Книга: Вам, земляне

Тринадцать движений Земли

Тринадцать движений Земли

Прежде чем подробно рассмотреть те движения нашей планеты, которые имеют непосредственное отношение к ее недрам, представим общую картину очень сложно движущейся Земли. Некоторые из этих движений быстры и заметны, другие, наоборот, почти неощутимо медленны. Их совокупность демонстрирует на примере Земли ту вечную изменчивость, которая свойственна всему мирозданию и является общим свойством материи. Главной силой, определяющей, все эти движения, служит гравитация — притяжение Земли другими телами космоса.

Трудно поверить, что такое огромное тело, как земной шар, весящий 6 000 000 000 000 000 000 000 тонн, одновременно участвует в самых разнообразных движениях. Однако существование этих движений твердо установлено современной наукой. Два движения Земли известны с давних времен — это вращение вокруг собственной оси и обращение около Солнца.

Известно немало доказательств вращения Земли. Например, если с высокой башни бросить камень, то при падении он отклонится к востоку, т. е. в том же направлении, в котором вращается Земля (с запада на восток). Вызвано это тем, что камень, находясь на вершине башни, дальше отстоит от оси вращения Земли и, следовательно, обладает большей линейной скоростью, чем точки у основания башни. Брошенный камень стремится но инерции сохранить свою прежнюю скорость, поэтому обгоняет движущиеся медленнее точки земной поверхности.

Вращением Земли обусловлены сплюснутость ее, размывание правых берегов рек в Северном полушарии Земли и левых — в Южном, отклонение ветров при приближении их к экватору и многие другие явления.

На вращении Земли отражаются перемещение воздушных масс в атмосфере, движение воды в реках, колебания температуры почвы, наконец, сезонные изменения растительного покрова Земли, делая его слегка порывистым, неравномерным.

Все движения в природе в той или иной степени неравномерны. Например, движение Земли вокруг Солнца. Оно совершается по эллипсу. Когда Земля проходит через перигелий — ближайшую к Солнцу точку своей орбиты, нас отделяют от Солнца почти 147 млн. километров. Через полгода расстояние от Земли до Солнца становится близким к 152 млн. километров.

Скорость движения Земли все время меняется. Вблизи Солнца она увеличивается, с удалением от него — уменьшается. В среднем же Земля летит по своей орбите в 36 раз быстрее пули — 30 км в секунду. Но эта скорость кажется огромной лишь по земным мерам расстояний. Если бы мы могли откуда-то извне с большого расстояния следить за орбитальным движением земного шара, он показался бы нам более медлительным, чем черепаха: за один час земной шар проходит путь, в девять раз превышающий его диаметр, между тем как черепаха за 1 час покрывает расстояние, равное нескольким десяткам ее поперечников.

Земной шар часто сравнивают с волчком. Такое сравнение имеет более глубокий смысл, чем кажется. Попробуйте раскрутить волчок, а потом слегка толкнуть его ось — она начнет описывать конус, причем со скоростью, значительно меньшей скорости вращения волчка (рис. 9).

Рис. 9. Прецессионное движение земной оси РР'.

Это движение называется прецессией. Оно свойственно и земному шару, являясь его третьим движением в космическом пространстве.

Что же «толкает» земную ось, что порождает прецессию земного шара? Известно, что Земля сплюснута у полюсов, а земная ось наклонена к плоскостям как земной, так и лунной орбиты. Солнце и Луна притягивают экваториальные выпуклости Земли (у полюсов ведь она сплюснута). Они стремятся «выпрямить» Землю, «толкнуть» ее ось так, чтобы она стала перпендикулярной к плоскостям лунной и земной орбит. Но это им не удается. Земля вращается вокруг своей оси. В результате вращения Земли и «выпрямляющего» действия Луны и Солнца возникает прецессия — медленное, конусообразное движение земной оси. Период прецессии очень велик.

Земная ось снова примет теперешнее свое направление только через 26 тысяч лет. Из-за прецессии меняется положение небесного полюса— той точки, вокруг которой, как нам кажется, происходит суточное вращение звезд. В настоящее время небесный полюс близок к Полярной звезде — в эту область мирового пространства направлена земная ось (рис. 10).

Рис. 10. Прецессионное движение небесного полюса (Северного полюса мира). Отрицательные числа относятся к прошлым эпохам, положительные — к будущим.

За 2700 лет до н. э. роль Полярной звезды выполняла другая звезда — Альфа Дракона, о чем записано в древних китайских летописях времен императора Гоанг-Ти. В египетских пирамидах той эпохи обнаружены галереи, прорытые под углом 27° к горизонту. Именно на такой высоте тогда и виднелась в Египте Альфа Дракона, лучи которой проникали в эти галереи.

Свою роль указателя севера современная Полярная звезда сохранит примерно до 3500-го года. В 10 000-м году полюс мира подойдет к звезде Денеб — главной в созвездии Лебедя, а в 13 600-м году полярной станет одна из ярчайших звезд неба — Вега, которая, кстати, уже выполняла эту роль для наших отдаленных предков около 13 000 лет назад. Настанет время, когда вследствие прецессии исчезнет с европейского неба яркий Сириус и, наоборот, станет доступным для наблюдения созвездие Южного Креста.

Повторится ли, однако, через 26 000 лет та картина неба, которую мы ныне наблюдаем? На этот вопрос надо дать отрицательный ответ. Как нет в природе идеально равномерного движения, так нет в ней и абсолютно точного повторения. Строго говоря, все в мире неповторимо, и вся природа в своем бесконечном движении проходит только через новые стадии развития.

Через 26 000 лет звезды, непрерывно движущиеся в мировом пространстве, сместятся и вид созвездий станет немного иным. Спустя несколько десятков оборотов небесный полюс встретит звезды, которые сейчас как будто вовсе не претендуют на роль Полярной звезды.

Луна вызывает еще одно, гораздо менее значительное четвертое движение Земли. Если даже остановить прецессию, земная ось не останется неподвижной. Из-за воздействия Луны на различные точки земного эллипсоида земная ось описывает маленький конусе периодом в 18,6 года. Благодаря этому движению, называемому нутацией, небесный полюс вычерчивает на фоне звездного неба крошечный эллипс, у которого наибольший диаметр близок к 18 секундам дуги, а наименьший составляет около 14 секунд.

Фактически прецессия и нутация происходят одновременно, поэтому небесный полюс странствует среди звезд по сложной, извилистой кривой.

Во всех учебниках географии подчеркивается, что наклон оси Земли к плоскости ее орбиты всегда остается неизменным. Это не совсем точно. Земля, хотя и крайне медленно, все же «покачивается», и наклон земной оси слегка изменяется. Впрочем, это — пятое движение Земли малоощутимо. Размах колебаний земной оси не превышает 1°37?, а за год наклон оси в среднем изменяется не более чем на полсекунды. Не остается неизменной и форма земной орбиты. Ее эллипс становится то более, то менее вытянутым. В этом заключается шестое движение земного шара.

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.