Наука и техника Наука и техника - Земля - космическое тело
  21.10.2018 г.  
Главная arrow Материализм arrow Космос, бог и вечность arrow Земля - космическое тело
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Земля - космическое тело
Рейтинг: / 3
ХудшаяЛучшая 
15.10.2010 г.
Земля - родной дом человека. На протяжении многих тысячелетий люди рождались, жили и умирали, оставаясь на поверхности нашей планеты.
Существует древнее предание о сказочном богатыре Антее, который черпал свою могучую силу из Земли и которого удалось победить, лишь оторвав от земной поверхности. Эта легенда родилась не случайно. На протяжении многих веков Земля обеспечивала человечество всем необходимым для жизни и прогресса. Она дала ему материал для строительства зданий, металл - для заводов и фабрик, уголь и нефть - для топок и двигателей, дала одежду и пищу. Но не только это. Наблюдая происходящие вокруг явления, люди изучили многие закономерности, управляющие природными процессами, Е научились использовать их в своих интересах. 
Человек был жителем Земли, и человека в первую очередь интересовало то, что происходило у него под ногами. Но ведь под ногами у человека находилось небесное тело - Земля. И поэтому рано или поздно должно было наступить такое время, когда  человеку «тесно» на Земле. Нет, совсем не в том смысле, какой вкладывают в это слово некоторые писатели-фантасты, повествуя о грядущих переселениях землян на другие миры жизненного пространства. Просто люди все чаще и чаще сталкиваться с тем, что за ответом на многие, казалось бы, чисто земные вопросы им приходилось обращаться к небу. Столетие за столетием к небесам возносились бесконечные молитвы   верующих. Сколько разнообразных бесчисленных просьб содержали они... И все напрасно, все. Но если небеса оставались безучастными к молитвам, ученые научились добиваться у них ответа...
Прежде всего выяснилось, что звезды могут служить необычайно точными и надежными маяками - указателями направления. Знаменитая Полярная звезда в нашем Северном полушарии и поэтический Южный Крест на южном небе сослужили немалую службу морякам всех времен.
Оказалось также, что, измеряя положения небесных светил, можно точно определять местонахождение наблюдателя на поверхности Земли.
Так небеса начали рассказывать человеку о Земле. Кто-то из ученых древности предположил, что наше ночное светило - Луна обладает зеркальной поверхностью, в которой будто бы отражаются земные материки и океаны. Этим ученый пытался объяснить неизменность очертаний таинственных темных пятен на лунной поверхности. Со временем выяснилось, что эта гипотеза весьма далека от действительности. Оказалось, что поверхность Луны отражает менее десятой части падающего на нее солнечного света. Так что до зеркала ей далеко; скорее можно назвать ее черной или уж в крайнем случае темно-серой. И все же в какой-то степени древний ученый был прав: Луна действительно служит своеобразным зеркалом, отражающим если не очертания океанов и континентов, то очертания всей нашей планеты.
И Аристотель, и Птолемей, и многие другие ученые древности считали Землю гигантским шаром. Но доказательства, которыми они располагали, были весьма несовершенными. Уже тогда было замечено, что корабль, удаляясь в открытое море, исчезает за горизонтом постепенно, как бы «тонет». Но ведь то же самое должно происходить не только на шаре, но и на теле, имеющем, к примеру, форму дыни.
Вот если бы можно было посмотреть на нашу планету со стороны, из мирового пространства, охватить ее сразу всю единым взором, тогда вопрос решился бы сразу. Сегодня человек уже наблюдал нашу планету с космических высот. И он подтвердил: да, Земля - шар. Ученые древности не располагали подобными возможностями. Но все же и им иногда представлялся случай посмотреть на Землю как бы со стороны, издалека.
