Вам, земляне(Издание второе, переработанное)

Прямая, соединяющая ближайшую и наиболее отдаленную от Солнца точки орбиты Земли, называется линией апсид. В ее медленном повороте выражается седьмое движение Земли. Из-за этого сроки прохождения Земли через перигелий неодинаковы. В настоящую эпоху максимальное сближение Солнца и Земли приходится на 3 января. За 4000 лет до нашей эры Земля проходила через перигелий 21 сентября. Это снова повторится лишь в 17 000 году.

Все изменения земной орбиты, а также положения земной оси вызваны притяжением не только Солнца и Луны, но и планет, главным образом наиболее крупных. Выражение «Луна обращается вокруг Земли» не совсем точно. Дело в том, что Земля притягивает Луну, а Луна Землю, поэтому оба тела движутся вокруг общего центра тяжести. Если бы массы Луны и Земли были одинаковы, то этот центр находился бы посередине между ними и оба небесных тела обращались бы вокруг него по одной орбите. На самом деле Луна в 81 раз легче Земли, и центр тяжести системы Земля — Луна в 81 раз ближе к Земле, чем к Луне. Он отстоит на 4664 км от центра Земли в сторону Луны, т. е. находится внутри Земли почти в 1700 км от ее поверхности. Вот вокруг этой точки и происходит восьмое движение Земли. Благодаря ему мы то приближаемся к Солнцу, то удаляемся от него, что вызывает, правда очень незначительные, изменения видимого поперечника нашего дневного светила.

Если бы вокруг Солнца обращалась только Земли, оба тела описывали бы эллипсы вокруг общего неподвижного центра тяжести. Однако в действительности притяжение Солнца другими планетами заставляет этот центр двигаться по очень сложной кривой. Ясно, что его движение отражается и на Земле, порождая еще одно — девятое ее движение. Наконец, сама Земля весьма чутко реагирует на притяжение других планет Солнечной системы. Их общее воздействие отклоняет Землю от ее простого эллиптического пути вокруг Солнца и вызывает все те неправильности в орбитальном движении Земли, которые астрономы называют возмущениями. Движение Земли под действием притяжения планет является ее десятым движением.

Уже давно установлено, что звезды, когда-то считавшиеся неподвижными, на самом деле несутся в пространстве со скоростью в десятки, а иногда и сотни километров в секунду. Наше Солнце и в этом отношении проявляет себя как рядовая звезда. Вместе со всей Солнечной системой, в том числе и Землей, оно летит в направлении созвездия Геркулеса со скоростью около 20 км в секунду. Перемещение Земли относительно ближайших к Солнцу звезд называется одиннадцатым ее движением.

Если бы мы смогли сразу увидеть весь тот гигантский «звездный город» Галактику (рис. 11), к которому принадлежит и наше Солнце как одна из 100 млрд, ее звезд, то обнаружили бы, что путь Солнечной системы в пространстве совершается вокруг центра Галактики.

Рис. 11. Схема строения Галактики. Масштаб указан в килопарсеках (кпс). Один килопарсек равен 3260 световых лет.

Мощное скопление звезд, образующее ее ядро, заставляет своим притяжением и наше Солнце, и остальные звезды обращаться вокруг себя.

Долог путь Солнца вокруг галактического ядра. Солнечная система завершает его почти за 200 млн. лет — такова продолжительность «галактического года»! Полет Земли в пространстве вместе с Солнцем вокруг центра Галактики — двенадцатое ее движение — дополняется тринадцатым движением всей нашей звездной системы Галактики относительно совокупности ближайших к ней и известных нам других галактик.

Перечисленные тринадцать движений Земли вовсе не исчерпывают всех ее движений. В бесконечной Вселенной каждое из небесных тел, строго говоря, участвует в бесчисленном множестве различных относительных движений.

Земля пульсирует

Тем, кто живет на побережье морей и океанов, хорошо знакомо явление приливов. Дважды в сутки, движимая какой-то силой, вода наступает на берег. Она заливает отмели и заставляет отступать сушу. Но успех водной стихии носит временный характер. За каждым приливом неизменно следует отлив, и то, что стало на короткий срок морским дном, снова превращается в сушу. День за днем, год за годом совершается это периодическое движение воды. Причины его следует искать далеко за пределами нашей планеты. Виновниками приливов являются Луна и Солнце [4] .

4

Альтшулер В. М., Гурвич В. М. Лунные ритмы. Л., Гидрометеоиздат, 1981.

