Малколм Джемисон: Удар вслепую [сборник]

Данная задача колоссальна по своим масштабам и, скорее всего, никогда не будет решена. Геоид, который создают исследователи, является формой Земли, которая была бы полностью покрыта водой. Таким образом, отправной точкой для исследований является уровень океана, определить который очень даже непросто, потому что под влиянием приливов и отливов он изменяется дважды в день, а постоянные ветра неделями гонят водяные массы туда, где их, в принципе, не должно быть. При этом многолетняя работа по исследованию приливов и отливов, различных фаз Луны и других явлений позволила создать относительно точную базу для исследований. Мы считаем, что достаточно точно определили уровень океана. Однако как только геодезисты начинают работу на суше, начинаются проблемы.

Суша не плоская. Огромные территории недоступны для человека. К тому же поверхность планеты далеко не однородна. Именно неоднородность является самой большой проблемой, так как она оказывает большое влияние на силу притяжения. Это серьезная проблема, потому что сила притяжения определяет не только то, как быстро предметы падают на землю. С помощью этого показателя можно безошибочно определить высоту над уровнем моря.

Любой студент знает, что гравитационная постоянная (g) составляет тридцать два фута в секунду. Однако данная точная цифра, которую приводят в учебниках по физике, является очень упрощенным показателем. Это всего лишь теоретическая величина. Чтобы определить показатель g в конкретном месте, необходимо на протяжении многих часов смотреть на раскачивающийся маятник и считать общее количество его движений за определенный промежуток времени. За последние десятилетия в связи с этим было сделано несколько интересных открытий.

Было обнаружено, что сила гравитации разительно отличается в зависимости от расстояния до притягивающего тела. Если учесть, что полярный полудиаметр меньше экваториального, то можно предположить, что предметы будут падать быстрее в районе полюсов, нежели в районе экватора. Так и есть. Этот факт также объясняется центробежной силой, возникающей в результате вращения Земли, хоть она и не так заметна. Получается, что g зависит от широты. А также от высоты над уровнем моря, ведь горная вершина находится дальше от центра Земли, нежели морское побережье. Эксперименты с маятником также показывают, что гравитация зависит и от плотности поверхности. Может показаться странным, что заиленное дно океана на самом деле намного тяжелее горных массивов. Именно поэтому горы были выдавлены наверх. Сила гравитации над Небраской и Миссури будет значительно отличаться от того же показателя, но измеренного над Скалистыми горами. И все из-за плотности поверхности.

Именно поэтому гравитационная постоянная g является прекрасным дополнительным инструментом для исследований, касающихся формы Земли. В сочетании с другими методами исследования данный показатель помогает также изучать природу поверхности Земли. В результате геодезисты помогают геологам и наоборот. Исследования продвигаются вперед и становятся более точными.

Есть и другие способы определения высоты, например, триангуляция, которую, однако, можно использовать только в районах с пересеченным рельефом. Для определения высоты можно также использовать барометр. Однако барометр еще более подвержен особенностям местности, нежели g. Работа барометра зависит от влажности, температуры и других неочевидных причин. В результате исследователям приходилось совершенствовать геометрическое нивелирование, наиболее точный способ которого называется «высокоточным нивелированием». Это крайне требовательный метод. Управление береговых и геодезических съемок не может использовать результаты нивелирования, вероятная погрешность которых превышает один миллиметр на километр. При этом нельзя забывать, что разницу высот на Земле нельзя сравнить с разницей высот слоеного пирога. Эта разница скорее похожа на разницу между внешней и внутренней кожурой луковицы. Высоты считаются уровнем наклона, касательно поверхности Земли, в определенной точке. Однако если брать такое предположение за основу исследований, то результаты будут ошибочными. Ведь необходимо учитывать, что угол наклона поверхности Земли изменяется на шестьсот футов каждые тридцать миль и на двадцать четыре тысячи футов каждые шестьдесят миль! Поэтому исследователи должны всегда учитывать эти изменения, причиной которых является линия изгиба планеты, даже если они и изучают этот самый изгиб. Высокоточные исследования становятся практически невозможными.