форма геоида очень сложная, заметно отличающаяся от сфероида.

На рис. 7 показаны превышения геоида над сфероидом (со сжатием 1:298,3 и экваториальным радиусом 6378,165 км).

Рис. 7. Карта превышений (в метрах) геоида над сфероидом.

Заштрихованные участки — области понижений геоида.

Волнистость всхолмленного геоида здесь особенно наглядна. Обращают на себя внимание впадина глубиной 73 м в Южной Индии и возвышенность высотой 63 м вблизи Новой Гвинеи. Эта карта получена в 1965 г по 26 000 наблюдений искусственных спутников Земли — ведь именно эти наблюдения позволяют определять параметры различных гармоник. Аналогичные карты получены по другим наблюдениям спутников. Правда, они отличаются от рис. 7 в деталях. Карта геоида, несомненно, отражает неоднородности земных недр.

Спутниковая триангуляция

Мы уже не раз отмечали большую роль искусственных спутников Земли в выяснении формы ее физической поверхности. Уточним теперь, в чем заключается так называемая спутниковая триангуляция — метод, позволяющий говорить о космической геодезии как об одной из «космических» дисциплин.

Представим себе три наземные станции — А, В и С (рис. 8).

Рис. 8. Принцип спутниковой триангуляции.

Спутник S₁ наблюдается (визуально или фотографически) со всех трех станций, спутник S₂ — со станций А и Б, спутник S₃ — со станций В и С. Кстати, метод применим и тогда, когда S₁, S₂ и S₃ не три разных спутника, а три положения одного и того же спутника для разных моментов времени.

По наблюдениям спутника S1 со станций А и Б определяют направление прямых AS₁ и BS₁ относительно звезд и тем самым фиксируют положение плоскости ABS₁. Аналогично по наблюдениям спутника S₂ находят положение плоскости ABS₂ в пространстве. Очевидно, эти плоскости пересекаются по прямой АВ. Положение ВС определяют из пересечения плоскостей BCS₁ и BCS₃. Прямые АВ и ВС фиксируют плоскость треугольника АВС, и их пересечение с ACS₁ определяет отрезок АС. Следовательно, по данным спутников можно найти стороны и углы треугольника АВС, т. е. решить первый главный треугольник в триангуляционной сети. Если в этом треугольнике положения точек А и В (а значит, базис АВ) известны, то по спутникам находят положение третьей вершины — С. Примечательно, что при этом обязательно знать не точное положение спутников в пространстве, а направление к ним от наземных станций. Чтобы наблюдения с разных станций были синхронными, на «геодезических» спутниках устанавливают специальные импульсные лампы, дающие очень яркие вспышки. Эти вспышки фиксируют фотокамеры всех станций, занимающихся спутниковой триангуляцией.

При наземной триангуляции стороны треугольников, как правило, равны 20–30 км. В «космической» триангуляционной сети треугольники в десятки и сотни раз крупнее, что резко сокращает промежуточные этапы измерений. Прежний метод годился только для суши. Для спутниковой триангуляции даже океаны не являются непреодолимым препятствием — спутник может одновременно наблюдаться с разных континентов, например из Европы и из Америки.

Спутниковая триангуляция возникла совсем недавно — в 1963 г. Но это «дитя» космонавтики подает большие надежды. Дело не только в уточнении формы Земли, в составлении все более и более точных карт, что, конечно, очень важно для практической, производственной деятельности человека. С помощью спутников можно узнать, как изменяется наша планета во времени, как движутся материки, как медленно перераспределяются массы в твердом теле Земли, — словом, как «дышит» и «живет» наша планета. И часть этих задач успешно решается уже сегодня.

Многогранная Земля

После всего, что говорилось об относительной гладкости Земли, о большом сходстве ее с шаром, сфероидом, трехосным эллипсоидом и, наконец, геоидом, — фигурами гладкими, хотя, конечно, идеализированными, разговор об угловатости Земли может показаться странным.

