В погоне за Солнцем - Ричард Коэн

После этих колоссов перейти к приливам – это, конечно, значительное снижение калибра, хотя приливы в заливе Фанди (Новая Шотландия, Канада) опускаются и поднимаются дважды в день на высоту до 18 м. Общая энергия волн, разбивающихся о мировые побережья, превышает 2 трлн ватт, ее достаточно для обеспечения суточного потребления 200–300 млрд домохозяйств – в сто раз больше, чем насчитывается во всем мире.

Многие видят причину приливов в одной Луне, но, как и во многих других случаях, нельзя игнорировать Солнце. В английском слово tide, “прилив” (от германского корня tid со значением “временной интервал” или “точка”, ничего водяного или морского), имеет два значения. Первое – одновременное изменение уровня моря вдоль всего берега, которое зависит от топографии береговой линии и от прибрежных течений; второе – деформация суши и воды под воздействием притяжения Луны и Солнца. Солнце, которое находится в четыреста раз дальше от Земли, но зато массивнее в 30 млн раз, чем Луна, притягивает в сто семьдесят восемь раз сильнее. Но поскольку приливы зависят не только от силы гравитации, но и от ее неоднородности, вклад Луны в приливную энергию Земли составляет 56 %, а Солнца – 44 %, что тоже очень много.

Когда Земля максимально приближена к Солнцу, а Луна – к Земле (так называемая точка перигея), их притяжение максимально и вызывает самый высокий прилив; когда Земля, напротив, максимально удалена (точка апогея), приливная амплитуда минимальна. В новолуние, когда Солнце, Луна и Земля находятся на одной линии (сизигия – мечта игрока в скрэббл), притяжение Солнца и Луны действует в одном направлении, складываясь и усиливая прилив и углубляя отлив.

Приливной цикл составляет 24 ч 50 мин, за это время большинство берегов Земли испытают по два прилива и отлива. Впрочем, в зависимости от местных условий: в некоторых местах прилив вообще незаметен, а в других пик прилива отстает от достижения Луной наивысшей точки на несколько часов. Можно представить себе положение бретонской дамы в “Кентерберийских рассказах” Чосера, которая пообещала отдать свое сердце пламенному воздыхателю, когда в море исчезнут скалы. Бросив взгляд с берега, она обнаруживает, что скал не видно. Счастливым для замужней дамы образом ее поклонник проявляет рыцарское благородство и не требует от нее соблюдения слова.

Приливы были поводом для различных домыслов на протяжении тысячелетий (хотя старейшая из сохранившихся приливных таблиц, рассчитанная для Лондонского моста, датируется только XII веком). Опыт римлян, как правило сталкивавшихся только со спокойным Средиземным морем, был невелик, и Цезарь описывает, как его экспедиционные силы дважды заплатили большую цену за незнание во время вторжения в Англию со стороны Дуврского побережья. Греки писали о “морских движениях”, но до Кеплера (Astronomia Nova, 1609) и Галилея (“Диалог”, 1632) согласованных попыток объяснения этого явления не предпринималось. Первая хорошо документированная версия принадлежала Ньютону (1687), но главным текстом на эту тему вплоть до XIX века оставалась “Небесная механика” Лапласа (1799). Затем последовали прекрасные описания приливной механики от двух замечательных британских ученых – сэра Уильяма Томсона (1824–1907) и сэра Джорджа Дарвина (1845–1912), пятого отпрыска Чарльза Дарвина^[567].

Томсон был одним из первых в блестящей плеяде ученых XIX века (его похоронили рядом с Ньютоном в Вестминстерском аббатстве). В 1882 году он доложил Британской научной ассоциации об устройстве механизма приливов. “Если бы меня спросили, что я имею в виду, когда говорю о приливах, – начал он свою речь, – мне было бы очень сложно ответить… Дело в том, что моряки в море говорят о приливе как о горизонтальном движении воды, а для обитателей суши или моряков в порту это вертикальное движение”. Он сделал выбор в пользу “морского” понятия, “потому что перед тем, как где-либо возникает подъем или падение воды, она должна прийти откуда-то, а вода не может переместиться из одного места в другое без горизонтального или почти горизонтального движения”^[568].

Зачастую то, что мы видим, – это скорее “волны, вызванные ветром, нежели настоящий прилив”, но есть и другой подъем (и падение), вызванный напрямую солнечным теплом, которое воздействует на атмосферное давление: когда показания барометра высоки, на воду сильнее действует воздушное давление; напротив, она поднимается, когда давление падает. Это управляемое Солнцем давление действует и на землю, но из-за большей жесткости континентов эффект гормаздо слабее. Но даже и в этом случае, объяснял Томсон, с приливами и отливами целые участки континентов могут подниматься и опускаться на высоту 30 см (мы не отдаем себе в этом отчета, поскольку опускается и поднимается все вокруг). Озера, бассейны, ванны, чашки кофе и даже человеческий желудок не проявляют никаких признаком подъема или падения, тем не менее приливы способны удивить: например, приливное трение увеличивает земной день на 1,6 мс в столетие, а сами приливы вытягивают наши тела, делая нас выше^[569].

Свое первое образование сэр Джордж Дарвин получал, находясь рядом с отцом, и, хотя он стал юристом, все шло к тому, чтобы он повернулся лицом к науке. В 1898 году он опубликовал “Приливы и родственные им явления в Солнечной системе”, научный бестселлер того времени, а позже написал большую статью о приливах для одиннадцатого издания Encyclopedia Britannica. Томсон (или лорд Кельвин – он стал первым ученым, получившим титул) рассматривал Землю как несжимаемую сферу, на форму которой не оказывает влияния ни солнечное, ни лунное притяжение. Дарвин же представлял себе нашу планету как покрытую жидкой корой, чувствительной к воздействию Солнца и Луны (он любил говорить, что монета в один фунт в Эдинбурге немного тяжелее такой же монеты в Лондоне, потому что она немного ближе к центру Земли). Ученый вычислил, что в отдаленном прошлом Земля вращалась гораздо быстрее, а Луна была ближе^[570].