Предположим, нам с вами дали задание — подробно исследовать и описать поверхность какого-нибудь физического тела. Грубо говоря, такую поверхность всегда можно представить в виде многогранника, ограниченного большим или меньшим количеством плоскостей. И метод работы может быть соответствующим: сначала обмерить все плоскости и углы, которые они составляют друг с другом, а затем приступить к подробному изучению каждой отдельной грани. И при этом считать, что все неровности состоят из различных сочетаний бесчисленных кривых поверхностей.
В этом примере определение общего вида тела и измерение его граней можно сравнить с общими измерениями всей Земли, чем и занимается наука геодезия. А изучение подробностей каждой отдельной грани — с тем, чем занимается топография.
Конечно, пока люди не узнали истинной формы и размеров всей планеты, пока не изобрели точных способов определения географических долгот и широт, им и думать было нечего о составлении действительно подробных и точных карт. Наверное, предложи мы сегодня самому лучшему топографу сориентироваться на местности по старинному плану, он беспомощно разведет руками.
Вот и получается, что прежде всего следовало узнать истинную форму и размеры Земли. Для нас с вами шарообразная форма нашей планеты так же естественна, как голубой цвет ясного неба. А ведь это совсем не столь очевидно.
Шар ли земной шар?
В 1671 году Парижская академия наук отправила одного из своих молодых членов, Жана Рише, в тропическую Кайенну для астрономических наблюдений. Молодой астроном взял с собой тщательно отрегулированные в Париже часы, маятник которых отмерял ровно одну секунду за каждое качание. Каково же было его удивление, когда он обнаружил, что в тропиках его часы стали отставать. Да еще как — на две минуты в сутки! Пришлось Рише укорачивать маятник. Ведь чем меньше его длина, тем быстрее ход. Однако когда экспедиция вернулась в Париж, непослушные часы «побежали». Они стали уходить вперед тоже на две минуты в сутки.
«А не значит ли это, — подумал Жан Рише, — что на разных широтах и величина силы тяжести не одинакова? Чем она меньше, тем часы должны идти медленнее. Чем сила тяжести больше, тем быстрее качается маятник. Ну а почему на экваторе сила тяжести может быть меньше, чем в более северных широтах? Не потому ли, что там расстояние до центра больше?.. Но тогда Земля вовсе не идеальный шар, а сплюснутый у полюсов».
С таким выводом молодого ученого никак не желали соглашаться его старшие коллеги, которые считали Землю у полюсов вытянутой или точным шаром. А тут еще вмешался Ньютон. Он тоже решил доказать, что Земля имеет сплюснутую форму. И это ему неплохо удалось, благодаря остроумному мысленному опыту.
В те времена французы ужасно не любили, когда англичане в чем-нибудь их опережали. Правда, того же терпеть не могли и англичане. И между учеными двух стран разгорелся спор — вытянута Земля у полюсов или сплюснута? Вольтер очень остроумно писал по этому поводу: «Француз, побывавший в Лондоне, обнаруживает, что все совершенно изменилось в философии — точно так же, как и во всем другом. Во Франции он оставил мир заполненным эфирными вихрями, здесь — нашел его пустым. В Париже приливы и отливы морей производятся давлением Луны; в Англии, напротив, моря тяготеют к Луне. Поэтому в то время, как парижане требуют от Луны высокого стояния воды, обыватели Лондона ожидают отлива… У картезианцев (последователей французского философа Декарта) все производится давлением, чего никто из смертных не может взять в толк; у ньютонианцев, напротив, все обусловлено тяготением — что столь же непонятно. Наконец в Париже Землю изображают удлиненной у полюсов, точно дыня или яйцо; в Лондоне же, напротив, Земля уплощена, как тыква».
Поддержал точку зрения Ньютона на сплюснутость Земли и знаменитый голландский ученый Христиан Гюйгенс. Он велел насадить на палку мягкий шар из сырой глины и быстро вращать его вокруг своей оси. Через некоторое время шар уплощился с полюсов и принял форму эллипсоида вращения.
И все-таки окончательно решить спор могли только новые экспедиции и новые измерения. Решили измерить длины дуг в 1 градус на севере и поближе к экватору. Если Земля сплюснута, результаты измерений должны отличаться… Позвольте, но как и в каких единицах измерять? О методе измерения договорились быстро — триангуляция. А вот о единицах измерений?.. Ведь в ту пору французы пользовались туазами, англичане — ядрами, русские — саженями, немцы — футами разной длины. Сравнивать между собой все эти единицы было чрезвычайно неудобно. Значит, следовало прежде ввести единую международную единицу длины. Вы видите, что в те времена стоило потянуть за кончик одной задачи, как нить ее решения сразу же ныряла в целый клубок проблем. Впрочем, пожалуй, такова судьба научных работ во все эпохи.