Между тем, как и всякая верная идея, мысль о многогранности Земли высказывалась уже давно, еще Пифагором, Платоном и другими древними философами. Во Вьетнаме и других местах Земли найдены странные предметы, созданные за несколько веков до нашей эры. Они представляют собой многогранники, в вершинах которых укреплены маленькие шарики. Назначение этих находок неизвестно, но кое-кто из смело мыслящих ученых, склонен считать их стилизованными моделями нашей планеты.

Позже идеи о многогранности Земли высказывали многие. Среди них в новое время следует упомянуть геолога Бомона, математика Пуанкаре, кристаллографа Шафрановского. Известный советский геолог Б. Л. Личков полагал, что некоторая угловатость Земли есть результат ее длительной эволюции. Как считают большинство современных ученых, Земля и другие планеты когда-то сформировались из огромного газово-пылевого облака, окружавшего Солнце. Естественно, что первичная, только что сконденсировавшаяся Земля не могла быть абсолютно круглой и гладкой. Геоид формировался, «утрясаясь», на протяжении миллиардов лет. В этом процессе участвовали не только гравитационные силы самой Земли. На формирующуюся планету воздействовали Солнце, разные планеты, возможно даже общее гравитационное поле Галактики. А так как Земля складывалась из различных кристаллических пород, то и сама она постепенно приобретала форму исполинского сложного кристалла.

Разумеется, нашу планету в целом нельзя рассматривать как монокристалл — однородный кристаллический многогранник. Но поверхность Земли, как и поверхность кристаллического тела, по-видимому формировалась по принципу минимума поверхностей энергии. В итоге геоид и сегодня несет на себе некоторые черты сложного многогранника.

Эту постепенно складывающуюся в веках гипотезу особенно успешно развил в двадцатых годах текущего века советский геолог С. И. Кислицын. Стараясь подобрать такие многогранники, которые больше всего походили бы на геологические детали Земли, Кислицын изготовил сорок моделей. По его мнению, примерно 400–500 млн. лет назад геосфера, состоявшая в основном из базальтов и до этого имевшая форму додекаэдра (многогранник из двенадцати пятиугольников), приобрела также черты икосаэдра (многогранник из двадцати треугольников). Совмещение этих двух многогранников наиболее полно отвечает важнейшим геологическим (да и не только геологическим) особенностям сегодняшней Земли.

Упомянутые выше сорок моделей Кислицына не только отражают постепенную эволюцию многогранной Земли. Современные ребра и вершины (узлы) земного многогранника, как заметил впервые С. И. Кислицын, указывают на местонахождение нефти, алмазов, угля, газов и многих других полезных ископаемых. Еще в 1928 г. он указал на территории СССР 12 алмазоносных центров, из которых многие открыты. Ребра и вершины земного многогранника оказались тем «силовым каркасом», в котором наиболее сильно проявляются энергетические возможности Земли. Исследования С. И. Кислицына в свое время были поддержаны В. И. Лениным, Ф. Э. Дзержинским, В. В. Куйбышевым и другими видными советскими деятелями. «Это был удивительный человек, — вспоминает о С. И. Кислицыне акад. Н. В. Белов[2]. — Один из тех людей, которые ускоряют наше проникновение за границы неведомого, способствуют поиску новых путей в науке». Работы С. И. Кислицына были успешно продолжены советскими исследователями — действительными членами Географического общества СССР — Н. Ф. Гончаровым, В. С. Морозовым и В. А. Макаровым. То, что им удалось открыть, поистине поразительно и заслуживает самого пристального внимания читателя.

Почти все сколько-нибудь примечательные в геологическом отношении районы Земли приурочены к полигональной поверхностной земной сети. Так, с одним из узлов совпадают залежи тюменской нефти. В Западной Африке (Габон) недавно открыли естественный атомный реактор, который действовал 1,7 млрд, лет назад. В результате случайного сочетания обстоятельств концентрация урана-235 достигла здесь критического уровня, и началась (без всякого человеческого вмешательства) цепная ядерная реакция. В некоторых узлах находятся центры зарождения ураганов и мировые центры экстремального атмосферного давления. Кстати, преимущественные направления постоянных ветров совпадают с ребрами многогранной системы. Стоит ли говорить, что с той же системой связаны океанические хребты и линии разломов земной коры?

