Ньютон высчитывал сжатие для жидкой однородной Земли. А один из его противников в споре — Христиан Гюйгенс пришел совсем к иным выводам. По его мнению, частицы твердой Земли, какой она была в его представлении, будут притягиваться не друг к другу, как считал Ньютон, а каждая из них — к центру Земли. Сжатие для такой Земли, у которой вся масса как бы сосредоточивалась в центре, оказалось равным 1/576.
Но вот удивительно. Действительное сжатие Земли отличалось от того, которое вычислил Ньютон для жидкой однородной планеты, всего на треть. Получалось, что наша Земля все-таки близка по свойствам к однородному жидкому телу. Конечно, не такому, как ньютоновская, всюду одинаковая по плотности Земля, масса которой распределена равномерно по всей ее толще. Но все-таки она очень напоминала жидкий шар.
Вот почему, вернувшись из знаменитой экспедиции в Лапландию и вычислив на основе произведенных на экваторе градусных измерений действительное сжатие Земли, французский академик Клеро заявил, что Ньютон в общем был не очень далек от истины, когда говорил, что Земля жидкая.
Она только не вполне однородна. По мнению Клеро, слои Земли, более близкие к центру, по-видимому, плотнее верхних. Из-за этого частички Земли будут притягивать друг друга несколько иначе, чем получалось у Ньютона, и, значит, иным будет ее сжатие.
Выходило, что форма Земли зависит не только от развивающейся при ее вращении центробежной силы, которая стремилась ее сплющить, но и от ее внутреннего строения. У действительной Земли в центре расположены более плотные массы, и потому центробежная сила сжала ее меньше. А если бы вся масса была сосредоточена в центре Земли, наша планета сплющилась бы еще меньше. «Выходит, если знать скорость вращения Земли и распределение плотности внутри нее, можно определить ее фигуру», — решил Клеро. Таким образом, проблема формы Земли была сведена к нахождению формы, которую может принимать вращающаяся жидкая масса определенной плотности.
Изучая движение частиц такой жидкости, Клеро пришел к выводу, что их можно рассматривать как бы находящимися в равновесии под действием двух противоположных сил — тяжести и центробежной. Это очень облегчало задачу. Вместо того чтобы определять форму, какую принимает при вращении жидкая масса, достаточно было найти условия, при которых частицы ее будут находиться в равновесии.
Клеро нашел условия такого равновесия и выразил зависимость между формой Земли, скоростью ее вращения и строением недр математической формулой. Это было двести с лишним лет назад.
Математическое решение нашли, но тогда не была известна даже примерная средняя плотность всей Земли, не говоря уже о подробном распределении различных масс внутри нее. Не было тогда и самой науки, занимающейся теперь исследованием физических свойств нашей планеты.
Первые же шаги геофизики убедили, что Земля — твердое тело и, стало быть, не может вращаться, как жидкость. Это мнение, возможно, считалось бы справедливым и в наши дни, если бы не неугомонный путешественник — полюс.
В 90-х годах прошлого века исследование путешествия полюсов представляло собой одну из самых «модных» астрономических проблем. После того как обнаружили это любопытное явление, многие обсерватории земного шара принялись наблюдать за необычным путешественником. Делались даже попытки предсказать его возможные координаты. И вот тут-то и выяснилось, что это скорее геофизическая, чем астрономическая задача.
По подсчетам ученых получалось, что полюс должен вернуться на прежнее место через 305 дней, то есть примерно через 10 месяцев. Но первые же наблюдения убедили, что в действительности полюс движется гораздо медленнее. Он завершал свой путь за 427–430 дней, почти за 14 месяцев. Отчего это могло быть?
Поиски таинственной причины, удлиняющей время движения полюсов, продолжались бы, вероятно, и до сих пор, если бы один из астрономов не усомнился в том, что наша Земля твердая. Ведь 305 дней должно было уходить на путешествие полюса именно по совершенно твердой Земле.
А что, если Земля не совсем твердая, а упругая? Тогда, «болтаясь» на оси, она будет как бы пружинить. При этом возникнут упругие сопротивления, и Земля не сможет отклониться далеко. В результате скорость «качания» земного шара уменьшится, и движение полюсов затянется вместо 10 до 14 месяцев.
На более «мягкой» Земле полюс путешествовал бы еще дольше. Если же наша планета состояла бы не из гранитов и базальтов, а, скажем, из воды, то в такой податливой массе полюс совсем бы не мог передвигаться — вернее, его перемещения нельзя было бы отличить от движения самой воды.