А определяя координаты спутника и расстояние от него до земной поверхности, то есть его положение относительно центра Земли, и сравнивая эти величины с вычисленными для Земли-эллипсоида, мы получаем возможность узнать геодезические координаты разных точек земной поверхности — заманчивая задача, которую оказалось так трудно решить с помощью «зазубренной» и медлительной Луны.
Астрономы не могли определить ее координаты вернее, чем до 0,2–0,1 доли секунды. Положение же спутника находится гораздо точнее. Поэтому с его помощью будет построена, наконец, мировая геодезическая сеть — паутина из треугольников, все стороны которых и адреса вершин измерены из космоса. Эта сетка свяжет в единое целое измерения на материках и впервые произведенные линейные промеры на океанах. А по ней геодезисты вычислят более точные размеры земного эллипсоида.
Но это, как мы знаем, только первая часть задачи. Затем необходимо узнать величину силы тяжести в разных местах земной поверхности. А для этого, мы помним, необходимо не мерить, а взвешивать. Может ли спутник взвешивать Землю? Оказывается, этот универсальный космический работник способен справиться и с такой задачей.
В обычном гравиметре вес определенного грузика оказывается различным в зависимости от того, в каком месте земного шара произведено взвешивание. Нечто подобное происходит и с нашим спутником, когда он пролетает над разными по плотности участками земной коры или над вдавленными полюсами и выпуклым экватором.
Плотный горный массив притянет его сильнее, чем менее плотная вода океана. Над ним спутник станет чуточку «тяжелее» и потому помчится быстрее, а над океаном опять «полегчает» и будет двигаться чуть медленнее.
Любое изменение скорости, как мы видели на примере движения естественной Луны, тотчас сказывается на орбите. Подобно гирьке, тем сильнее растягивающей привязанную к ней резинку, чем быстрее ее вращают, спутник, увеличив скорость, отодвинется чуточку дальше от Земли, а вновь замедлив затем бег, вернется назад. И в ровной орбите появится небольшой изгиб.
Об изменении веса грузика гравиметра геодезисты узнают по отклонениям стрелки, движущейся на измерительной шкале, а о том, гребень волны тяжести или соответствующая впадина находится в том месте, над которым спутник пролетает, — по местным «возмущениям» его орбиты.
А насколько Земля сплющена, можно судить — теперь мы знаем — по вращению плоскости орбиты спутника и степени ее сжатия. Из-за движения самой орбиты в поле тяготения сплюснутой Земли каждый следующий виток синусоиды, который вычерчивает над земной поверхностью третий советский спутник, например, проходит на экваторе не через 2500 километров от предыдущего, а, как показали наблюдения, еще километров на 25 восточнее.
На основании наблюдений за искусственными спутниками советские исследователи уже уточнили величину сжатия Земли. Такой же подсчет произвели и ученые Чехословацкой Академии наук. Об этом сообщил на ассамблее Специального комитета Международного геофизического года действительный член Чехословацкой Академии наук Иозеф Новак.
А недавно аналогичное сообщение сделали и американские геодезисты. Картографическая служба армии США и Смитсонианская астрофизическая обсерватория также вычислили сжатие Земли на основании наблюдений за советскими спутниками. И вынуждены были признать, что эта цифра очень точно совпадает с той, которую в свое время определил известный наш ученый Ф. Н. Красовский. Тогда американские ученые не согласились с выводами советских геодезистов и продолжали пользоваться эллипсоидом Хейфорда. Лишь советские спутники смогли их убедить, что международный эллипсоид был действительно вычислен неточно.
Но вернемся к нашему небесному землемеру.
Изучая изменения орбиты спутника в течение многих недель и месяцев, геодезисты получают возможность как бы прощупать поле тяготения Земли — определить все его «сгустки» и «пробелы», а значит, составить подробное представление о форме нашей планеты, породившей их.
При этом любопытно, что если отбросить сопротивление атмосферы, то сам вес спутника на характер его орбиты никакого влияния не оказывает.
Конечно, далеко не все равно, забросить на высоту тысячи километров, скажем, контейнер в 60 килограммов, каким был первый советский спутник, или в полторы тонны, как третий. Но это, так сказать, трудности доставки, и зависят они от мощности ракеты, поднимающей спутник на орбиту.