Я тихо-мирно сидел на работе, пил чай, и тут мне внезапно пришлось иметь дело с моделью гравитационного поля Земли. Модель в итоге оказалась простой табличкой, в ячейках которой была записана, условно говоря, высота уровня моря (напрямую определяемая гравитационным полем планеты) в точках земной поверхности с заданной широтой и долготой. Поскольку я очень люблю рисовать всякие графики и картинки, я решил эту табличку визуализировать. Сделано это было стандартным методом: самому маленькому значению был поставлен в соответствие чёрный цвет, самому большому --- белый, а остальные высоты получили соответствующие градации серого.
Получилась такая картинка
Что-то здесь, безусловно, ожидаемо. (Я вообще в вопросах геодезии и географии разбираюсь мало, так что не исключено, что я в этом посте говорю глупости.) Там, где горы, там много массы, а гравитация массе пропорциональна, и потому туда «воды притянется больше», и уровень моря --- выше. На картинке хорошо видны белым Гималаи, Урал, Анды. Прослеживаются некоторые границы материков, что логично. Где граница моря тесно переплетена с сушей --- там всё размыто, а где берег круто уходит под воду --- там граница хорошо заметна.
Но что это, черт побери, за огромное чёрное пятно в Индии?!
Что особенно тут удивительного --- так это разброс высот. «Самый низкий» уровень моря отличается от «самого высокого» на 180 метров. Это высота здания примерно в сорок этажей.
Не знаю, на кого как, но на меня лично эта картинка произвела очень большое впечатление. Осторожно, лирика!
Чем дальше от детства --- тем меньше в нашей жизни простого и абсолютного и тем больше сложного и относительного. Термины «слева или справа», «горячо или холодно», «большой или маленький» относительны. Чем дальше в физику, тем больше мы понимаем, что понятия, которыми мы оперируем, на самом деле есть просто удобное описание для гораздо более сложных вещей. Температура, скажем, есть вовсе не степень «горячо—холодно». Это одно число, описывающее состояние и энергию систем из миллиардов частиц, причем далеко не всякой. Ещё есть, скажем, свет. На небе мы видим некоторые звёзды не «сейчас», а такими, какими они были миллиарды лет назад. Свет не спешит. Кроме того, не надо забывать про время. Скорость, с которой оно течёт, зависит от скорости, с которой ты передвигаешься. В чёрных дырах оно, по слухам, может вообще останавливаться.
В общем, градусник, лампочка и ходики могут породить много-много страшных мыслей, если, конечно, этого захотеть.
К чему это я? До недавнего времени я честно думал о «высоте над уровнем моря» как раз в духе «горячо — холодно» и особо об этом не задумывался. Я же видел море! Оно кажется довольно плоским, когда стоишь на берегу. По нему, правда, бегут волны, но по сравнению с глубиной моря высота волн --- ерунда. Еще бывают приливы и отливы, но почему-то они не вызывали у меня сомнений в абсолютности термина «высота над уровнем моря». Где-то прибыло --- значит, где-то убудет, и в среднем по больнице --- ноль. Я, правда, подозревал, что тут как-то замешано атмосферное давление, но никогда этим не интересовался. Короче говоря, я оказался совершенно не готов к тому, что термин «высота над уровнем моря» может варьироваться на 180 (это раза в три-четыре выше дома, в котором я живу!) метров в зависимости от того, где именно он был применён.
Кстати, придя домой, я нашёл аналогичную картинку в википедии --- гораздо более наглядную и симпатичную.
И, разумеется, я не могу обойтись без технических подробностей.
На фоне всего этого встаёт вопрос --- а что же такое, собственно, эта самая высота над уровнем моря? Что такое этот уровень? До сегодняшнего дня я (и мои домашние, как оказалось) думали, что это некая величина, определяющаяся эталонным способом некой авторитетной организацией типа обсерватории в Гринвиче. Ан нет. Это поверхность, которую приняла бы вода, если бы её просто вылили на (стационарную, возможно) Землю и дали устаканиться. Эта поверхность стала бы поверхностью уровня гравитационного поля планеты --- поле было постоянным на поверхности воды. Поскольку Земля не полностью однородна в смысле распределения массы, то и поверхность была бы не постоянной высоты. А еще Земля, во-первых, вертится, и, во-вторых, есть Солнце и Луна. Так что в смысле формы --- всё очень сложно.
На закономерный вопрос «А откуда же конкретные чиселки на картинках?» ответ прост. Высота поверхности отсчитана от некоторого эллипсоида с центром, совпадающим с центром масс Земли. Эллипсоид призван хорошо приближать Землю, но выбор его, разумеется, не однозначен.
А вообще, 180 метров на фоне радиуса в 6400 километров --- это такие копейки...
И никто пока не может объяснить мне, откуда взялся этот провал в Индии. Коллеги много обсуждали идею проведении там летней олимпиады. И вообще, не должны ли все крупные международные спортивные состязания вроде прыжков с шестом проводиться строго в одной географической зоне во избежание злоупотребления гравитационным полем?
Короче, истина где-то рядом.