Форма на Земята. Планета Земя

28.03.2019

Нашата планета е една от 9-те, които се въртят около слънцето. Още в древността се появиха първите идеи за формата и размера на Земята.

форма и размер на земята

Как се променят идеите за формата на Земята?

Древните мислители (Аристотел - 3 век пр. Хр. Е., Питагор - 5 век пр. Хр. Е. и др.) Преди много векове изразиха идеята, че нашата планета има сферична форма. Аристотел (на снимката по-долу), по-специално, преподава след Евдокс, че Земята е сферична, тъй като е център на Вселената. Доказателството за това видя в характера, който има лунни затъмнения. Когато те се хвърлят от нашата планета на Луната, сянката има заоблена форма по ръбовете, която е възможна само при условие на сферичност.

форма на планетата Земя

Извършените през следващите векове астрономически и геодезически изследвания ни дадоха възможност да преценим каква е формата и размера на Земята. Днес, че е кръгла, те знаят от малки до големи. Но в историята имаше моменти, когато се смяташе, че планетата Земя е плоска. Днес, благодарение на напредъка на науката, вече не се съмняваме, че тя е кръгла, а не плоска. Безспорното доказателство за това са космическите снимки. Сферичността на нашата планета води до факта, че земната повърхност се нагрява неравномерно.

земя

Но всъщност формата на Земята не е същата, каквато сме си мислили. Този факт е известен на учените и в момента се използва за решаване на проблеми в областта на спътниковата навигация, геодезията, космонавтиката, астрофизиката и други сродни науки. За първи път идеята за това каква е била действителната форма на Земята е изразена от Нютон в началото на 17-ти и 18-ти век. Той теоретически обоснова предположението, че нашата планета е под влиянието на притегляне трябва да бъдат компресирани по посока на оста на въртене. А това означава, че формата на земята е или сфероид, или елипсоид на въртене. от ъгловата скорост зависещо съотношение на компресия. Това означава, че тялото се върти по-бързо, толкова повече се изравнява на полюсите. Този учен изхожда от принципа на универсалната агресия, както и от предположението за хомогенна течна маса. Той предположил, че Земята е сгъстен елипсоид и е определял, в зависимост от скоростта на въртене, размера на компресията. След известно време, Маклаурин доказа, че ако нашата планета е елипсоид, сгъстен при полюсите, тогава равновесието на океаните, покриващи Земята, наистина е гарантирано.

Можем ли да предположим, че земята е кръгла?

Ако планетата Земя се гледа отдалеч, тя ще изглежда почти перфектно. Наблюдател, на когото по-голяма точност на измерванията не е важна, може да го счита за такъв. среден Радиус на Земята в този случай е 6371,3 км. Но ако ние, като приемем формата на нашата планета като идеална топка, започнем да правим точни измервания на различните координати на точки на повърхността, ще се провалим. Факт е, че нашата планета не е перфектна кръгла топка.

Различни начини за описване на формата на земята

Формата на планетата Земя може да бъде описана в две основни, както и няколко производни начина. В повечето случаи той може да се приема като геоид или като елипсоид. Интересното е, че втората опция е описана математически лесно, но първата не е описана принципно, тъй като се правят практически измервания на гравитацията в различни точки на повърхността на нашата планета, за да се определи точната форма на геоида (и следователно на Земята).

Спин елипсоид

Всичко е ясно с елипсоида на въртене: тази цифра прилича на топка, която ще се изглади отгоре и отдолу. Фактът, че формата на Земята е елипсоидна, е напълно разбираема: центробежните сили възникват поради въртенето на нашата планета на екватора, докато те не са на полюсите. В резултат на ротацията, както и на центробежните сили, Земята се "напълни": диаметърът на планетата на екватора е около 50 км по-голям от полярния.

Разполага с фигура, наречена "геоид"

земята е оформена

Изключително сложна фигура - геоид. Тя съществува само теоретично, но на практика не може нито да бъде докосната, нито видяна. Можете да си представите геоид като повърхност, силата на гравитацията, в която всяка точка е строго вертикално насочена. Ако нашата планета беше редовна топка, пълна равномерно с някаква субстанция, тогава отвесът във всяка точка щеше да изглежда в центъра на топката. Но ситуацията се усложнява от факта, че плътността на нашата планета е хетерогенна. На някои места има тежки скали, в други пътеки, планини и депресии са разпръснати по повърхността, а равнините и моретата са неравномерно разпределени. Всичко това променя гравитационния потенциал във всяка конкретна точка. Фактът, че формата на земното кълбо - геоид, също е виновен за ефирния вятър, който удари нашата планета от север.

