Непостоянство земных постоянных

01 марта 1974 года, 00:00

Все устаревает — даже значение астрономических постоянных, будь то период вращения Земли, наклон ее оси или расстояние от Солнца. Те величины, которыми пользовались, были приняты международным соглашением еще в 1896 году. Их точность перестала удовлетворять, и недавно Международный астрономический союз создал комиссию для пересмотра астрономических постоянных. В Главной астрономической обсерватории АН СССР их уточнением занимается отдел, руководимый академиком А. А. Михайловым, который дал интервью нашему корреспонденту.

— В ночь с первого на второе июля 1972 года весь мир перевел часы на секунду. Теперь, не доверяя равномерности вращения Земли, мы пользуемся атомными часами. Каков же, Александр Александрович, источник неточности планетарных часов?

— Вероятно, мы потому верим в равномерность вращения Земли, что очень доверяем своим ощущениям. Ведь замечаем же мы, когда равномерно движущийся поезд замедляет или ускоряет свой ход. Значит, должна быть заметна и неравномерность вращения Земли, если бы таковая имелась.

Однако астрономы, определяя время по кульминации звезд (прохождению звезды через линию небесного меридиана), замечали, что один период вращения Земли может отличаться от другого в пределах нескольких миллионных долей секунды. До поры это можно было отнести за счет погрешности хронометров. Но, когда появились очень точные кварцевые, а совсем недавно и атомные часы, оказалось, что неравномерность вращения Земли действительно существует. Этому есть объяснение: планету тормозят приливные волны в ее коре, вызванные притяжением Солнца и Луны, влияют и перемещения масс как внутри, так и на поверхности земного шара.

В обычной жизни вносимые всем этим в суточный ход погрешности можно не учитывать. Даже самые быстроходные самолеты не нуждаются в очень точном определении времени полета. Совсем другое дело, если нужно рассчитать орбиту корабля, отправляющегося к Венере. Здесь до долей секунды нужно знать время, знать точные географические координаты стартовой площадки. Приходится учитывать уже и форму планеты, и распределение в ней масс, и многое, многое другое.

— Вы сказали: географические координаты. Но ведь широту, долготу было принято считать величиной постоянной. Не определяете же вы каждый раз заново местоположение своей Пулковской обсерватории?

— Время от времени нам это приходится делать, так как координатная сетка параллелей и меридианов колеблется и сползает. Для точного определения ее положения в заданный момент на параллели 39°8' находятся пять международных станций службы широт (советская расположена в Средней Азии, в Китабе). Координаты станций определяются с большой точностью по звездам, данные передаются в мировой центр в Японии и в несколько ведущих обсерваторий, в том числе и в нашу ГАО АН СССР. Так что местоположение, к примеру, Пулкова или Москвы не есть нечто неизменное во все времена. Правда, отклонения величины координат от средних весьма незначительны. Но в геодезии, астрономии и в некоторых других случаях их нередко приходится учитывать.

— Если параллели и меридианы слегка колеблются, то, значит, и полюса не стоят на месте? Это уже твердо установленный факт?

— Да. Полюс движется по спирали, уходя от своего положения более чем на десять метров.

— Значит, координатная сетка не перемещается, а дрожит?

— Нет, полюс совершает сложное, не только колебательное, но и поступательное движение. Полюс отклоняется на десять метров относительно некой средней точки, но, кроме того, сама эта точка дрейфует к Лабрадору со скоростью около десяти сантиметров в год.

Это явление исследовал советский астроном А. Орлов. Я произвел расчеты по более полным данным и получил схожие результаты. Теперь «мгновенное» положение полюса в соответствии с недавней рекомендацией Международного астрономического союза определяется относительно того среднего места, которое он занимал в 1903 году.

— Наблюдения за полюсом ведутся всего шесть-семь десятилетий. Можно ли на их основе сказать, как протекал этот дрейф в прошлые эпохи и как будет двигаться полюс в будущем?

— Думаю, что можно. Из-за несовпадения оси вращения Земли с ее осью инерции планета должна, так сказать, болтаться, как плохо подтянутое велосипедное колесо. Однако таким образом раскачать массивную Землю не удастся, для этого она слишком тяжела. Другое дело — земная кора. Это сравнительно тонкая оболочка, которая может скользить на эластичном подкорковом веществе мантии.

Присмотримся, какие силы действуют на высокую гору, находящуюся в средних широтах. Вершина ее при вращении Земли испытывает большее центробежное усилие, чем подошва. В результате игры сил гора стремится сдвинуться, сползти к экватору. На нее действует так называемая «полюсобежная сила», она сильнее всего сказывается в средних широтах и исчезает у полюсов и на экваторе. Сила в двенадцать раз больше того усилия, которое вызывают приливы в море и океане! Как же в отличие от приливных сил она действует постоянно и в одном направлении — к экватору.

