Луна тормозит Землю

Историки, изучавшие жизнь древних народов, не всегда могли разобраться в летописях, папирусах и других документах, оставшихся от прошлых веков. Летописцы и древние историки, особенно римские, частенько ошибались в датах, путали годы, а иногда пользовались совершенно непонятным летосчислением.

Было очень трудно, а порой даже невозможно установить, когда случилось то или иное событие. К счастью, для исторической науки летописцы очень добросовестно указывали затмение солнца и луны. Это позволило астрономам прийти на помощь историкам. Астрономы могут вычислить совершенно точно день, час и минуту любого затмения — прошлого или будущего — на несколько тысяч лет назад или вперед, все равно.

Астроном М. А. Вильев рассчитал для историков все затмения, какие были видны в России с тех пор, как началась наша история; а вообще астрономы произвели вычисления для восьми тысяч солнечных затмений, случившихся на протяжении трех последних тысячелетий.

Теперь историки пользуются затмениями как вехами или верстовыми столбами истории и находят точные даты минувших событий.

Например, о походе великого князя Игоря летописец сообщает: «Святославич Игорь, внук Олегов, поеха из Новагорода месяца апреля в 23 день, во вторник, идяху тихо, сбираючи дружину свою. Идущим же им к Донцу реки в год вечерний, Игорь воззре на небо и виде Солнце стояще ако месяц, и рече боярам своим и дружине своей: видите ли что есть знамение сие?»

Благодаря упоминанию летописца о затмении, теперь известно совершенно точно, что Игорь выехал на берег реки Донца 1 мая 1185 года.

Проверяя таким способом даты исторических событий, астрономы столкнулись с одним загадочным явлением. Известно, что знаменитый греческий историк Плутарх жил и писал свои сочинения в городе Херонее. В его книгах есть описание затмения, которое он наблюдал. Астрономы без всякого труда установили, что единственное затмение, которое было в Греции при жизни Плутарха, произошло 20 марта 71 года. Но вот что удивительно: каким образом мог наблюдать это затмение Плутарх, если оно в Херонее не было видимым. Полоса затмения прошла гораздо западнее этого города!

Получилось неприятное недоразумение. Оно явно набрасывало тень на добропорядочность астрономических вычислений. Сначала ученые подумали, что, по всей вероятности, Плутарх уезжал из родного города. Он наблюдал затмение где-нибудь в другом месте, но забыл упомянуть об этом.

Такое объяснение правдоподобно. Возможно, астрономы и историки удовлетворились бы им, но дело неожиданно усложнилось. В описаниях других историков, сделанных в другие годы, тоже имелись такие же расхождения. Затмение во многих случаях видели не там, где указывали астрономические вычисления. Один человек, конечно, может ошибиться, но разные летописцы одинаково ошибаться не могут.

Возникла загадка, полная таинственности. Что-то путало расчеты. Либо вкралась ошибка в вычислениях, либо спешит Луна, либо земной шар замедляет свое вращение.

В настоящее время ученые полностью распутали загадочный узел очень сложных движений Луны. Было установлено, что земной шар, следовательно, вращается с замедлением. Именно вследствие замедления вращения Земли и образовалось то расхождение, которое было замечено историками и астрономами.

Представьте себе, что вы пришли на состязание по бегу с неисправным секундомером. Допустим, для простоты, что каждые 10 секунд он отстает на 1 секунду, а вы об этом не знаете. Тогда, наблюдая бегуна, который проходит стометровку за 11 секунд, вы будете уверены, что на ваших глазах побит мировой рекорд. Ведь ваш секундомер покажет вам не 11 секунд, а 9,9 секунды! Это результат неслыханный и на 0,2 секунды выше всемирного рекорда, поставленного в 1957 году американцем Морроу! Легко сообразить, что и на остальных дистанциях, наблюдая рядового хорошего бегуна, вы будете уверены, что побит мировой рекорд. Вы будете видеть сплошные мировые рекорды там, где их нет и в помине; выходит, что если ваши часы отстают, то, судя по ним, все остальные явления происходят ускоренно. Вот почему замедление вращения Земли проявляется в виде кажущегося ускорения Луны.

