1. Земля во Вселенной

Раздел включает несколько вопросов1, из которых рассмот­ рим два особенно важных для географов: «Форма и размеры Зем­ ли» и «Движения Земли».

Форма и размеры Земли

Вопрос о форме Земли отнюдь не так прост, как это может показаться неискушенному читателю. Правильные представления о форме Земли были получены в итоге многовековых исследова­ ний. В древности даже культурные народы имели фантастические представления о форме нашей планеты (диск, окруженный рекой, лепешка, покоящаяся на трех китах и т.д.). Представление о пло­ ской форме легко объяснимо: где бы люди не находились, они ви­ дели землю в виде плоского круга (как, впрочем, и в настоящее время). Затем жители прибрежных районов заметили, что круг не

1 Рамки данного пособия не позволяют даже упомянуть очень много интерес­ нейших вопросов. Например, одним из важных открытий последних лет являет­ ся нахождения конца пути солнечного ветра (истечения плазмы солнечной ко­ роны в межпланетное пространство) или границы гелиосферы. Для достижения этой цели «Вояджеру-2» потребовалось 34 года. Другой пример: изучение со­ става кометы Темпеля-1. Космический аппарат НАСА Stardust передал на Зем­ лю снимки кометы Темпеля-1, пролетев 15 февраля 2011 года на расстоянии всего 181 километр от неё Для кометы Темпеля-1 это было уже второе «сви­ дание» с аппаратами Земли: в июле 2005 года зонд Deep Impact пролетел рядом с кометой и отправил в её ядро медный ударник весом 370 килограммов. Анали­ зируя возникшее после удара облако осколков, исследователи изучают состав кометы - кусок первичного вещества солнечной системы. Сам пылевой выброс состоял, главным образом, из водяного льда (~ 5 миллионов тонн) и пыли (10-15 миллионов тонн). Однако самое интересное состоит в том, что среди этих впол­ не обычных веществ было обнаружено неожиданно большое количество орга­ нических молекул и в частности - метилцианида (нитрила уксусной кислоты, CH3C N ).

3

плоский, а выпуклый: при удалении корабля или лодки с мачтой в последнюю очередь исчезала из виду их верхняя часть.

Идея шарообразности Земли впервые была высказана древ­ негреческими учеными Парменидом и Пифагором, причем первый пришел к этой мысли на основе философских рассуждений, а вто­ рой - на основе математических заключений. Аристотель же при­ вел первое фактическое доказательство шарообразности планеты: лунные затмения. По Аристотелю, тень от Земли во время лунных затмений всегда круглая, а круглую тень могут дать только шаро­ образные предметы. Справедливости ради заметим, что круглая тень может быть вызвана и круглым, но плоским предметом; но если это плоское тело вращается, то тень нс будет всегда круглой (попробуйте поэкспериментировать с подручными средствами). Отказывать великому ученому в такой простой мысли нет основа­ ний, следовательно, Аристотель в своих логических построениях исходил из факта вращающейся планеты. Однако в известных нам литературных источниках таких сведений нет.

Геродоту была неизвестна идея шарообразности Земли, по­ этому он не поверил рассказу прославленных мореплавателейфиникийцев, которые, следуя мимо южной оконечности Африки с востока на запад, видели в полдень Солнце на севере, т.е. справа от корабля.

В настоящее время даже школьнику известны и другие дока­ зательства шарообразности Земли: повсеместно круговая форма открытого горизонта, увеличение дальности видимого горизонта с высотой и постоянство этих расстояний, изменение высоты звезд и в частности Солнца над горизонтом по меридиану и, наконец, воз­ можно самое убедительное, фотографирование Земли из космоса. В литературе и школьной практике часто приводятся и кругосвет­ ные путешествия как доказательство шарообразности Земли, но последние доказывают лишь единство Мирового океана.

