Бегство от удивлений

Качая маятники над горами и долами, над болотами и пустынями, над морями и полями, ученые сумели нарисовать довольно подробно своеобразную фигуру Земли, которая, при ближайшем «рассмотрении» маятниками, оказалась вовсе не шаром. Для геометрической фигуры планеты математики придумали специальное слово (увы, без всякой лингвистической изобретательности)— геоид. Это означает просто «земной», «землеподобный».

А в последние годы в помощь неутомимым маятникам поставлены «небесные землемеры» — искусственные спутники. Вы, конечно, помните, что спутник, облетая планету, непрерывно на нее падает. И там, где поле тяжести сильнее (то есть Земля либо «толще», либо имеет крупные массивы плотных пород), спутник, падая быстрее, слегка опускается. А над «тонкими» или менее плотными участками земной поверхности, наоборот, поднимается, потому что падает медленнее. Вместо гладенького плавного эллипса получается орбита со множеством местных «возмущений». Ученые ими, однако, отнюдь не возмущены, а, напротив, довольны. Смотрят астрономы в небо, фиксируют приборами траекторию космического скитальца и лучше узнают свою Землю. Потому что и земной «профиль», и внутреннее строение планеты как в зеркале отражаются в линии полета спутника.

Хочется вспомнить, что в такой же, по сути дела, «возмущенной траектории» падающего тела были зашифрованы до поры неведомые науке Нептун, Плутон, спутник Летящей звезды Барнарда... И вот теория тяготения выступила в роли рентгена Земли!

Что ждет Антарктиду

Под конец разговоров о маятнике — несколько слов про великолепное пророчество, которое недавно было сделано с помощью этого нехитрого прибора. Речь идет об интереснейшей и жизненно важной задаче, стоящей перед человечеством, — о грядущей судьбе ледника Антарктиды. Вопросы ставятся такие. Что происходит сейчас с этой гигантской ледяной глыбой, нависшей над Южным полюсом земного шара? Тает она или, наоборот, намерзает? И как это сказывается на уровне Мирового океана?

Если масса антарктического ледника увеличивается, океан будет постепенно мелеть, уровень его — понижаться, оставляя за высохшей прибрежной полосой бесчисленные морские порты. Уменьшение же ледника вызовет, наоборот, повышение уровня океана — прибрежным городам и портам станет грозить затопление. Пусть процесс этот долог, исчисляется столетиями — все равно его надо разгадать, чтобы вовремя предотвратить угрозу.

И вот в Антарктиду явились геофизики. Во многих точках ледового материка провели тончайшие гравиметрические измерения: раскачивали маятники и измеряли ускорение силы тяжести. А спустя некоторое время, обработав и обсудив полученные результаты, пришли к выводу: антарктический лед тает. Медленно- медленно уменьшается масса ледника. Значит, климат Земли едва заметно теплеет и океан мало-помалу поднимается.

Это кажется колдовством: пришел в ледяную пустыню человек, покачал маятник — и предсказал будущее не только этой пустыни, этого материка, но и всей планеты!

А логика рассуждений вот какая.

Колдовская логика

Прежде всего геофизики выяснили, что все материки как бы «плавают» в земной коре. Увеличивается масса материка — и он погружается глубже. Уменьшается масса — он всплывает, поднимается из земных недр. Этой проблеме было посвящено обширное и очень трудное исследование. После горячих споров ученые согласились с выводом, о котором я сказал.

Далее вообразим, что материки не меняют с течением времени своего веса — минуют века и тысячелетия, а их масса остается одинаковой. Тогда они не испытывают никакой «качки». Во всяком случае, вертикальных движений (погружений или всплытий) нет. И для такого нарочно упрощенного гипотетического случая удается очень точно вычислить теоретическое значение ускорения силы тяжести в любом месте поверхности любого материка. Это и было сделано. Для разных точек «неподвижно плавающей» Антарктиды путем чисто кабинетных расчетов нашли значения g.

Следующий шаг — экспериментальные измерения g. Тут-то и получили слово маятники. Они сказали, каковы действительные значения ускорения силы тяжести на Антарктическом материке.

Затем последовало сравнение теории с опытом. И всюду в Антарктиде действительные значения оказались чуть-чуть больше, чем теоретические. Больше! Что это могло означать?

Раз больше значение g, значит, сильнее, чем «должно быть», поле тяжести. А поле тяжести увеличивается с приближением к центру масс Земли — так велит ньютоновский закон всемирного тяготения. Выходит, Антарктический материк погружен в земную кору глубже, чем если бы он был неподвижен — ведь именно для неподвижного материка были вычислены теоретические значения g. Вывод: Антарктида не неподвижна. Она движется. А как — вверх или вниз, всплывает или тонет?

Всплывает.