Капли девонского дождя

От теории к практике

Рассказывают, древнегреческому философу Фалесу Милетскому во время его пребывания в Египте предложили измерить высоту пирамиды Хеопса. Сложная задача. Вдобавок ученый был слишком стар, чтобы карабкаться по камням, и не имел при себе никаких измерительных инструментов.

Мудрец нашел выход.

Он веревкой измерил свой рост и очертил вокруг себя круг этим радиусом. Встал в центре круга.

Вечерело. Солнце клонилось к горизонту. Длиннее становились тени. Когда тень Фалеса коснулась черты круга, Фалес подошел к тени пирамиды и отметил на земле положение ее макушки. В тот момент, когда тень мудреца сделалась равной его росту, тень пирамиды тоже сравнялась с ее высотой. Чтобы узнать высоту пирамиды, оставалось лишь измерить полную длину ее тени от макушки до середины основания.

Так теоретические познания помогли решить практическую задачу.

…В Вавилоне был сооружен канал Хабар, соединяющий реки Тигр и Евфрат, а в городе Ниппуре — водопровод.

В Индии пять тысяч лет назад строились города с четкой, правильной планировкой.

В долине Нила египтяне издавна строят каналы и разветвленные оросительные системы.

Воздвигались в разных странах величественные храмы. О знаменитой Вавилонской башне создавались легенды. Александрийский маяк — другое чудо света — возносился на стометровую высоту.

Все эти сооружения нельзя было создать без помощи опытных землемеров. Чтобы построить канал, необходимо знать уклон местности (ведь вода течет лишь под уклон). Для больших зданий надо уметь точно переносить их с чертежей «на натуру», отмерять прямые углы.

В практической работе редко требуются сведения о всей Земле целиком. Куда важнее знать о ее частях, уметь измерять различные предметы и территории.

Несколько тысяч лет назад людям, объединившимся в первые государства, понадобилось измерять земельные владение, планировать города, находить кратчайшие пути между ними, делить землю на участки равной площади.

Так родилась геометрия — «землемерие» — умение измерять поверхность Земли.

Вскоре оказалось, что правила геометрии применимы не только к Земле.

С помощью их можно вычислять размеры удаленных или очень крупных предметов, проектировать здания, определять положения звезд на небе, кроить одежду, строить корабли.

Геометрия превратилась в науку абстрактную, общую для многих отраслей знаний. Она стала одним из разделов математики. От прежних времен сохранилось лишь ее название.

Из геометрии выделилась новая наука — геодезия.

«Геодезия» по-русски значит «землеразделение».

Название не совсем точное.

Геодезисты не только «разделяют» поверхность нашей планеты, изучая отдельные ее участки.

Они исследуют планету целиком, как единое космическое тело. Они изучают форму Земли.

Важный раздел геодезии — картография — посвящен изображению поверхности Земли на планах, картах и глобусах.

А топография (или низшая геодезия) занимается составлением планов отдельных территорий.

Конечно, в прежние времена геодезия не походила на нынешнюю: формулы сложные не употреблялись, карты создавались «на глазок» и приборов точных не было.

Однако некоторые геодезические приборы появились очень давно. Например, компас. До сих пор он ничуть не устарел.

Часто считают, что компас показывает направление к северному полюсу.

На самом же деле стрелка его повернута к северному магнитному полюсу, который располагается западнее Гренландии.

Угол, который образует стрелка компаса с направлением к географическому полюсу, где пересекаются все меридианы, называется магнитным склонением. Угол этот различен для разных мест Земли. На любой топографической карте нанесены не только параллели и меридианы, но указана и величина магнитного склонения.

Знание основ топографии помогает работать с картами и ориентироваться на местности. Имея компас и зная направление (азимут), не собьешься с пути ни ночью, ни в непогоду.

То там, то сям торчат на равнинах высокие (до 30 метров и более) ажурные вышки. Они называются сигналами. Вышки поменьше — пирамидами. Расставлены они по всей Земле. Это — геодезические посты. На них не увидишь дозорных. Геодезисты не забираются на них, чтобы окинуть взглядом окрестности и зарисовать их с натуры.

Есть поговорка: «танцевать от печки». Сигнал и пирамиды — «печки», от которых начинают «танцевать» изыскатели.

Каждая из вышек отмечена на картах и занесена в специальные книги.

Точнейшим образом с помощью астрономических наблюдений определены координаты центра вышки и ее высота над уровнем моря.

Геодезист может спокойно ехать на работу даже в незнакомый район. Найдя сигнал или пирамиду, он может определить местоположение и высоту над уровнем моря любого объекта.

Фотографии богини

В 1792 году при осмотре руин города Тмутороканя (ныне Тамань) была обнаружена двухметровая каменная плита. На ней была высечена древнеславянская надпись:

«В лето 6576… Глеб князь мерил море по леду от Тмутороканя до Крчева 14 тысяч сажен».

То есть в 1068 году было измерено расстояние от Тамани до Керчи по Керченскому проливу.

Люди, рискуя жизнью, двадцать два с половиной километра прошли, отмеряя сажени, по ненадежному льду.

Сейчас топографам куда легче: они смотрят на мир (во время работы) сквозь холодные окуляры инструментов: теодолитов, нивелиров, кипрегелей. Они напоминают астрономов, прильнувших к телескопам. Только геодезические инструменты меньше астрономических и направлены не в небеса, а на Землю.

