В тот момент, когда судно отдавало швартовы, полковник Эверест сказал астроному:
— Кстати, господин Эмери, а известно ли вам, что мы собираемся здесь делать?
— Не имею ни малейшего представления, полковник.
— А все просто, господин Эмери. Мы должны измерить дугу меридиана[56] в Южной Африке.
Глава IV
НЕСКОЛЬКО СЛОВ ПО ПОВОДУ МЕТРА
Во все времена идея об универсальной единице измерения Земли владела умами людей. Представлялось важным, чтобы мера эта оставалась точной и неизменной, какие бы катаклизмы[57] ни потрясали нашу планету.
Над этим думали еще ученые древности. Аристотель[58], по свидетельству древних историков, принял за нее стадию, или египетский локоть[59] времен фараона[60] Сезостриса[61], как стотысячную часть расстояния от полюса до экватора. Эратосфен[62], в век Птолемеев[63], вычислил, правда, довольно приблизительно, длину градуса, измерив длину Нила между Сиеной[64] и Александрией[65]. Такого же рода геодезические операции проделали Посидоний[66] и Птолемей[67], но они не смогли вычислить градус[68] с достаточной точностью, равно как и их последователи.
Во Франции первым начал отрабатывать методы измерения градуса Пикар[69], и в 1669 году, определив длину дуги небесной и дуги земной между Парижем и Амьеном[70], он дал в качестве величины градуса пятьдесят семь тысяч шестьдесят туазов[71].
Затем подобную работу провели Жак Кассини[72] и Лаир в 1683—1718 годах, измеряя дугу меридиана до Дюнкерка и Кольюра, а в 1739 году на участке от Дюнкерка до Перпиньяна их вычисления выверяли Франсуа Кассини и Лакайль[73]. Впоследствии измерение дуги этого меридиана было продолжено до Барселоны ученым Мешеном[74]. Когда Мешен умер — он скончался от чрезмерного напряжения сил, выполняя столь трудную задачу, измерение французского меридиана возобновилось лишь в 1807 году усилиями Араго[75] и Био[76]. Эти двое ученых «протянули» дугу до Балеарских островов. Измерение дало в качестве средней величины дуги в «один градус» пятьдесят семь тысяч двадцать пять туазов.
Как видим, вплоть до начала девятнадцатого столетия только отдельные французские ученые занимались этой сложной проблемой. Хотя уже в 1790 году французское правительство, по предложению Талейрана[77], выпустило декрет, в котором Академии наук предлагалось найти эталоны[78] для мер и весов, и вскоре в докладе, подписанном такими прославленными именами, как Борда, Лагранж, Лаплас, Монж, Кондорсе[79], предлагалось единицей длины считать одну десятимиллионную часть четверти меридиана, а единицей веса всех тел — вес одного кубического сантиметра дистиллированной[80] воды. Так была предложена десятичная система для увязывания всех мер между собой.
Работы по определению величины одного градуса земного меридиана проводились в различных местах, поскольку земной шар является не сфероидом[81], а эллипсоидом[82], и вычисление его сплющенности на полюсах стало возможно только после множества замеров.
В 1736 году Мопертюи, Клеро, Камю, Лемонье, Утье и швед Цельсий[83] произвели измерение северной дуги в Лапландии[84] и вычислили, что длина дуги в один градус составляет пятьдесят семь тысяч четыреста девятнадцать туазов. В 1745 году Кондамин, Буге, Годэн, которым помогали испанцы Хуан и Антонио Уллоа[85], измерили градус меридиана в Перу[86], определив, что его длина составляет пятьдесят шесть тысяч семьсот тридцать семь туазов.
В 1752 году Лакайль доложил о длине в пятьдесят семь тысяч тридцать семь туазов, составляющей величину одного градуса меридиана на мысе Доброй Надежды[87]. В 1754 году святые отцы Мэр и Боскович[88] получили в качестве одного градуса меридиана между Римом и Римини пятьдесят шесть тысяч девятьсот семьдесят три туаза.
В 1762 и 1763 годах Беккариа[89] вычислил длину градуса в Пьемонте[90], составившую пятьдесят шесть тысяч четыреста шестьдесят восемь туазов. В 1768 году астрономы Мейсон и Диксон[91] в Северной Америке нашли, что длина американского градуса на границе Мэриленда и Пенсильвании[92] составляет пятьдесят шесть тысяч восемьсот восемьдесят восемь туазов.
Потом, в XIX веке, было сделано множество других измерений дуги меридиана в Бенгалии[93], в восточной Индии, в Пьемонте, в Финляндии, в Курляндии[94], в Ганновере[95], в Восточной Пруссии, в Дании и так далее.
Англичане и русские менее активно, чем другие, занимались этими сложными проблемами, и самым значительным из подобных вычислений явилась работа генерал-майора Рояма, в 1784 году сделавшего попытку увязать французские меры длины с английскими.