Представьте себе, что весь земной шар окутан сплошной водной оболочкой. Если бы не существовало Луны, водная оболочка Земли имела бы строго сферическую форму. Но Луна притягивает к себе и твердое тело Земли, и различные части ее водной оболочки. Притяжение Луны неизбежно вызывает смещения притягиваемых тел, причем ускорения при этих смещениях зависят только от расстояния до Луны и от ее массы. Больше всего смещается часть водной оболочки Л, обращенная к Луне. Меньший сдвиг испытывает твердое тело Земли Т. И еще незначительнее смещение «тыловой» части водной оболочки В. В результате водная оболочка теряет первоначальную сферическую форму. Она вытягивается в направлении Луны L, причем внутри этой исполинской «водяной капли» и само твердое тело Земли движется навстречу нашему спутнику (рис. 12).

Рис. 12. Схема лунных приливов.

Возникли два приливных горба, постоянно направленных к Луне, будто какая-то невидимая сила растянула водную оболочку в обе стороны от Земли. Но Земля вращается внутри «водяной капли». Движется и Луна. Благодаря этому у обитателей Земли создается впечатление, что приливные волны катятся по Земле, периодически порождая явления приливов.

Сказанное о Луне вполне применимо к Солнцу. Притягивая к себе водную оболочку Земли, Солнце вызывает особые приливы. Они почти вдвое слабее лунных, но вполне ощутимы. В периоды новолуний и полнолуний, когда Солнце, Луна и Земля оказываются на одной прямой, приливные силы Луны и Солнца складываются. В такие дни приливы бывают особенно сильными. В другое время Луна и Солнце действуют «вразнобой», и во время первой или последней четверти Луны их взаимные помехи бывают особенно сильными.

Силы тяготения, как известно, неразборчивы. Они воздействуют на любые тела, как жидкие и газообразные, так и твердые, поэтому Луна и Солнце вызывают приливы и в твердом теле Земли. Если бы Земля была абсолютно твердым телом, попытки Луны и Солнца изменить ее форму не имели бы успеха. Но земной шар, хотя и может быть назван с известным приближением твердым телом, обладает заметной податливостью, способностью к деформациям. Это относится не только к центральным областям Земли, где вещество находится, возможно, в пластическом состоянии, но и к «твердой» земной коре. Под действием приливных сил Луны и Солнца твердое тело Земли слегка деформируется, несколько вытягивается в направлении того тела, которое вызывает прилив. Лучше было бы сказать, что земной шар растягивается подобно водной оболочке вдоль прямой, направленной на возмущающее (как говорят астрономы) тело.

В настоящее время приливные силы с большой точностью измеряются стационарными гравиметрами. По этим данным можно вычислить воздействие приливных сил на твердую оболочку Земли. Но с изменением формы Земли изменяется (конечно, очень незначительно) и сила притяжения, действующая на тела, расположенные на земной поверхности. Изменяется (хотя и еле уловимо) и направление отвеса. Вот по этим ничтожным колебаниям отвесной линии и удается обнаружить «твердые» приливы. Когда «твердая» приливная волна пробегает под отвесом, последний, медленно «покачиваясь», отзывается на ее непрерывное движение. Отклонения отвеса столь незначительны, что обнаружить их можно только с помощью прибора, называемого горизонтальным маятником. Этот маятник весьма чувствителен к колебаниям температуры, поэтому его устанавливают в глубоких погребах и шахтах, где температурный режим сравнительно постоянный.

Впервые «твердые» приливы были замечены в начале текущего века. Теперь в их существовании никто не сомневается. Подчиняясь невидимому влиянию Луны и Солнца, Земля «пульсирует». Пожалуй, именно это слово лучше всего подходит для обозначения тех строго периодических изменений формы, которые испытывает Земля. Не правда ли, любопытно, что, сидя в кресле или отдыхая на диване, вы иногда поднимаетесь на гребень твердой волны, которая неощутимо «покатывается» под вами два раза в сутки со скоростью всего около 1 мм в минуту?

«Твердые» волны очень невысоки, к тому же весьма пологи. Если они порождены Луной, то их высота достигает 30 см, если Солнцем — то 13 см. Даже объединив свои усилия, Солнце и Луна в периоды новолуний и полнолуний смогут поднять вас самое большее на 43 см! Неудивительно поэтому, что многие читатели, вероятно, и не подозревали, что они постоянно «покачиваются» на «твердых» волнах Земли.

Несмотря на скромные масштабы, приливы в твердом теле Земли вызывают к себе больший интерес. Изучая их, можно сделать важные выводы о строении Земли и состоянии вещества в ее недрах. Кроме того, это любопытное явление еще раз напоминает о сложной изменчивости формы нашей планеты, которую мы по традиции продолжаем называть земным шаром.