Выходит, что Луна двигалась по небу быстрее, чем принимали астрономы при своих расчетах. Поэтому затмения случались раньше, чем предсказывали астрономы. А раз они случались не в то время, то, значит, и не в том месте! Величина «ошибки» земного шара совершенно ничтожна; она равна всего лишь тысячной доле секунды в столетие. Иначе говоря, сутки становятся длиннее на одну секунду по прошествии миллиона лет.

Но, как ни мала эта величина, она все же существует и доказывает правильность мысли, высказанной еще древними философами, что в мире нет ничего неизменного, застывшего. В мире все течет, все изменяется.

Пулковский астроном Б. М. Рубашев вычислил, какова была длительность суток в различные геологические эпохи. Когда на Земле росли пышные хвощи сигиллярии и лепидодендроны и в теплых болотах накапливались толщи растительных остатков, которые со временем превратились в каменный уголь, Земля делала один оборот вокруг оси за 22 часа и 16 нынешних минут.

В более далекую эпоху, когда на Земле появлялись первые животные, сутки были еще короче; они длились тогда только 20 часов и 36 минут.

В глубине веков, около полутора миллиардов лет назад, в эпоху, которая называлась архейской, в сутках было всего лишь 16 часов.

В будущем удлинение суток, накапливаясь, изменит величину суток настолько, что они сравняются с месяцем. Тогда Земля и Луна, повернутые друг к другу одной стороной, будут обращаться вокруг общего центра тяжести, а жители Земли будут видеть Луну неподвижно повисшей над какой-либо частью земного шара.

Был найден и виновник удлинения наших суток. Это наш сосед в пространстве — Луна. Именно она понемногу тормозит Землю, мешая ей вращаться. Своим тяготением Луна вызывает в океанах приливы и отливы. Приливные волны прокатываются по океанам с востока на запад, то есть навстречу вращению земного шара. Они действуют подобно тормозным колодкам и постепенно замедляют его вращение.

Сделанное открытие заставило внимательнее следить за поведением нашей планеты. Не допускает ли она и других нарушений?

В 1872 году известный русский астроном Сергей Павлович Глазенап решил проверить, действительно ли земной шар вращается вокруг оси вполне равномерно. Предпринятое им исследование подтвердило существовавшие ранее предположения, что скорость вращения Земли меняется. В 1860 году, например, она неожиданно ускорила свое вращение, и сутки от этого укоротились на 2 тысячные доли секунды.

Эта работа С. И. Глазенапа доставила науке первое доказательство неравномерности вращения земного шара.

Земля действительно вращается странно, — она то чуть-чуть ускоряет свое вращение, то так же неожиданно и как будто беспричинно слегка замедляет его.

Быстрее всего Земля вращается в августе и медленнее всего — в марте. В августе сутки короче на 0,0011 секунды, а в марте они длиннее на 0,0010 секунды средней величины за весь год.

Небольшие изменения скорости вращения земного шара изо дня в день постепенно накапливаются. К концу года они могут достичь величины, которая не ускользает от внимания астрономов.

Приборы, которыми пользуются сотрудники службы времени астрономических обсерваторий, достигли в настоящее время весьма большого совершенства. Они позволяют отмечать очень сложные и до сих пор остававшиеся незамеченными изменения скорости вращения Земли.

Так, например, было замечено, что в течение прошлого столетия Земля вращалась с ускорением — сутки чуть-чуть укорачивались. Разница, накопившаяся к концу года, достигла величины целой секунды, а иногда даже превышала ее. За время с 1865 по 1898 годы мы потеряли почти 35 секунд.

В конце прошлого века Земля перестала спешить, сутки снова начали удлиняться. Это продолжалось до 1920 года. Сейчас она опять вращается с небольшим ускорением. Сами по себе эти изменения ничтожны, и мы их совершенно не замечаем. Но они рассказывают ученым о многом. Они говорят, что Земля — не застывший твердый шар, а тело, подверженное беспрестанным изменениям. Чувствительное ухо новых часов позволяет астрономам как бы прислушиваться к биению пульса Земли.

Длина суток подвержена ежегодным колебаниям, которые отличаются своей плавностью и правильностью. Почему они происходят? Несомненно, от того, что за каждый год какие-то большие массы на Земле меняют свое положение. Вероятнее всего, это перемещение массы воды. Летом вода больше испаряется и разносится в виде облаков и туч в атмосфере Земли. Зимой же вода замерзает и выпадает слоем льда и снега, и притом, чем ближе к полюсу, тем сильнее.

