Слово это произошло от греческого названия земли — «ге» и греческого же слова «еидос» — вид. Если буквально перевести на русский язык, то получится, что фигура Земли — землеподобна. Как это понять?..
Геоид. В принципе это не просто фигура нашей планеты. Это фигура идеализированная, без учета гор, впадин. Такая, какой она была бы, будь на Земле всемирный потоп. И при этом на планету не должны действовать никакие космические возмущения, ни солнечное, ни лунное притяжения, чтобы никаких приливов, никаких отливов в океане не намечалось. Потому что только тогда затопившая Землю вода будет иметь поверхность всюду перпендикулярную направлению силы тяжести. А оно, оказывается, вовсе не обязательно всюду устремлено точно к центру. На что же такой геоид похож?
Когда электронные счетные машины по данным искусственных спутников обсчитали земную поверхность, оказалось, что она немножко напоминает грушу. Северный полюс чуть-чуть приподнят, южный — вдавлен. Нашли вмятины в Азии и в Северной Америке, нашли бугры в Атлантическом и Тихом океанах.
А что будет, если, рассматривая форму Земли, попробовать учесть еще и горные хребты, океанские впадины?.. Возьмите для примера вершину Гималаев Джомолунгму, ее высота 8848 метра над уровнем моря. Не мало! А глубина самой глубокой Марианской впадины в Тихом океане 11 034 метра от того же уровня. Перепад почти двадцать километров!
А сколько весь диаметр Земли, ну-ка вспомните?.. Если пробурить ее насквозь через центр, получится туннель примерно 12 742 000 метров длиной. Вот диаметр планеты. Вот с чем нужно сравнивать все размеры гор и впадин. По сравнению с такой величиной любой перепад неровностей — сущий пустяк! Можете сами убедиться в этом.
Представьте себе Землю размером в апельсин, диаметром 7 сантиметров. Представили? Тогда начинаем считать:
1. Определим, во сколько раз диаметр Земли больше высоты Джомолунгмы. 12 742 000 : 8848 = 1440 раз.
2. Очевидно, что на «земле-апельсине» самая высокая гора тоже должна быть в 1440 раз меньше диаметра «планетки». То есть высота «апельсиновой Джомолунгмы» будет: 7:1440 = 0,005 сантиметра или пять сотых миллиметра! Даже не стоит брать линейку. Такую «высоту» не в каждое увеличительное стекло разглядишь. То же будет и с самой глубокой впадиной. Их общий перепад будет чуть побольше одной десятой доли миллиметра. Пустяк!
Выходит, что Земля будет казаться великану гладкой, как бильярдный шар! А человек и правда стал великаном. Сегодня самолетом мы проделываем за восемь часов тот путь, на который Колумб тратил два месяца. А искусственные спутники облетают Землю вообще за девяносто минут. С помощью спутников ученые очень точно обмерили Землю. Оказалось, что полярный радиус нашей планеты равен 6356,78 километра, а радиус экваториальный на 21,38 километра длиннее. Конечно, двадцать один километр для такого «шарика», как наш, — немного. Но вот длина экватора 40 075,16 километра уже на 134 километра и 334 метра больше меридиана.
Те, кто читал книжку «Как люди открывали свою Землю», помнят, наверное, сколько споров вызывал вопрос: чего на Земле больше, воды или суши? Сегодня мы на него можем ответить точно: океаны и моря занимают на земном шаре значительно больше места, чем континенты со всеми островами и островками. Суша проигрывает чуть ли не в два с половиной раза. Для любителей точности могу привести цифры. Поверхность морей и океанов — 361 миллион квадратных километров или 70,8% от всей поверхности Земли. А вот континенты и вообще вся суша занимают только 149 миллионов квадратных километров.
Приведенные мною цифры в некоторых справочниках могут отличаться. Это не значит, что где-то допущена ошибка. Причина заключается в методах измерения. Очень уж неровная форма у планеты. Да и уровень океана меняется год от года, а значит, меняется его акватория и площадь суши.
Глава четвертая КАК ЛЮДИ ИЗУЧАЛИ СВОЙСТВА СВОЕЙ ПЛАНЕТЫ
Какие свойства могут быть у планеты? Пожалуй, прежде всего — сила тяжести. Действительно, не испытывай предметы на поверхности Земли ее притяжения — давно улетели бы в космос.
Можно характеризовать Землю плотностью, давлением в любой точке внутри планеты, упругостью, внутренним теплом и магнитным полем. Свойства не существуют в отдельности от вещей. Только в нереальном мире чудес, куда попала некогда девочка по имени Алиса, могла существовать улыбка кота... без самого кота. Знать свойства Земли людям совершенно необходимо.
Возьмем самое первое — силу тяжести. Могла бы развиваться наука, ну хотя бы механика, что по-гречески означает искусство построения машин, если бы Галилей не заложил ее основы, не установил бы законы свободного падения тел? Если бы Ньютон не открыл основной закон классической механики, который вы с успехом изучаете в школе? Наконец, изучение распределения силы тяжести по поверхности планеты позволило ученым не только лучше представить себе строение земных недр, но и отыскивать полезные ископаемые.