Как и любое непрозрачное тело, наша планета, освещенная Солнцем, отбрасывает гигантскую тень в мировое пространство. По форме тени можно судить и о самом предмете, но для этого, разумеется, ее надо увидеть. В безвоздушном мировом пространстве земная тень не видна. Чтобы сделать заметными ее очертания, пришлось бы поместить в космос гигантский экран. Подобный эксперимент не под силу человеку, но иногда его ставит сама природа. Экраном, который она помещает на пути солнечных лучей, как раз и служит Луна. Во время лунных затмений, когда наш естественный спутник погружается в земную тень, на ее поверхности становится отчетливо видна форма Земли. Десятки и сотни лунных затмений наблюдали люди и заметили, что тень Земли на Луне всегда имеет форму круга.
- И что же из этого? - спросите вы.- Ведь цилиндр и конус тоже могут отбрасывать круглую тень.
Могут, но лишь в определенных положениях. И только у шара при любых его положениях тень всегда круглая.
Так лунное зеркало показало человеку форму его планеты.
Людям необходимо было знать не только, что Земля шарообразна, но и определить ее точную фигуру. Без этого нельзя ни составить географическую карту, ни проложить трассу железной дороги, ни начертить план будущего города.
Как решить подобную  задачу? Самый простой способ - измерить длину различных окружностей Земли, по экватору и меридианам.
Методика подобных исследований была разработана еще астрономами и математиками древности, измеряет которые создали для этой цели замечательный метод - метод градусных измерений. Для того чтобы определить длину земной окружности, вовсе не обязательно мерить ее шаг за шагом, пока измеряющий не возвратится в исходную точку. Представьте себе, что земной шар разрезан по меридиану или по экватору и получился круг, длину окружности которого надо измерить. Проще всего поступить так: определить длину дуги, соответствующей одному градусу, а полученный результат умножить на 360, так как полная окружность содержит как раз 360 градусов. А если длина окружности известна, то можно легко вычислить величину соответствующего земного радиуса. Что же касается начальной и конечной точек дуги, соответствующей одному градусу, то первую можно выбрать произвольно, а вторую - определить с помощью астрономических наблюдений.
Именно таким образом и поступили арабские ученые в IX веках, измерив длину одного градуса дуги меридиана Синджарской долине на широте около 35 градусов. Она составила   11,8 километра, что соответствует  радиусу Земли  в 6406 километров. Для того времени это было весьма точным результатом, и получить его было весьма нелегко. Для этого надо было измерить длину одного градуса с очень высокой точностью. Стоит немного ошибиться, и при умножении ошибка сейчас же возрастет в 360 раз.
Когда одному из великих математиков древности, александрийскому ученому Эратосфену, понадобилось измерить расстояние между Александрией и Сиеной, он воспользовался для этой цели весьма необычным землемером - верблюдом.
Из Сиены в Александрию и обратно, сквозь горячие пески, упрямо шли верблюжьи караваны. Мерно покачиваясь на длинных упругих ногах, живые корабли пустыни двигались столь плавно и равномерно, что по времени их движения можно было довольно точно определять расстояние.
Но задача Эратосфена облегчалась тем, что измерения происходили на ровной местности, в пустыне. А что, если дуга интересующего нас меридиана проходит через горы, леса, реки, озера, морские заливы? Тут уж не помогут ни верблюды, ни даже мерная лента...
Поэтому градусное измерение арабов долгое время оставалось единственным в своем роде.
И только на рубеже XVI и XVII столетий голландский географ и исследователь Снеллиус придумал новый остроумный метод измерения расстояний - так называемую триангуляцию.
Представим себе, что нам нужно определить расстояние между двумя пунктами, очень далеко отстоящими друг от друга. Нельзя ли решить эту задачу не прямыми измерениями, а косвенным путем?