Итак, теперь мы знаем, что измерения различных дуг меридиана в различных местах не совпадали полностью между собой, и можем сделать вывод, что за среднюю длину градуса следует взять пятьдесят семь тысяч туазов, то есть двадцать пять старинных французских лье, и что, помножив эту среднюю величину на триста шестьдесят градусов, составляющие поверхность Земли, можно определить, что окружность ее равняется девяти тысячам лье[96]. Из этой средней величины — пятьдесят семь тысяч туазов, принятой за длину градуса, вычислили величину «метра», то есть одну десятимиллионную часть четверти земного меридиана, которая, как оказалось, составляет три фута и одиннадцать целых двести девяносто шесть тысячных линии[97]. На самом деле эта цифра немного занижена. Новые расчеты, учитывающие сплющенность Земли на полюсах, дают уже не десять миллионов метров в качестве длины четверти меридиана, а десять миллионов восемьсот пятьдесят шесть метров. Эта разница в восемьсот пятьдесят шесть метров малозначительна по сравнению с такой большой длиной; тем не менее, если подойти с точки зрения математики, приходится сказать, что общепринятый метр не представляет собой действительно одну десятимиллионную часть четверти земного меридиана. Здесь есть ошибка, по крайней мере, примерно в две десятитысячных линии.
Такой метр почти стразу приняли Бельгия, Испания, Пьемонт, Греция, Голландия, бывшие испанские колонии, республика Эквадор, Новая Гренада, Коста-Рика и другие страны. Однако, несмотря на очевидное превосходство метрической системы над всеми другими, Англия до сих пор упорно отказывалась принять ее.
Возможно, что эта система была бы принята населением Соединенного Королевства, если бы не политические осложнения, ознаменовавшие конец XVIII столетия. Когда восьмого мая 1790 года вышел упомянутый декрет, английских ученых из Королевского общества пригласили присоединиться к французским ученым. И те и другие собирались провести совместное заседание, чтобы обсудить, что принять за длину метра — длину обычного маятника, который делает шестьдесят колебаний в минуту, или же какую-то определенную часть одной из окружностей Земли[98]. Но только в этом, 1854 году, уже давно понимая преимущества метрической системы и видя, кстати, что всюду образуются общества ученых и коммерсантов для пропагандирована реформы в этой области, Англия решила принять ее.
Английское правительство пожелало держать это решение в секрете, пока новые геодезические измерения не позволят дать земному градусу более точное значение. Тем не менее, в этом вопросе британское правительство сочло своим долгом договориться с русским правительством, которое тоже склонялось к принятию метрической системы. Таким образом, была составлена комиссия, в которую вошли отобранные среди самых выдающихся членов научных обществ три английских и три русских астронома. Как мы уже видели, от Англии таковыми явились полковник Эверест, сэр Джон Муррэй и Вильям Эмери; от России — господа Матвей Струкс, Николай Паландер и Михаил Цорн.
56
Дуга меридиана — часть кривой, в данном случае меридиана, заключенная между двумя какими-либо точками.
58
Аристотель (384—322 г. до н. э.) — древнегреческий философ и ученый; сочинения его охватывают абсолютно все области тогдашних знаний.
59
Стадия, или египетский локоть — древнегреческая путевая мера, по современным данным равная 240 шагам или 300 футам.
61
Сезострис — имя одного из фараонов, живших задолго до нашей эры. Имя его упоминается в трудах древнегреческих историков Геродота, Диодора, Страбона, однако сведения эти обрывочны, противоречивы, малодостоверны.
62
Эратосфен Киренский (около 276—194 до н. э.) — древнегреческий ученый, впервые определил длину дуги меридиана.
63
Птолемеи (Лагиды) — царская династия в Египте (305— 30 гг. до н. э.). Государство Птолемеев было завоевано Римом и сделано его провинцией.
65
Александрия — город и порт на Средиземном море. Основан в 332—331 годах до н. э. При Птолемеях — столица Египта. Один из центров раннего христианства. Ныне — крупный торговый, промышленный, культурный центр.
66
Посидоний (ок. 135—51 до н. э.) — древнегреческий философ, чьи сочинения охватывали все области знания того времени.
67
Птолемей Клавдий (ок. 90— ок. 160) — древнегреческий астроном, создатель геоцентрической системы мира, согласно которой Солнце и планеты движутся вокруг неподвижной Земли.
68
Градус — здесь: единица плоского угла, равная 1/90 части прямого угла или соответственно 1/360 доли окружности. Делится на 60 угловых минут, 3600 угловых секунд.
69
Пикар Жан (1620—1682) — французский астроном. Одним из первых получил длину одного градуса меридиана, весьма близкую к истине. Пришел к выводу, что Земля не имеет точной формы шара.
70
Амьен — город во Франции на р. Сомме. Самый большой в стране готический собор Нотр-Дам, XIII—XV веков.