Все науки и все исследования людей родились из жизненной необходимости общества. Конечно, немалую роль сыграла и природная любознательность рода человеческого, но главным стимулом была все-таки необходимость. И уж, конечно, понять устройство своей планеты и ее историю людям никогда бы не удалось, не постигни они те самые свойства, которые объединяют Землю с другими планетами и отличают ее от них.
Вот о том, как люди изучали перечисленные свойства Земли, я и постараюсь рассказать вам в этой главе.
Мы рождаемся и живем на Земле, считая, что все окружающее нас обыкновенно, вполне естественно и быть иным просто не может. А так ли это? Давайте предположим, что в самом начале своего образования первоначальная масса нашей планеты оказалась вдвое больше той, какая есть. Только и всего. Все же остальное было в соответствии. Давайте пофантазируем, что бы изменилось при этом в окружающем нас земном мире, если предположить тот же ход развития?
Прежде всего — изначальная масса вдвое больше, следовательно, и ускорение силы тяжести на поверхности в 1,38 раза больше нормального. Все стало тяжелее, все приобрело дополнительный вес.
Если при этом расстояние Луны от Земли считать прежним, то время оборота нашего спутника — лунный месяц станет не 27,3 суток, как сейчас, а укоротится до 19,4 суток. Изменится периодичность приливов и отливов в морях. Изменится толщина земной коры и размеры земного ядра. Иначе распределились бы осадочные породы, а следовательно, и места, которые занимают горы и низменности. Другим бы стал уровень радиоактивности в горных породах. А значит, изменились и потоки тепла из земных недр. Это в свою очередь повело бы к изменению толщины ледниковых щитов в полярных областях, к повышению или понижению уровня Мирового океана.
Раз потяжелеют камни, горы не смогут быть такими высокими. Их вершины опустятся, расплывутся как детские куличи из сухого песка. Волны океана не станут так высоко подниматься вверх, а их брызги не полетят так далеко. Кажется, пустяк, но это привело бы к уменьшению испарения воды и к большей сухости атмосферы.
Ну а уж животный и растительный мир изменится в этом случае вообще неузнаваемо. Короткие с толстыми стволами деревья тут же обзаведутся могучими корнями. У всех животных, населяющих сушу, на утяжелившихся костях ног нарастут более сильные мускулы. А представить себе, как летали бы птицы в плотном воздухе при большей тяжести, я и не берусь. Человек же в таком мире будет вовсе не похож на нас с вами: коротконогий, приземистый, весь из мускулов. И неизвестно, сумел бы он встать на две ноги или так и остался бы на четвереньках.
А что мы изменили? Всего-то чуть-чуть силу тяжести. На этом примере, мне кажется, особенно хорошо видна взаимосвязь всех оболочек нашей планеты, их нерасторжимое единство.
Но попробуем представить себе обратную картину. Земля имеет массу в два раза меньше, чем есть. Я предлагаю вам проделать этот фантастический экскурс самостоятельно. И только для начала подскажу: ускорение силы тяжести станет 0,73 от существующего. А дальше сами...
Примерно в XVII веке люди в полной мере осознали важность этого свойства — силы тяжести. Тогда и задумались, как же взвесить Землю, как узнать ее массу, чтобы потом подсчитать и силу тяжести на поверхности. Если бы плотность вещества не менялась с глубиной — задачку решить было бы несложно. Взвесил, предположим, один кубометр земли, а потом умножай полученный вес на объем. Размеры-то земного шарика были уже известны. Но в том-то и горе, что в глубине земные слои куда плотнее, чем на поверхности. Нужно было эту трудность как-то обойти.
Вы, конечно, знаете, что вес — это просто сила, с которой Земля притягивает к себе разные предметы. Одно и то же тело на Земле и на Луне весит по-разному, хотя масса его не меняется. Величина силы тяжести зависит от массы не только притягиваемого тела, но и притягивающего, а также от расстояния между их центрами. Вот только как зависит? От успеха решения этой задачи в XVII веке зависело буквально все развитие дальнейшей науки. Ученые это хорошо понимали и напрягали усилия, чтобы вывести закон, который связывал силу тяготения и массы тел.
В то время Исаак Ньютон упорно изучал движение Луны, задавая себе вопрос: «Что удерживает Луну от падения на Землю и какая сила движет ею по орбите вокруг Земли?» Эти вопросы тогда занимали не одного его. Едва ли не все ученое общество Лондона размышляло на ту же тему. Однажды астроном Галлей, друг и почитатель Ньютона, встретился в лондонском кафе с архитектором Реном. Оба сразу же заговорили о злободневных научных вопросах. К ним подошел Гук — наблюдатель и демонстратор опытов в Лондонском королевском обществе. Оказалось, что все трое немало времени и сил отдали доказательству того, что под действием силы тяжести, которая убывает пропорционально квадрату расстояний, движение небесных тел должно совершаться по кеплеровским эллиптическим орбитам, а не по кругам, как считалось раньше. Но доказательство ни у кого не получилось.