Теперь можно даже составлять точные карты любой местности — непролазных джунглей, недоступных вершин, — не покидая своих рабочих кабинетов. В этом помогает современная техника.

Давно прошло то время, когда лишь именитые или богатые люди могли заказывать собственные портреты.

Появились фотоаппараты.

Приобрести собственный портрет стало доступно каждому.

Фотография пригодилась не только в быту, но и в науке.

Не обошла она и геодезию с картографией.

Вместо того чтобы зарисовывать Землю, можно сфотографировать ее с большой высоты. Получится точнейшая фотокарта местности.

Такой способ составления карт называется аэрофотосъемкой.

Но у фотоаппарата есть серьезный недостаток: он одноглаз, как циклоп.

А если глядишь одним глазом, мир кажется плоским, неживым.

Но и эту беду преодолели.

Фотосъемку стали проводить двумя фотоаппаратами одновременно.

Расстояние между объективами аппаратов сделали равным расстоянию между глазами человека — около шести сантиметров.

Стал фотоаппарат глядеть на мир двумя глазами. Как человек.

На специальных приборах — стереометрах — можно разглядывать сразу два аэрофотоснимка, снятых одновременно. Левый глаз глядит на снимок левого аппарата, правый — правого. В нашем воображении два снимка сливаются воедино. И получается стереоскопический эффект. Горы видятся объемными. Между ними в тенистых ущельях петляют ручьи и реки. Словно смотришь не на плоские копии, а на саму Землю с самолета.

Удивительное зрелище!

По аэрофотоснимкам составляются топографические карты.

И не только топографические.

Для геологов и географов аэрофотоснимки — замечательное подспорье.

На них четко выделяются не только дороги, тропинки, реки, леса, болота. Опытный глаз отметит изломы и складки, границы слоев и даже состав горных пород (конечно, ориентировочно).

Подобная работа называется дешифровкой аэрофотоснимка.

Прежде чем отправиться в геологическую экспедицию, тщательно геолог изучает облик местности, которую ему придется исследовать, дешифрирует аэрофотоснимки.

А потом, блуждая в безлюдной тундре или среди таежных буреломов, он много раз будет останавливаться, доставать из полевой сумки топографическую карту и аэрофотоснимки, отмечая на них свой путь и свои наблюдения о залегании горных пород.

В геологических поисках невозможно обойтись без хорошей топографической карты.

Свойства, строение и историю планеты Земля вряд ли можно изучить, не имея точных сведений о ее форме и характере ее поверхности.

Для разрешения некоторых геологических проблем геодезические измерения могут сыграть решающую роль. Например, в вопросе о движении материковых глыб (Северной и Южной Америк, Австралии).

До сих пор никак не удается с достаточной точностью установить положение этих континентов на поверхности планеты и затем, повторными замерами, определить, изменяются ли расстояния между ними или остаются постоянными.

И до тех пор, пока не удастся произвести эти геодезические измерения, спор о движении материков (о нем пойдет у нас речь в четвертой главе) вряд ли будет разрешен.

Многое еще можно сказать о значении геодезии и топографии.

В наши дни без их помощи не обходятся ни одна более или менее значительная стройка, ни одна проектируемая трасса, ни одно из мероприятий по преобразованию природы…

Глава 2

Сферы хрустальные

Отсюда ввысь стремлюсь я, полон веры,

Кристалл небес мне не преграда боле,

Рассекши их, подъемлюсь в бесконечность.

И между тем, как все в другие сферы

Я проникаю сквозь эфира поле,

Внизу — другим — я оставляю Млечность. Джордано Бруно, 1584.

От протоплазмы до ихтиозавров,

От дикаря, с оружьем из кремня,

До гордых храмов, дремлющих меж лавров,

От первого пророка до меня —

Мы были узники на шаре скромном,

И сколько раз в бессчетной смене лет

Упорный взор земли в просторе темном

Следил с тоской движения планет. В. Брюсов

Мелодии небесных сфер

Для очень маленьких детей главное в игрушке — ее внешность. Они радуются ярким краскам и причудливым фигурам. Они могут без устали трещать погремушкой, не заботясь ни о чем на свете.

Дети постарше — вдумчивые исследователи. Их занимает важный вопрос: что же скрыто внутри куклы? Какая сила движет заводной автомобиль?

Во всем так: при первом знакомстве примечаешь внешний вид, а там настает черед заинтересоваться содержанием.

Глобус похож на футбольный мяч. Он пуст внутри. Словно нет у Земли атмосферы и глубоких недр.

Воздух прозрачен и потому не виден. Земная твердь непрозрачна, и потому мы видим лишь ее поверхность.

С давних пор стремился человек постичь, как устроены Земля и небо, из чего они состоят.

Инки, «дети Солнца», древние обитатели Центральной Америки, единство мироздания олицетворяли в Ометеотле — вездесущем:

«Мать богов, отец богов, старый бог, распростертый в центре земли, заключенный в бирюзовую темницу. Ты, который находишься в водах цвета голубой птицы, тот, который скрыт облаками. Старый бог, который живет среди теней из мира мертвых, властелин огня и года».