В 1672 году французский астроном Жан Рише отправился в экспедицию в Южную Америку, в Кайенну, для наблюдения за Марсом. С собой он взял высокоточные астрономические часы с секундным маятником, проверенные в Париже.
Неожиданная аномалия
К удивлению учёного, вблизи экватора часы начали заметно отставать. Рише был вынужден укоротить маятник, чтобы скорректировать их ход. Однако по возвращении в Париж его ждал новый сюрприз: теперь эти же часы стали сильно спешить. Такое поведение маятника поставило научное сообщество в тупик.
Первые гипотезы
Опытные члены Парижской академии наук, выслушав доклад Рише, предположили, что причиной отставания стала тропическая жара. По их мнению, высокая температура привела к тепловому расширению маятника, увеличив его длину и замедлив колебания, что и вызвало отставание часов.
Смелое опровержение Ньютона
С этой точкой зрения не согласился молодой учёный из Англии — Исаак Ньютон. Он заявил, что дело не в температуре, а в фундаментальном свойстве нашей планеты — силе тяготения. Ньютон утверждал, что Земля имеет форму не идеального шара, а сплюснутого у полюсов эллипсоида (сфероида).
Научное объяснение явления
Согласно теории Ньютона, на экваторе предмет находится дальше от центра Земли, чем на полюсах. Это расстояние, а также действие центробежной силы от вращения планеты, ослабляет силу притяжения. В результате вес любого тела на экваторе примерно на 1/190 меньше, чем на полюсе. Ослабленная гравитация уменьшает и ускорение свободного падения, что напрямую влияет на период колебаний маятника: он качается медленнее, и часы отстают. Ньютон даже рассчитал, что экваториальный радиус Земли должен быть примерно на 1/230 длиннее полярного.
Ожесточённый научный спор
Однако авторитетные парижские академики, долгое время отстаивавшие идею шарообразной Земли, отвергли доводы Ньютона. В противовес его теории они выдвинули собственную, утверждая, что планета, наоборот, вытянута вдоль оси вращения, напоминая лимон. Этот спор вышел за рамки науки и стал предметом обсуждения в светских салонах, где даже звучали националистические аргументы против «иностранной» фигуры Земли от английского учёного.
Как найти истину? Градусные измерения
Спор о форме Земли длился почти полвека. Разрешить его могли только точные измерения. Ключом к истине стали так называемые градусные измерения. Дело в том, что кривизна поверхности у шара везде одинакова, и градусы меридиана (дуги в 1°) имеют равную длину. У эллипсоида, сплюснутого у полюсов, кривизна разная: больше на экваторе и меньше у полюсов. Следовательно, длина одного градуса меридиана будет различаться в зависимости от широты: короче на экваторе и длиннее ближе к полюсам. У вытянутой же фигуры всё было бы наоборот.
Таким образом, только тщательное сравнение длины градусов меридиана в экваториальных и приполярных регионах могло дать окончательный ответ на вопрос о реальной форме нашей планеты.