Кой е изучавал геоиди?

Имайте предвид, че самото понятие за "геоид" е въведено от Йохан Листинг (на снимката по-долу), физик и математик, през 1873 година.

сферична форма на земята

Под него, което означава в превод от гръцкия "изглед на Земята", се разбира фигурата, образувана от повърхността на Световния океан, както и моретата, общуващи с нея, със средно ниво на водата, без смущения от приливите и отливите, теченията, както и разликите в атмосферното налягане и др. Когато казват, че такава височина над морското равнище, означава височината от повърхността на геоида в този момент на земното кълбо, въпреки факта, че в това място няма море, но се намира на няколко хиляди километра.

Концепцията за геоид е многократно усъвършенствана. Така, съветският учен М. С. Молодински създава своята теория за определяне на гравитационното поле и фигурите на Земята от измервания, направени на нейната повърхност. За това той разработи специален инструмент за измерване на гравитацията - пролетен гравиметър. Именно той предложи използването на квазигеоид, който се определя от стойностите, възприети от потенциала на гравитацията на повърхността на Земята.

Повече за геоида

планетата Земя

Ако гравитацията се измерва на 100 км от планините, тогава отвесната линия (т.е. теглото на нишката) ще се отклони в тяхната посока. Такова отклонение от вертикалата е незабележимо за очите ни, но лесно се открива от инструментите. Подобна картина се наблюдава навсякъде: отклонението на отвеса е някъде повече, някъде по-малко. И помним, че повърхността на геоида винаги е перпендикулярна на линията на отвеса. Оттук става ясно, че геоидът е много сложна фигура. За да го представите по-добре, можете да направите следното: изваяйте топка от глина, след това я стиснете от двете страни, за да образувате плоскост, след това направете пръсти и вдлъбнатини на получения елипсоид. Такава сплескана съсипана топка съвсем реалистично ще покаже формата на нашата планета.

Какво трябва да знаете за точната форма на Земята?

земна форма елипсоид

Защо трябва да знаете формата му толкова точно? Какво не удовлетворява учените от сферичната форма на Земята? Трябва ли да усложни картината с геоид и елипсоид на въртене? Да, има спешна нужда от това: цифрите, близки до геоида, помагат за създаването на координатни мрежи, които са най-точни. Нито астрономически проучвания, нито геодезически проучвания, нито различни сателитни навигационни системи (ГЛОНАСС, GPS) не могат да съществуват и да се извършват, без да се дефинира една доста точна форма на нашата планета.

Различни координатни системи

В света в момента има няколко триизмерни и двуизмерни координатни системи със световна стойност, както и няколко десетки локални. Неговата форма на Земята е възприета във всяка от тях. Това води до факта, че координатите, които са определени от различни системи, са малко по-различни. Интересно е, че за да ги изчислим за точки, разположени на територията на една страна, ще бъде най-удобно да вземем формата на Земята като референтен елипсоид. Това вече е установено дори на най-високо законодателно равнище.

Елипсоида на Красовски

Ако говорим за страните от ОНД или Русия, то на територията им форма на държавата на нашата планета е описан от така наречения Красовски елипсоид. Той е определен през 1940 година. На базата на тази цифра са създадени вътрешни (ПЗ-90, СК-63, СК-42) и чуждестранни (Афгоое, Ханой 1972) координатни системи. Те все още се използват за практически и научни цели. Интересното е, че GLONASS разчита на системата PZ-90, която е по-прецизна по отношение на GPS като подобна система WGS84.

заключение

Обобщавайки, нека отново да кажем, че формата на нашата планета е различна от топката. Земята се приближава по форма до елипсоида на въртене. Както вече отбелязахме, този въпрос изобщо не е празен. Точната дефиниция на формата на Земята осигурява мощно средство за учените да изчислят координатите на небесните и земните тела. И това е много важно за космическото и морското корабоплаване, по време на строителството, геодезическите работи, както и в много други области на човешката дейност.