1. Форма Земли

Как и всё в природе, Земля не остаётся неизменной, она развивается, изменяя со временем свой вид. Благодаря перемещениям больших масс вещества внутри Земли на её поверхности происходят постоянные изменения: поднимаются горы, опускается или поднимается морское дно и т. д. С другой стороны, ветер, вода, резкие изменения температуры разрушают неровности земной поверхности, сглаживают её. Так постепенно меняется лицо Земли.

Далеко не сразу пришли люди к этой простой и ясной для нас мысли. Долгое время учёные считали, что Земля неизменна. Такой взгляд поддерживала церковь. Согласно религии всё то, что мы видим на Земле, существует в неизменности со дня её сотворения.

Только немногие учёные-материалисты осмеливались выступать против этого учения церкви. Одним из них был великий русский учёный М. В. Ломоносов.

«И так напрасно многие думают, — писал он в своей работе „О слоях земных“, — что всё как видим, с начала творцом создано; будто не токмо горы, долы и воды, но и разные роды минералов произошли вместе со всем светом; и потому де не надобно исследовать причин, для чего они внутренними свойствами и положением мест разнятся. Таковые рассуждения весьма вредны приращению всех наук, следовательно и натуральному знанию шара земного… хотя оным умникам и легко быть Философами, выучась наизусть три слова: бог так сотворил».

Издавна людей интересовал вопрос о форме Земли. Если верить непосредственному зрительному впечатлению, Землю можно принять за обширную плоскость, на которую опирается вдали голубой свод неба. Кое-где на этой плоскости возвышаются горные цепи. Однако уже давно доказано, что земная поверхность везде выпукла.

Убедиться в выпуклости Земли можно, наблюдая, как скрываются или появляются высокие предметы на той линии, где небо как будто сходится с земной поверхностью, то-есть на линии горизонта.

На суше нелегко найти место, откуда была бы ясно видна вся линия горизонта. Холмы, леса, не говоря уже о горах, скрывают её от глаз. Иное дело на море: там линия горизонта отчётливо видна. Вот почему именно моряки первые заметили, что земная поверхность выпукла.

Приближаясь к берегу, моряки видели, что сперва показывались только верхушки гор, а по мере приближения к ним корабля горы как бы вырастали на глазах, пока, наконец, становилось видным их подножие.

Удаляясь от берега, моряки наблюдали обратное — горы как бы погружались в море: сперва исчезали из виду их подножие и строения на берегу, а затем скрывались из глаз и вершины гор.

Это на первый взгляд странное явление легко объясняется. Если бы Земля была плоской, горы не исчезали бы из виду, а лишь казались бы по мере удаления от них всё меньше. Их можно было бы видеть за сотни километров с такой же лёгкостью, как мы видим за сотни метров обыкновенные дома. В действительности же, когда гора скроется за горизонтом, её нельзя увидеть даже в самую сильную зрительную трубу.

Однако если подняться на башню или высокую береговую скалу, то скрывшийся за горизонтом корабль можно снова увидеть.

Взбираясь на вершины гор или высокие деревья, мы замечаем, что горизонт как бы расширяется.

Расширение горизонта — одно из доказательств выпуклости земной поверхности; если бы Земля была плоской, этого явления не наблюдалось бы.

Другим доказательством выпуклости земной поверхности служит появление над горизонтом новых звёзд при далёких переездах вдоль меридиана, т. е. в направлении на юг, а также изменение высоты Полярной звезды над горизонтом.

Приехав, например, из Москвы в Крым или на Кавказ, можно убедиться, что там Полярная звезда стоит ниже над горизонтом, чем в Москве, а в южной части неба видны звёзды, невидимые в Москве.

Такие наблюдения убедили людей, что земная поверхность везде — на суше и на море — выпуклая, а не плоская.

Видимое суточное движение Солнца и Луны привело людей к другому важному открытию.

Ошибочно считая, что Солнце действительно обходит в течение суток вокруг Земли, учёные древности сперва придумывали разные «коридоры» в Земле, по которым будто бы Солнце проходит ночью, а затем пришли к правильному выводу, что Земля совершенно изолирована в пространстве.

