Земля представляет третью планету от Солнца в Солнечной системе. После проведения многочисленных исследований, сложились современные представления о фигуре Земли и ее размерах. При этом начало таким исследованиям было положено еще в далекие древние времена.
Модели фигуры Земли
В Древней Греции ученый-географ Эратосфен Киренский (II век до н.э.) называл Землю «шаром», обладающим радиусом в 6290 км (длина экватора, согласно его данным, составляет 39501 км, при этом фактически такой показатель оказался меньше всего лишь на 574 км (40 075 км)).
Форма Земли изучалась и изучается на базе результатов геодезических измерений, а также измерений силы тяжести в разных точках земной поверхности. Некоторые величины, которые характеризуют ее фигуру и размеры, уточнены учеными, согласно данным искусственных спутников Земли.
Рисунок 1. Поверхность геоида. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Действительная поверхность Земли обладает сложной и неправильной формой, получившей название «геоидной». Геоид представляет собой фигуру геометрического типа, совпадающую со средней поверхностью вод в Мировом океане, которая свободна от течений и приливов. Таким образом, поверхность геоида оказывается перпендикулярной отвесной линии во всех его точках).
По причине того, что геоид обладает сложной и неправильной формой, с целью решения разных задач на поверхности Земли, потребуется подбор такой математически верной фигуры, которая оказалась бы близкой по своей форме к геоидной. Речь может идти об эллипсоиде вращения (то есть сфероиде). Земной эллипсоид считается трехосным эллипсоидом вращения и обладает следующими характеристиками:
- его объем равнозначен объему геоида;
- наблюдается совпадение его большой и малой осей непосредственно с плоскостью экватора (имеется в виду большая ось) и также осью вращения Земли (это малая ось);
- минимальными будут отклонения его поверхности от Земли (т.е. – они не будут превышать 100÷150 м);
- данный земной эллипсоид является строго определенных размеров и выступает как вспомогательная поверхность всем геодезическим и картографическим работам.
Каждая страна до 1964 г. ориентировалась на данные «своего» земного эллипсоида, и он назывался референц-эллипсоидом, выступая как образец. С 1946 г. для всех работ на территории бывшего СССР приняли референц-эллипсоид Красовского Ф.Н., чья разность полуосей составила 21 км 382 м.
Искусственные спутники для уточнения фигуры Земли
Рисунок 2. Форма Земли. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Искусственные спутники выступили помощниками при уточнении фигуры Земли и выявлении комплекса ранее неизвестных ее особенностей. Изначально ученые определили ее сжатие. Так, было установлено, что в условиях движения спутников по орбите, точки (самая максимально удаленная от Земли (апогей) и оптимально приближенная к ней) (перигей)) точки (их орбиты) не могут сохранять неизменное положение в отношении звезд (это было бы возможным при условии, что Земля обладала бы формой шара).
Как апогей, так и перигей не видны с Земли (если говорить об одном и том же времени и равных направлениях). Такие точки обходят вокруг Земли, их движение при этом оказывается тем быстрее, чем большим будет сжатие Земли и если плоскость орбиты спутника к плоскости земного экватора наклонена как можно меньше.
Когда известны величины смещения апогея (перигея) после каждого оборота, совершаемого Землей, среднее расстояние от центра Земли спутника, период, за который осуществляется его обращение вокруг нее, а также наклон его орбиты касательно плоскости земного экватора, сжатие Земли ученые могут легко определить.
Сжатый эллипсоид представляет правильное тело вращения. При этом иметь правильную фигуру может исключительно однородное (или имеющее равномерное распределение плотности) вращающееся тело, чья поверхность во всех точках будет находиться в перпендикулярном положении направлению силы тяжести. Действительно, массы в земной коре распределены неравномерным образом, что объясняет невозможность совпадения поверхности, перпендикулярной во всех точках отвесу (уровенной поверхности) с поверхностью эллипсоида. При этом оказывается различным и угол в разных точках, который образован указанными поверхностями.
Возможно проведение уровенных поверхностей бесчисленное множество раз, при этом будет исключаться их какие-либо совпадения или пересечения, отмечают ученые. Та из уровенных поверхностей, ближе всего подходящая к поверхности земного эллипсоида, будет называться геоидом.
Изменения формы геоида в фигуре Земли
Рисунок 3. Фигура Земли. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
С поверхностью геоида в действительности будет совпадать спокойная поверхность Мирового океана. На материках поверхность геоида наблюдается в глубоких каналах, соединенных с Океаном. Воздействующие на земную поверхность силы провоцируют нарушение ее устойчивого (перпендикулярного направлению силы тяжести) положения, способствуя отклонению от уровенной поверхности.
С прекращением провоцирующей отклонение силы, водная поверхность начинает быстро принимать положение уровенной, в то же время фиксируется сравнительно медленное выравнивание поверхности суши. Ta поверхность Земли, которую наблюдается нами, осложнена действием процессов внутренней и внешней направленности, она представляет собой физическую поверхность Земли.
Фигура геоида подвержена воздействию различных изменений, которые могут провоцировать:
- изменения скорости вращения Земли;
- перераспределение масс земного вещества.
Ученые в момент обработки результатов перемещения спутников по полярным орбитам, заметили следующие особенности:
- выяснилось, что северное и южное полушария ассиметричны;
- южное полушарие более сжато, имеется осевая впадина около южного полюса;
- в северном полушарии наблюдается существование осевого выступа; северный полюс приподнят, сравнительно с южным, приблизительно на 30 м.
Фигура Земли обусловливает закономерное сокращение угла падения на ее поверхность солнечных лучей (в направлении полюсов от экватора). Это провоцирует убывание в таком же направлении объема солнечной энергии, которую получает поверхность. Размеры земного эллипсоида получены на основе показателей, полученных при геодезических съемках, проводимых на территории России, учитывая результаты градусных измерений, проводимых в других странах.
