Именно в это время появились и наблюдения греческих астрономов, описавших лунные затмения. Идея их была такова: вероятно, само явление затмения связано с тем, что Земля в это время располагается как раз на одной линии с Солнцем и Луной, поэтому, освещенная Солнцем, наша планета бросает на свой спутник сплошную тень, создавая эффект затмения. Самым интересным и важным в этих наблюдениях было то, что всякий раз тень имела круглое сечение, стало быть, объект, ее создающий, должен быть шарообразным.
Действительно, шарообразная форма земной материи разом решала все существовавшие на тот момент противоречия — ее поверхность принимала совершенно конкретные размеры, однако не имела пресловутого края. Первым, кто впервые предположил, что наша планета представляет собой шар, был античный мыслитель Филолай из Тарента, живший за сто лет до Аристотеля. Однако именно Аристотелю принадлежит честь окончательно опровержения плоской модели планеты и обоснования ее шарообразности.
Размышления Аристотеля были удивительно просты, однако, как и все гениальные вещи, только ему удалось ясно сформулировать то, что витало в воздухе долгое время. Он рассуждал следующим образом: если бы Земля была плоская, то восходящее солнце одновременно освещало бы всю ее поверхность, и день наступал бы везде. На самом же деле этого не происходит — день и ночь «присутствуют» на планете одновременно, где-то люди пробуждаются, а где-то в это же время засыпают.
Какая же форма Земли может «объяснить» смену темного и светлого времени суток? Видимо, шар: солнце, поднимаясь и перемещаясь по небосклону, постепенно освещает земную поверхность. Поскольку именно шар является той формой организации материи, при которой каждая точка одинаково удалена от центра, то в силу воздействия притяжения центра планеты все земные тела уже приблизились бы и «упали» на земную поверхность до максимально возможного. Стало быть, как такового понятия «низ» для земного шара не существует, поэтому-то люди в одном полушарии не чувствуют себя перевернутыми по отношению к людям, живущим во втором полушарии.
Собственно говоря, логичность выводов Аристотеля, имевшего к тому времени огромный авторитет, не могла быть опровергнута, хотя еще многие века мыслители из самых разных стран пытались предложить собственные модели строения Земли, однако доказать свою правоту им не удавалось.
Лишь спустя почти две тысячи лет после открытия Аристотеля нашлось наглядное подтверждение шарообразности Земли — португальский мореплаватель Фернан Магеллан совершил первое в истории человечества кругосветное путешествие, вернувшись в тот же порт, из которого и отплывал. Уже в XX в. были получены фотоснимки, показавшие неопровержимость открытия Аристотеля — на них были запечатлены значительные по величине территории земной поверхности с характерной для шара кривизной.
Фернан Магеллан своим кругосветным путешествием доказал, что Земля плоская.[1]
Следовательно, выводы Аристотеля относительно формы нашей планеты были верны. Следующей задачей для пытливых человеческих умов было определение непосредственных размеров земного шара. Первые умозрительные выводы были сделаны греческим математиком Эратосфеном из Кирены во II в. до н. э.
Вот каковы были его рассуждения: в день летнего солнцестояния (21 июня) солнце распологается на максимально возможной высоте над горизонтом, именно в этот день солнце находится в зените над египетской Сиеной, поэтому палка, воткнутая в землю в этом городе, не отбрасывала никакой тени; в Александрии, что в 800 км от Сиены, в тот же день вертикальная палка отбрасывала небольшую тень, что, согласно расчетам, указывало на более южное положение Солнца по отношению к Александрии, причем на 7 градусов.
Дальнейшие расчеты были относительно просты — поворот на 7 градусов соответствовал 800 км, стало быть, при полном повороте вокруг своей оси (на 360 градусов) «пробегается» расстояние в 40 тыс. км, что и соответствует длине окружности земного шара; зная длину окружности, не трудно было подсчитать диаметр нашей планеты, для этого первый показатель необходимо было разделить на число л, полученное значение — 12,8 тыс. км.