Правильное представление о форме Земли явилось необхо­ димым условием решения задачи об ее размерах. Древнегреческий ученый Эратосфен в III в. до н.э. поразительно точно для того вре­

4

мени определил длину окружности и радиус. Интересно, что толч­ ком для размышления Эратосфена стал случайно услышанный им очень эмоциональный спор двух торговцев на базаре: один утвер­ ждал, что Солнце может отразиться на дне глубокого колодца, и он такое сам наблюдал, а второй считал подобное невозможным (любопытно узнать, кого из спорщиков поддержали бы Вы).

Согласно господствующим в исторической науке представ­ лениям, в период средневековья достижения древнегреческой нау­ ки были во многом забыты. Вновь учение о шарообразности вос­ торжествовало в период Ренессанса. Доказанным фактом является то, что одной из предпосылок Великих географических открытий была идея шарообразности планеты: размышляя о форме планеты, X. Колумб поверил в то, что в восточную Азию можно попасть за­ падным путем (хотя в литературных источниках можно найти и то, что Колумб читал о фигуре Земли в форме груши, но это принци­ пиально ничего не меняет).

Во второй половине XVII в. были высказаны сомнения в том, что Земля является правильным шаром. Поводом послужило сле­ дующее обстоятельство: из Парижа в Кайенну (город в Ю.Америке, вблизи экватора) перевезли точные астрономические часы, которые там стали отставать на 2,5 мин. в сутки. Замедлен­ ное качание маятника свидетельствует об уменьшении силы тяже­ сти. И. Ньютон предположил, что планета сплюснута с полюсов. Однако французские ученые замедление хода часов объяснили вы­ сокими температурами на экваторе, что явилось основанием для Ньютона высмеять «континентальных» коллег. Для решения во­ проса о форме Земли Парижской Академией Наук были организо­ ваны две экспедиции: на север и на юг. «Северная» экспедиция измерила в Лапландии вблизи полярного круга длину дуги мери­ диана в 1 градус, а другая сделала то же самое в Перу. Очень инте­ ресный научно-популярный фильм об экспедиции молодых фран­ цузских ученых в Южную Америку при определенном упорстве можно найти в Интернете. Не будет преувеличением утверждать, что ученые совершили настоящий научный подвиг, причем жизнь

5

их не раз подвергалась смертельной опасности (хотя, справедливо­ сти ради, отметим, что не всегда риск был обусловлен решением сугубо научных задач). Главный результат двух экспедиций - бы­ ло доказано, что длина градуса меридиана увеличивается от эква­ тора к полюсам, что неопровержимо доказывает сплюснутость Земли с полюсов.

Здесь же отметим немаловажный факт эволюции Земли. Превращение из шара в эллипсоид шло до тех пор, пока центро­ бежная сила не была скомпенсирована силой тяжести. Не зная это­ го, можно строить неверные предположения о дальнейшей эволю­ ции формы Земли.

В конце XIX в. было установлено, что Земля имеет более сложную форму - геоида. Геоид - тело, ог раниченное главной уровенной поверхностью, т.е. поверхностью океанов и морей в спокойном состоянии, мысленно продолженной под материками.

Таким образом, взгляды на форму Земли изменялись сле­ дующим образом: плоское тело - выпуклое тело - шар - сфероид (сплюснутый у полюсов шар) - геоид.

Выделяют два важнейших географических следствия фигуры Земли. 1. Наличие дня и ночи. 2. На шарообразную поверхность в зависимости от широты места солнечные лучи надают под разны­ ми углами, следовательно, тепло распределяется неравномерно, а это в конечном счете определяет зональность земных процессов, а также компонентов и ландшафтов.

Размеры Земли также имеют важное значение. 1. Именно размеры ограничивают распространение органической жизни и оказывают влияние на ее плотность, что исключительно важно в частности для человеческой популяции. 2. Размеры планеты во многом определяют ее массу. Масса планеты, несущей жизнь, не может выходить за определенные пределы. Небесные тела сущест­ венно более легкие, чем Земля, не обладают достаточной гравита­ ционной энергией для удержания около себя атмосферы, масса же больших планет создает атмосферу слишком высокой плотности. Рассмотренное следствие выходит за рамки чисто географических

6