С космических высот хорошо видны глобальные геологические структуры. Не мудрено, что космонавт В. И. Севастьянов уточнил «сверху» расположение Уральской складчатой страны и гигантского разлома Марокко — Пакистан. В уточненном виде их расположение совпало с ребрами икосаэдра. В некоторых узлах системы из космоса замечены своеобразные кольцевые геологические структуры диаметром в сотни километров.

Так как в центрах некоторых граней земного многогранник; располагаются геохимические и биохимические провинции, не удивительно, что «силовой каркас» Земли влияет и на биосферу. В одних местах в почвах не хватает тех или иных элементов, в других местах отмечается их изобилие, поэтому многие узлы системы стали центрами возникновения различных видов растений. В ряде узлов отмечаются аномалии не только растительного, но и животного мира. Таково, например, озеро Байкал, три четверти обитателей которого (растения и животные) не встречаются больше ни в одном районе планеты Замечено, что главнейшие места зимовки птиц совпадают с другими узлами системы. Любопытно, что некоторые узлы системы лежат в Бермудском треугольнике и Море Дьявола (восточнее Японии).

Стоит особо отметить, что на протяжении истории Земли узлы ее «каркаса» и энергетически не остаются неизменными. Они то становятся активными, то временно «затухают».

Вся эта удивительная «жизнь» земного «кристалла» не может не сказываться на истории и развитии культуры человечества. Социально-экономические причины, движущие эволюцию человеческого общества, не исключают, конечно, влияния на людей географической среды и ее изменений. Изучая различные особенности многогранной Земли, советские исследователи пришли к выводу, что многие древние очаги культуры лежат в узлах системы. Таковы, например, Египет, Мохенджо-Даро, Северная Монголия, Ирландия, остров Пасхи, Перу и многие, многие другие районы Земли. Среди них и Киев — матерь городов русских, — много веков украшающий нашу Родину.

Трудно, конечно, сегодня указать, какой именно природный механизм, какие физические поля и как именно стимулировали возникновение культур. Это — дело будущего, и здесь исследователям предстоит огромная работа[3]. Невольно приходит на ум аналогия с биоактивными точками человека, животных и растений, которые используются в акупунктуре и которые, несомненно, служат энергетической информационной основой всякого организма.

Авторы указанной в сноске статьи предположили, что внутреннее ядро нашей планеты — растущий кристалл в форме додекаэдра, своим ростом наводящий ту же симметрию г. оболочках Земли, в том числе и в земной коре. По гипотезе советского физика С. И. Брагинского между ядром Земли и внешними ее оболочками существуют конвектизные токи, которые обусловливают возникновение магнитного поля Земли. Эти токи расходятся от растущего центрального геокристалла по радиусам и в конечном счете выходят на поверхность в виде узлов «силового каркаса». Внедряясь в земную кору по ребрам додекаэдра, вещество глубин способствует преобразованию вертикальных давлении в горизонтальные перемещения блоков коры.

Следует добавить, что следы поверхностной полигональной структуры замечены на Луне, Марсе и некоторых других небесных телах. Не исключено, что «многогранность» проявляется и в звездном мире — судя по недавним данным (1979 г.), Метагалактика имеет ячеистое строение, а по ребрам «ячеек» концентрируется до 70 % массы всех галактик. Может быть, каждый объект Вселенной представляет собой энергетический узел, а соединяющие их линии — энергетические каналы? Как ни относиться к таким головокружительным идеям, ясно одно, что мы, дети Земли, еще очень плохо знаем свою планету, ее влияние на нас и на историческую жизнь всего человечества.