71
Туаз — старинная мера длины, равная 196 см (в некоторых расчетах применяется округленно — 2 м).
72
Кассини Жак (1677—1756) — директор Парижской обсерватории, руководитель работ, продолживших исследования Ж. Пикара относительно формы Земли, а также градусные измерения.
73
Лакайль Никола-Луи (1713—I762) — французский астроном, помогал Ж. Кассини, затем вел самостоятельные исследования по той же проблематике на мысе Доброй Надежды. Составил первый каталог десяти тысяч звезд Южного неба.
74
Мешен Пьер-Франсуа-Андре (1744—1804) — французский астроном и геодезист. Продолжал работы Кассини и Лакайля. Открыл 12 комет.
77
Талейран Шарль Морис (1754—1838) — французский дипломат, трижды был министром иностранных дел, «прославился» как исключительно беспринципный, хотя и умный политик.
78
Эталон — тщательно изготовленный образец меры, служащий для проверки таких же мер, находящихся в обращении.
79
Борда Жан-Шарль (1733—1799) — физик и геодезист; Лагранж Жозеф Луи (1736—1813) — математик и механик; Лаплас Пьер Симон (1749—1827) — астроном, математик, физик: Монж Гаспар (1746—1818) — математик и инженер; Кондорсе Жан-Антуан-Никола (1743—1794) — философ, математик, социолог.
81
Сфероид — шар, сплющенный сжатием с двух сторон одного перпендикуляра, проходящего через центр.
82
Эллипсоид — замкнутая поверхность, получаемая из шара, если шар сжать (растянуть) в произвольных отношениях в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
83
Мопертюи Пьер-Луи-Моро де (1698—1759) — французский ученый, руководитель экспедиции; Клеро Алекси-Клод (1713—1765) — французский математик; Камю Шарль (1699—1768) — французский математик; Лемонье Пьер-Шарль (1715—1799) —французский астроном; Утье (?) — французский астроном; Цельсий Андерс (1701 —1744) — шведский физик, — участники северной экспедиции 1730 года.
84
Лапландия — природная область на севере Швеции, Норвегии, Финляндии и западе Кольского полуострова, тундро-таежная местность.
85
Кондамин Шарль Мари де ла (1701—1774) — французский геодезист; Буге (Бугер?) Пьер (1698—1758) — французский физик; Годен (Годэн?) Л. (?) — французский ученый; а также Уллоа Антонио дон (1716—1795) — испанский геодезист и астроном, после окончания работ экспедиции изложил особое мнение в соавторстве со своим товарищем (или родственником?) Уллоа Георгом Хуаном.
Экспедиция состоялась в 1736—1743 годах, а не в 1745 году, как указано в романе.
87
Мыс Доброй Надежды (первоначальное название — мыс Бурь) — одна из самых южных оконечностей Африки. Открыл в 1488 году Диаш, Бартоломеу (ок. 1450—1500) — португальский мореплаватель.
88
Боскович Руджиеро Джузеппе (1711—1787) — итальянский математик и астроном, входил в религиозный орден иезуитов, профессор. В 1750—1753 годах с помощью священнослужителя Мэра вел измерения градуса меридиана в Папской области (Италия), в районе г. Римини, при впадении р. Маречин в Адриатическое море (город основан до н. э.).
89
Беккариа Джиакомо Батиста (1716—1781) — римский священнослужитель, затем преподаватель философии и физики в Италии.
90
Пьемонт — область на северо-западе Италии, наиболее развитая в промышленном отношении. Административный центр — г. Турин.
91
Мейсон (по другим данным — Мазон) — и Диксон (не путать с известным полярным исследователем) — американские астрономы; сведений о них обнаружить не удалось, кроме общей оценки их работ как лучших в ряду подобных.
93
Бенгалия — историческая область в бассейне нижнего течения р. Ганга и дельты рек Ганга и Брахмапутры. Заселена индийцами с далекой древности. В настоящее время — территория Пакистана и Бангладеш.
94
Курляндия — до 1917 года официальное название исторической области в западной части Латвии — Курземе; в 1795—1917 годах — Курляндская губерния Российской империи.
95
Ганновер — германское государство в период раздробленности (1235—1866 гг.). В 1866—1945 годах — провинция Пруссии. Ныне в составе ФРГ.
96
Лье — единица длины во Франции. Сухопутное лье равно 4,444 км, морское — 5,556 км. Девять тысяч лье равны 40500 км. По современным данным, окружность Земли по экватору равна 40075 км.
98
Первоначально во Франции в 1791 году метр был определен как 1 х 10-7 часть 1/4 длины земного меридиана. До 1960 года эталоном этого метра служил брус из платины, хранимый во Франции. С 1960 года принята совершенно новая система определения метра, связанная с длиной волны излучения атома цезия в вакууме (определение очень сложное и требует для понимания определенных знаний в области физики).