А теперь взглянем на глобус. В центре Азии, как раз в средних широтах находится высокогорье Тибет. Поскольку «полюсобежная сила» сильнее сказывается на горных областях, то Тибет должен тянуть Азию на юг. Южная Америка с ее Андами соответственно стремится на север. Северная же Америка служит как бы противовесом. Антарктида в этом передвижении почти не участвует, так как она обрамляет полюс. Низменные Европа и Австралия тоже находятся как бы вне игры.

— Не «полюсобежная» ли сила определяет дрейф материков?

— Разумеется, мобилисты в своих расчетах эту силу учитывают. Нельзя же упустить постоянно действующее усилие, порождаемое вращением Земли! По моим расчетам, равнодействующая «полюсобежной силы» пытается сдвинуть земную кору вдоль 97-го градуса восточной долготы, что вызывает видимое движение полюсов в обратном направлении. Однако движение материков астрономическими методами определить пока еще нельзя, поэтому пусть географы и геологи разбираются сами, дрейфуют материки или нет. Возвратимся к дрейфу Северного полюса.

По моим расчетам. Северный полюс должен дрейфовать вдоль 83-го градуса западной долготы в сторону Канады. Но ведь это движение и подтверждается непосредственными наблюдениями! Если причина такого дрейфа — вращение Земли и несимметричное распределение масс в ее коре, то, следовательно, Северный полюс движется в этом направлении уже давно. Так будет продолжаться до тех пор, пока не произойдет существенное изменение очертаний суши.

— Не этим ли дрейфом полюса на юг объясняются изменения климата в предыдущие эпохи?

— За последние 100 000 лет Европа пережила несколько оледенений. Полюс же за это время сместился всего на 11—13 километров. Разумеется, заметно повлиять на климат это не могло. Другое дело, если взять более длительное время, например, 10 миллионов лет (по геологическим масштабам и это немного). За это время полюс окажется южнее на 1000 километров, что, безусловно, не может не сказаться на климате Европы.

— Если мы уж заговорили о таких больших промежутках времени, то возникает вопрос: как изменится длительность суток, которая в обыденной жизни воспринимается нами как постоянная и извечная? Ведь вызванные Луной приливы тормозят вращение Земли.

— Да, такое действие Луны постоянно сказывается, сутки становятся длиннее, но лишь на тысячные доли секунды в столетие. Однако приливным действием Луна замедляет вращение Земли, а сама переходит на более далекую орбиту. Наступит такое невообразимо далекое от нас время, когда земные сутки увеличатся в 55 раз и станут равны удлинившемуся месяцу. Издали сможет показаться, что оба небесных тела как бы кружатся в вальсе. Но в этот танец вскоре вмешается своим притяжением Солнце. Оно еще несколько замедлит вращение Земли, сутки станут длиннее месяца. И вот тут может совершиться нечто трагическое: Луна подойдет слишком близко к Земле, войдет в опасную для нее «зону Роша». В этой зоне наш спутник окажется под мощным воздействием гравитационных сил Земли. Они либо разорвут его, либо обрушат на Землю.

Но это только гипотеза. По расчетам немецкого математика X. Герстенкорна, Луна в этой зоне уже была, но ничего страшного с ней не случилось. Другие исследователи вообще полагают, что в «зоне Роша» она не бывала и никогда не будет. Нам известно лишь современное состояние дел, никто не знает начальных условий, когда образовались оба небесных тела, никто не знает, является ли Луна дочерью Земли или самостоятельной планетой, притянутой земным тяготением.

— Разве последние исследования Луны не внесли ясность хотя бы в вопрос ее происхождения?

— Мы живем в пору детства космических полетов и несколько преувеличиваем их возможности. Представьте, что корабль инопланетян спустился где-то в Сахаре, а затем в Антарктиде. Сколь обоснованны будут выводы инопланетян о Земле? Примерно в таком же положении находимся мы, когда рассуждаем о происхождении Луны по данным первых полетов.

Образовалась ли Луна одновременно с Землей из некоего протопланетного облака? Я, например, не представляю, как мелкие частицы, летящие быстрее пули, попадают друг в друга и не взрываются, а слипаются в ком, образуя планету. Более вероятной мне кажется теория захвата: Земля пленила самостоятельную планету Луну и сделала ее своим спутником. Математически эта гипотеза хорошо разработана.

И наконец, вполне возможно, что Луна все-таки была когда-то частью Земли. Во всяком случае, исследованиями лунного грунта это опровергнуть пока не далось. Я задал вопрос участникам одного из последних международных конгрессов, и очень многие высказались как раз в пользу третьей гипотезы.

Мм фактически только сейчас по-настоящему приступаем к изучению Земли и Луны. Так что мы еще узнаем немало нового.

Записал А. Самойлов

Рубрика: Без рубрики
Просмотров: 4590