Однако и такое определение длины земной окружности было неточным. Ведь дорога, по которой шли астрономы, не была совершенно гладкой.
Лишь в XVII веке был найден способ точного измерения дуг меридиана. Этот способ заключался в том, что вдоль дуги меридиана, по обе стороны от нее, выбирают ряд таких пунктов, чтобы из каждого было видно не менее двух других. Если мысленно соединить эти пункты линиями, то получится сеть треугольников, покрывающая дугу меридиана (рис. 3).
Рис. 3. Определив величину углов треугольников и длину базиса, можно вычислить все стороны воображаемых треугольников и длину дуги меридиана АЖ.
Зная длину сторон и величину углов этих треугольников, можно вычислить и длину дуги меридиана.
Измерение углов этих треугольников не представляет затруднений. Их измеряют очень точно угломерным инструментом.
Более трудная задача — измерение длины сторон треугольников На учёные и здесь нашли выход. Измеряется только одна из самых коротких сторон какого-либо треугольника на ровной местности, так называемый «базис», связанный с сетью треугольников. Длина остальных сторон просто вычисляется.
После этого определяется вычислением и длина дуги меридиана. Таким способом можно измерять с большой точностью даже очень длинные дуги Этот способ получил название триангуляции.
Измерение дуг меридиана позволило найти неизменную единицу длины, за которую была принята одна десятимиллионная часть четверти меридиана, проходящего через Париж. Эта единица была названа метром.
Градусное измерение для определения длины метра было предпринято в 90-х годах XVIII века по распоряжению французского революционного правительства.
Полевые работы велись в разгар революции и последовавших после неё войн. Всеми работами руководил известный французский астроном Деламбр. Во время этих работ пришлось преодолеть множество трудностей. Была измерена дуга парижского меридиана от Дюнкерка на севере до острова Форментеры на юге.
Этим измерением и была определена длина одной десятимиллионной четверти парижского меридиана.
Образец метра был изготовлен в нескольких экземплярах, которые хранятся в странах, принявших метрическую систему мер.
В XIX веке, пользуясь таким способом, русские учёные измерили очень длинную дугу меридиана.
К концу XVIII века в России началось составление географических карт, основой которых служит триангуляционная сеть. Другими словами, чтобы нанести на карту положение рек, озёр, селений, лесов и других объектов, нужно предварительно покрыть снимаемую местность сетью треугольников. Такая работа и велась широко в конце XVIII и в начале XIX веков в России. Триангуляционная сеть позволяла измерить длинную дугу меридиана.
Мысль о таком измерении возникла у известного русского астронома В. Я. Струве, работавшего в 1813 году на обсерватории в г. Юрьеве (ныне Тарту, Эстонской ССР).
Этому учёному было предложено сделать триангуляционную съёмку Эстонии. Работа по съёмке была закончена в течение 1816–1819 годов.
Позднее триангуляционная съёмка была продолжена Струве до острова Гогланда в Финском заливе и далее на север до Торнео. Одновременно с этим такая же съёмка производилась и к югу от Эстонии — вплоть до Дуная, Связав эти съёмки, можно было определить дугу меридиана длиной более 20 градусов. Это и было сделано.
Позднее измеренную дугу меридиана удалось ещё удлинить, соединив сделанную съёмку с триангуляцией, произведённой от Торнео до берегов Баренцова моря.
Всё измерение дуги от Баренцова моря до Дуная было завершено в 1855 году. На концах этой дуги, заключающей более 25 градусов, были установлены гранитные столбы и чугунные призмы на каменном фундаменте, увековечившие память о гигантской работе, проделанной русскими учёными по определению размеров Земли. Это измерение дуги меридиана было одним из точнейших в мире.
Однако, как мы уже говорили, Земля — не вполне правильный шар. К такому выводу учёные пришли не на основании измерений градуса меридиана. Их навело на эту мысль вращение Земли.
3. Сжатие Земли
До XVI века учёные принимали кажущееся суточное движение Луны, Солнца и звёзд за действительное.
Многим из вас, вероятно, приходилось замечать, что в течение вечера созвездия в северной части неба поворачиваются вокруг Полярной звезды (точнее вокруг точки неба, которая лежит невдалеке от неё и называется полюсом мира).
Если бы звёзды были видны и днём, то мы могли бы наблюдать, что они совершают в течение суток на небе полный круг.
Чем дальше звёзды от полюса мира, тем больший круг они описывают. Если звезда очень далека от него, то часть её кругового пути проходит под горизонтом, то-есть она, как и Солнце, восходит, движется дугообразно по небу и потом заходит.
Но при этом расположение звёзд относительно друг друга не меняется, как будто они прикреплены к небу.
Если проследить в течение ночи за движением звёзд, то вам покажется, что весь небесный свод вращается целиком вокруг оси, упирающейся в Полярную звезду и проходящей через Землю.
Так в древности и думали греческие учёные. Видимое суточное движение звёзд они приписывали вращению «небесной сферы», как называли они видимый небесный свод, считая его внутренней поверхностью твёрдого полого шара — сферы.
Древние греческие учёные не представляли себе, чтобы небесные тела — Луна, Солнце и планеты — могли двигаться в пространстве по круговым путям. Поэтому они объясняли суточное движение Луны, Солнца и планет тем, будто эти тела прикреплены к особым сферам.
Особые сферы понадобились потому, что Луна, Солнце и планеты передвигаются между звёздами и поэтому их нельзя было считать прикреплёнными к звёздной сфере. Однако, объясняя движение небесных тел вращением сфер, нельзя было предсказывать вперёд положение на небе Луны, Солнца и планет.
Позднее, во II веке н. э., греческий астроном Клавдий Птоломей предложил чисто геометрическую схему движения небесных тел. Он считал, что каждая планета движется по кругу, центр которого, в свою очередь, совершает круговой путь вокруг Земли.
С помощью такого представления уже можно было вычислять движения планет среди звёзд. Однако нельзя было понять, почему же планета может двигаться вокруг воображаемой точки в пространстве, а эта воображаемая точка — двигаться вокруг Земли?
Не удивительно, что испанский король Альфонс X, любитель-астроном, живший в XIII веке, сказал, что если бы бог спросил его совета, то мир был бы устроен проще.
Эта фраза стоила Альфонсу престола, так как система Птоломея поддерживалась католической церковью, а церковь пользовалась в средние века огромным влиянием.
Согласно «священному писанию», т. е. тому, что написано в древних религиозных книгах, наша Земля — это центр всей вселенной, она не движется вокруг Солнца, а находится в неподвижности. Система Птоломея не противоречила этим взглядам.
Но вот в XVI веке знаменитый польский учёный Николай Коперник доказал, что мир действительно устроен гораздо проще, чем его себе представляют. Сложным же он казался потому, что люди принимали кажущееся движение небесных светил за действительное.
Земля вращается вокруг воображаемой оси, совершая полный оборот в течение суток. Находясь на ней, мы видим, как из-за выпуклости земной поверхности показывается Солнце. Тогда мы говорим, что оно «взошло».
Находясь на вращающейся Земле, мы сами движемся, а нам кажется, что Солнце катится по небу.
Самого вращения Земли мы не замечаем так же, как не чувствуем движения плавно идущего по спокойному морю судна, находясь в его каюте. Именно это сравнение приводил в XVII веке знаменитый итальянский учёный Галилей, защищая учение Коперника о вращении Земли.
Новое учение Коперника о солнечной системе явилось одним из величайших научных открытий. Оно опровергало всё старое мировоззрение, подрывало религиозное учение о Земле и небе. Ф. Энгельс писал, что издание бессмертного творения Коперника было вызовом «церковному авторитету в вопросах природы».