Как выяснили советские ученые, в районе Южного полюса материк Антарктиды покрыт толстым слоем льда, толщина которого доходит до 4 километров. Если бы эта масса льда вдруг растаяла, то высота уровня океанов по всей Земле поднялась бы на несколько десятков метров. Это наверняка замедлило бы вращение Земли.

Кроме годичных колебаний, во вращении Земли бывают нередко еще внезапные скачкообразные изменения. Возможно, что это связано с большими оползнями или обвалами внутри земной коры. Все эти вопросы сейчас лишь начинают изучаться, и пройдет какое-то время, прежде чем картина окончательно прояснится. Но несомненно, что изучение приведет к новым важным и увлекательным открытиям, раскрывающим тайну жизни Земли.

Пока же ясно одно, — земной шар, который всегда считали безупречным судьей всех часов, сам оказался не вполне надежными часами. Обстоятельные астрономические наблюдения за различными небесными светилами уличили нашего верховного законодателя времени в небольшой, но все же вполне заметной неаккуратности.

Много веков назад астрономы искали способа преодолеть трудности, возникавшие в счете времени из-за несоизмеримости года, месяца и суток. С этой задачей наука более или менее справилась.

В наши дни ученые столкнулись с другим, более сложным явлением — с непостоянством нашей основной меры времени — суток. Сутки то удлиняются, то укорачиваются, а вместе с ними удлиняется и укорачивается 1/864000 доля суток — секунда. Это большая помеха в научно-исследовательской работе. Ведь никто не согласится измерять расстояние резиновым метром, потому что он растягивается, а в измерении времени ученые, и мы вместе с ними, вынуждены пользоваться «резиновой секундой». Это искажает результаты исследований. Время надо измерять неизменной секундой. Пусть сутки удлиняются или укорачиваются, секунда должна оставаться по возможности постоянной.

Это заставляет, во-первых, искать в природе или создавать искусственным путем какое-либо ритмичное явление, которое могло бы послужить образцом для секунды. И, во-вторых, установить точную длину секунды как основной единицы времени. Обе эти важные задачи обсуждались на Международном астрономическом съезде в городе Дублине в 1955 году. На этом съезде астрономы договорились, что никакого нового ритмичного явления взамен вращения Земли вводить не будут. Они будут находить и вычислять необходимые исправления или, как говорят астрономы, «поправки», проверяя время по звездам и выясняя неправильности во вращении Земли. Эти поправки, оказывается, можно довольно легко обнаруживать, непрерывно наблюдая за движением Луны. Луна всего ближе к Земле и движется быстрее всех небесных светил. Если бы Земля вращалась совершенно равномерно, то тогда на основании одних только вычислений можно было бы найти точное положение Луны для каждого дня и часа на много лет вперед. Результаты таких вычислений астрономы обычно представляют в виде таблицы, носящей название эфемериды. Если скорость земного вращения изменяется, то это моментально сказывается на видимом движении Луны среди звезд. Оно начинает расходиться с эфемеридой.

Как только это происходит, астрономы, наученные горьким опытом, сразу же догадываются, что дело здесь не в Луне, а в Земле! Теперь можно поставить задачу, вроде решения уравнения с одним неизвестным: какую поправку нужно внести в скорость вращения Земли, чтобы движение Луны снова совпало с эфемеридой? Эту задачу астрономы научились очень быстро решать, особенно пользуясь современными быстродействующими счетными машинами. Находя этим способом поправки к астрономическому времени, астрономы находят и время, которое мы бы имели, если бы Земля вращалась идеально равномерно. Это время называется эфемеридным временем. Этим временем съезд в Дублине предложил впредь пользоваться всем астрономам. Таким образом, была решена первая задача.

Что касается второй, то, за неимением лучшего, съезд предложил за эталон секунды принять 1/31556925,975 часть 1900-го (тропического) года.

Таким образом, наша единица времени стала определяться при помощи некоторого общепринятого образчика, или эталона. Совсем так же определяются длина метра и вес килограмма при помощи эталонов, хранящихся в Бюро долгот в Париже.

Интересно, что в конце концов пришлось секунду определить через год, потому что оказалось, что длину года легче контролировать, чем длину суток.