Время показало, что расчеты Эратосфена были невероятно точны для того времени. В настоящее время известно, что планета Земля действительно в первом приближении представляет собой шар с протяженностью по экватору 40 075,7 км, средний диаметр — 12 742,44 км (земной шар слегка сплюснут с полюсов, поэтому диаметры не совсем равны друг другу). Вот так на протяжении долгих веков опровергался миф о плоскости Земли.
Земля — шар
С того момента, когда человек впервые задумался над тем, что представляет собой Земля, появилось бесчисленное множество моделей нашей планеты. Нереальные и правдоподобные, они составляли мировоззрения целых народов, а то и цивилизаций.
В древние времена люди крайне редко передвигались на значительные расстояния, поэтому сделать обоснованный вывод было практически невозможно. Мыслители сравнивали форму Земли с известными телами, объясняя ее больше философски, нежели научно. Так, древнегреческий мудрец Ксенофан считал, что наша планета — это огромный пень, корни которого распространяются в глубины пространства и тем самым поддерживают ее.
Как уже упоминалось, первое близкое к реальному положению вещей предположение сделал выдающийся мыслитель далекого прошлого Аристотель. Одной лишь логикой и удивительным научным предвидением, отличающим великие умы, он пришел к выводу, что Земля представляет собой шар.
Авторитет Аристотеля был велик. Однако время шло, и накапливались данные, которые невозможно было объяснить с позиции идеальной формы планеты. Французский астроном Ж. Рише в конце XVII в. путешествовал по разным континентам. С собой в дорогу он брал часы, длина маятника которых была тщательно подобрана для точного хода. В Гвиане он обнаружил, что часы отстают, и, ориентируясь на небесные светила, он уменьшил длину маятника, вновь восстановив точный ход. По возвращении в Париж его вновь ждала неожиданность — часы теперь спешили. На этот раз астроном пришел к выводу, что на ход часов влияет какая-то внешняя причина.
Один за другим стали появляться сообщения, подтверждающие наблюдения Рише. Вспомнились высказывания Ньютона о сплюснутости Земли с полюсов и способности маятника колебаться с различной скоростью в различных участках планеты. Там, где расстояние до центра притяжения Земли меньше, колебания маятника сильнее, а там, где больше, маятник колеблется медленнее. Так какой же следует считать форму планеты?
В то время директором Парижской обсерватории (передовой в сфере познания загадок Земли и планет) был Джованни Кассини. Его исследования не были достаточно глубокими и всесторонними. Вывод, который был оформлен уже его сыном, опровергал взгляды Ньютона и гласил: форма Земли вытянутая, т. е. напоминающая яйцо или лимон. Однако в ученых кругах эта точка зрения поддержки не получила, и исследования продолжились.
Полгода потребовалось П. Мопертюи для того, чтобы произвести все необходимые замеры и определить, что в Скандинавии «длина градуса» больше, чем во Франции, и, следовательно, Земля сплюснута на полюсах. Правоту Ньютона подтвердили и данные, полученные во время экспедиции в Южную Америку, замеры в Перу практически полностью совпадали с лапландскими. Великое открытие получило признание во всем мире, что было увековечено на специальной медали с изображением человека, держащего в руках палицу Геркулеса и сплюснутый земной шар.
Дальнейшие исследования привели к тому, что форму Земли стали считать эллипсоидом вращения с разницей между экваториальным и полярным радиусами в 21 км. Если бы наша планета была однородна и неподвижна, она действительно под действием собственных сил тяготения приобретала бы форму шара. Однако в реальности дело обстоит несколько иначе: в силу воздействия внешних причин Земля получила вращения, как вокруг собственной оси, так и вокруг солнца, поэтому центробежные силы, вызываемые непосредственно этими вращениями, деформируют шар, придавая ему форму эллипсоида вращения.
Однако и эллипсоид вращения не является самым точным описанием формы нашей планеты. Развитие науки, появление новых сверхчувствительных приборов, наконец, полет человека в космос изменили и эту точку зрения, вернее, уточнили ее. Действительно, не прекращаясь, структура глубинных недр нашей планеты и ее поверхность видоизменяются, распределение вещества толщи планеты неоднородно, плотность его постепенно увеличивается по мере приближения к центру, причем нельзя выявить закономерности распределения плотностей.
Эллипсоид вращения — схематичное изображение формы нашей планеты