Так неверное представление о движении Солнца вокруг Земли натолкнуло на правильную мысль об изолированном положении её в пространстве.

Тогда учёные древности стали строить догадки о форме Земли. Может быть Земля похожа на выпуклый щит? Так думали некоторые древние народы, которые представляли себе Землю в виде щита, лежащего на трёх слонах, стоящих на черепахе.

Или, может быть, Земля имеет форму куба? Некоторые полагали, что она похожа на невысокий пень спиленного дерева, на плоской поверхности которого и живут люди.

Но вид тени Земли убедил греческих учёных, что Земля шарообразна.

Как можно увидеть тень Земли? Оказывается, это возможно в тех случаях, когда тень Земли падает на Луну. Бывает это во время полнолуния, когда Земля находится между Солнцем и Луной. Освещаемая Солнцем, она отбрасывает в пространство тень, которая и может упасть на Луну. Тогда мы наблюдаем полное или частное лунное затмение (рис. 1).

Рис. 1. Схема показывает, как происходят лунные затмения.

Лунные затмения — явление довольно частое в природе. Многим приходилось видеть, как земная тень надвигается на светлый диск полной Луны. Край земной тени всегда круглый — такой же круглый, как, скажем, у тени, падающей от апельсина на стену. Ясно, что такую тень может отбрасывать только шарообразное тело.

Учёным, наблюдавшим лунное затмение, стало ясно, что Земля — шар. Однако люди долго не могли свыкнуться с этой мыслью. Не только в древности, но и в средние века большинство людей считало Землю плоской поверхностью, на которую опирается небесный свод.

Такой взгляд усиленно поддерживался церковниками.

Особенно упорно и непримиримо выступала против учения о шарообразности Земли католическая церковь. Наука о Земле объявлялась ересью, учёные подвергались всевозможным преследованиям, их книги запрещались и уничтожались.

Однако с течением времени научные данные о Земле получали всё большее подтверждение. Сама жизнь требовала изучения Земли. Развивалось торговое мореплавание. Испанские и португальские моряки открыли путь в Индию. Начались поиски нового, более короткого пути в эту страну. Возникла мысль плыть туда, не огибая материк Африки, а прямо на запад вокруг земного шара.

Первое кругосветное путешествие не удалось. Предпринявший его в конце XV века Христофор Колумб встретил американский материк, преградивший ему путь.

В начале XVI века в кругосветное путешествие отправился от берегов Испании другой мореплаватель — Фернандо Магеллан.

Плывя всё время на запад, он пересёк Атлантический океан, обогнул Южную Америку через пролив, названный впоследствии его именем, и вышел в Тихий океан.

После смерти Магеллана в 1521 году последний оставшийся от его эскадры корабль, продолжая путь на запад, пересёк Индийский океан и в 1522 году вышел к мысу Доброй Надежды на южной оконечности Африки.

Так, плывя в одном направлении, всё дальше на запад, и обогнув мыс Доброй Надежды, корабль вышел опять в Атлантический океан, то-есть совершил плавание вокруг земного шара.

После путешествия Магеллана стало очевидным, что Земля — шарообразное тело. Библейское представление о Земле, как «фундаменте» вселенной, было окончательно опровергнуто.

Правда, кругосветное путешествие ещё не доказывало, что Земля — шар. Ведь если бы она имела форму, подобную, скажем, огурцу, то также можно было бы объехать вокруг неё. Однако в том, что Земля по своей форме близка к шару, нас убеждает ещё одно наблюдение — круговая линия горизонта.

Если бы Земля не была по своей форме близка к шару, мы не могли бы наблюдать горизонт в виде правильного круга. Поэтому долгое время учёные и считали Землю совершенно правильным шаром, конечно, пренебрегая неровностями гор и впадин дна морей и океанов.

Шарообразность Земли позволяла сравнительно легко измерить и её величину.

С развитием торгового мореплавания, особенно после первого кругосветного путешествия, определение величины земного шара получило практическое значение. Чтобы пуститься в кругосветное плавание, нужно знать, сколько времени оно продолжится. От этого зависит, какое количество продовольствия и разных материалов необходимо взять с собой.