Где-нибудь, в подходящей местности, выберем произвольный отрезок - базис и как можно точнее определим его длину. Затем на базисе, как на основании, начнем строить треугольники с таким расчетом, чтобы в конце концов интересующие нас пункты оказались вершинами одного из них. Теперь задачу можно решить путем расчета, если известна длина базиса и углы построенных нами треугольников. Таким образом, задача измерения больших расстояний на местности свелась к построению базиса и определению соответствующих углов. Быстрое совершенствование измерительных приборов, и в частности создание специальных инструментов для угловых измерений, снабженных оптическими приспособлениями, сделало триангуляцию основным методом, позволяющим определять дуги меридианов и параллелей с высокой точностью. Впоследствии триангуляция стала основным методом составления географических карт. С ее помощью ученые определяют местоположение рек, озер, населенных пунктов и наносят их на координатную сетку. И здесь не обходится без помощи астрономии. Кто из вас не видел на местности характерные вышки, отдаленно напоминающие нефтяные? Это так называемые тригонометрические пункты - опорные точки триангуляционной сети. Координаты этих пунктов определяются с высокой степенью точности с помощью специальных астрономических наблюдений.
Но вернемся к фигуре нашей планеты.
Еще Исаак Ньютон в одном из своих сочинений теоретически обосновал сплющенность Земли у полюсов вследствие ее вращения вокруг собственной оси. Так началось изучение земного сфероида, фигуры, которая в сечении по параллелям дает окружности, а в сечении по меридианам - эллипсы.
Многочисленные исследования, осуществленные специальными экспедициями в различных районах земного шара, подтвердили справедливость ньютоновского предвидения: Земля представляет собой сфероид. Так было получено второе приближение к истинной форме нашей планеты. Второе, но далеко не последнее...
Еще в первой половине XIX столетия известные математики Гаусс и Бессель пришли к выводу, что вследствие неравномерного распределения масс в недрах Земли ее форма должна несколько отличаться от правильного сфероида. Правда, в то время никто не обратил на эти соображения серьезного внимания.
Однако прошло всего несколько лет, и обнаружилась странная вещь: градусных измерений, выполненных в различных частях Земли, накапливалось все больше и больше. На основе каждого из них можно было определить земной сфероид. Но, удивительное дело, результаты таких определений не совпадали между собой. Причина могла быть только одна: наша планета действительно не является правильным сфероидом.
Предстояло сделать новый шаг: обобщить результаты отдельных измерений и уточнить форму нашей планеты.
Эту задачу выполнил русский военный геодезист Шуберт.
В 1859 году он опубликовал работу, в которой доказывал, что Земля представляет собой трехосный эллипсоид, то есть такое тело, которое дает эллипсы в сечении как по меридианам, так и по параллелям.
Так было получено третье, еще более точное, приближение к истинной форме Земли.
Третье, по опять-таки не последнее. Уже давно стало ясно, что Земля, если учитывать все неровности ее поверхности, имеет столь сложную форму, что ее не выразить никакими, даже самыми сложными, математическими уравнениями. Поэтому решено было считать поверхностью Земли ее водную поверхность, мысленно продолженную под материками. Фигура, ограниченная такой поверхностью, получила название земного геоида.
К 1940 году в результате работ советских геодезистов, покрывших градусными измерениями около половины территории СССР, было произведено наиболее точное определение земного трехосного эллипсоида. По имени ученого, руководившего всеми работами, он получил название «эллипсоида Красовского».
Возможны ли дальнейшие уточнения? Конечно. Но для этого необходимо знать распределение масс в недрах Земли.
Но каким же образом проникнуть в земные недра? Оказывается, и эта задача решается «через» космос. Чтобы получить ответ на интересующий их вопрос, ученым не только не нужно «вгрызаться» в земные недра, но, совсем наоборот, необходимо подняться как можно выше. Речь идет об искусственных спутниках Земли. Именно они приходят нам на помощь.
Искусственный спутник представляет собой самостоятельное небесное тело, движение которого может быть рассчитано с большой точностью по законам небесной механики.
Однако вследствие неравномерного распределения масс в земных недрах спутник должен испытывать соответствующие отклонения от расчетной орбиты. Изучение этих отклонений позволяет решить интересующую нас задачу.
Искусственные спутники должны послужить также превосходными «геодезическими вышками». Засекая положение этих космических ориентиров из различных географических пунктов, можно с большой точностью определять расстояние между точками земной поверхности. Таким путем наконец удастся измерить точное расстояние между материками и выяснить, изменяется ли оно с течением времени.
 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam