Правда ли, что Земля имеет форму шара? Вопрос о форме земного «шара» не так-то прост. Идея о шарообразности Земли известна со времен Древней Греции. Ньютон предположил, что Земля сплюснута у полюсов из-за вращения и возникающей центробежной силы. Действительно, Земля – это сплюснутый шар (то есть эллипсоид): на полюсах до центра Земли ближе на 21 километр, чем на экваторе.

Из-за этого дно моря на Северном полюсе ближе к центру Земли, чем дно Марианской впадины, а вершина вулкана Чимболасо, расположенного в Эквадоре почти на экваторе, дальше от центра Земли, чем вершина Эвереста.

Рис. 30.Геоид Земли

А теперь представим, что вся Земля покрыта неподвижным океаном. Плотность внутреннего строения Земли неоднородна, из-за этого в каких-то точках на поверхности сила тяжести немного больше, в каких-то – немного меньше. По этой причине планета, полностью покрытая неподвижным океаном, приняла бы отражающую эти неоднородности форму: там, где внутреннее строение Земли менее плотное и сила тяжести меньше, уровень океана образовал бы впадину, в местах с более плотными недрами в океане было бы возвышение. Например, крупная подводная гора обладает огромной массой и искажает гравитационное поле Земли, она как бы притягивает к себе океанскую воду. В результате над подводными горами на поверхности океана формируются возвышения, а над подводными желобами – впадины. Именно по этому принципу и работает связь между спутниковой гравиметрией и альтиметрией и определением рельефа морского дна. Насколько велики были эти возвышения и впадины, то есть насколько такая форма (она называется геоид) отличалась бы по высоте от эллипсоида? Не больше, чем на 100 метров, что сильно меньше и сплюснутости Земли, и размеров гор и впадин.

Итак, есть понятная концепция реальной Земли как сплюснутого шара, или эллипсоида. Зачем же изобретать какой-то непонятный геоид, какую-то гипотетическую Землю, покрытую неподвижным океаном? Еще и почти неотличимую по форме (с разницей меньше 100 метров) от понятного эллипсоида. Ответ таков: виртуальный геоид оказался совершенно необходим для создания точной космической навигации. Спутники летают вокруг Земли благодаря силе тяжести, и неоднородность силы тяжести на поверхности Земли влияет на расстояние между спутниками и Землей. Геоид позволяет учитывать эти неоднородности, правильно рассчитывать высоту спутников и точно вычислять координаты объектов на Земле.

Из-за геоида и спутниковой навигации Гринвичский меридиан полвека назад сбежал из Гринвичской обсерватории. В конце XIX века было проведено несколько конференций для выбора положения нулевого меридиана, и это почетное право досталось Гринвичской обсерватории. Линия меридиана прошла через ось одного из телескопов на территории обсерватории. Кстати, в обмен на привилегию иметь нулевой меридиан в своей национальной обсерватории Великобритания перешла на общеевропейскую метрическую систему. Среднее солнечное время, рассчитанное для этой точки Гринвичского меридиана, было зафиксировано как отсчетное время для всех мировых часов и для расчета долготы, исходя из того, что Земля – эллипсоид.

Прошло почти сто лет, человечество создало космическую навигацию, координаты стали рассчитывать не по эллипсоиду, а по геоиду. В точке Гринвичского меридиана среднее солнечное время в конце XIX века рассчитали на поверхности суши. Оказалось, что для целей космической навигации его нужно было рассчитать на поверхности геоида, который на 50 метров выше. Рассчитанное среднее время, которым к тому моменту уже почти сто лет пользовался весь обитаемый мир, из-за этого стало соответствовать не Гринвичскому меридиану, а точке в 100 метрах к востоку от него. Встал выбор: либо время сдвигать, либо меридиан.

Проще, конечно, оказалось подвинуть меридиан, ведь общемировой сдвиг времени вызвал бы очень большие проблемы. Перемещение нулевого меридиана прошло на удивление незаметно для широкой общественности. Только в 2015 году ученые обратили внимание на странный эффект сбежавшего меридиана и разобрались в его причинах. Удивительно, как долго этот алмаз лежал незаметным в пыли на многолюдной дороге! Раньше туристы в Гринвичской обсерватории едва ли сверялись с GPS, ведь возможность посмотреть свою координату в GPS появилась совсем недавно – с широким распространением смартфонов. А сейчас даже если сверяются и видят, что на экране не 0°0’0’’, а 0°0’5’’, то не придают этому значения. Я тоже однажды был в Гринвичской обсерватории (знаковое место для любого географа!) и увидел на телефоне, что нулевой меридиан где-то в стороне. Мне даже в голову не пришло выяснять причину этого разночтения! Правда, пришло в голову найти место, где телефон показывает 0°0’0’’: это оказалась абсолютно пустая и нетронутая лужайка в стороне от толп туристов у Гринвичской обсерватории.