Що таке геоид в географії. Що таке геоид? Фізична поверхня Землі

Людина почала замислюватися про те, що являє собою наша планета, ще в стародавні часи. Пробуючи пояснити нові явища, люди вдавалися до доступним для них поняттям, проводячи паралелі з навколишнім їх місцевістю і природою. Дійшли до нашого часу історичні джерела допомагають розібратися, як змінювалися уявлення людей про форму і місце нашої планети у Всесвіті в ході еволюції.

Уявлення людей в давнину

Найперші джерела - зображення і малюнки в печерах, насічки на кістках і каменях. У давнину не було у людей єдиного уявлення про форму нашої планети - все залежало від регіону проживання, природи, кліматичних умов і рельєфу місцевості.

Припущення жителів Вавилона

Цивілізації, територія проживання яких знаходилася між річками Тигр і Євфрат, залишили найцінніші знання. Їм більше ніж шість тисяч років. Жителі Вавилона уособлювали Землю в якості «Світовий гори». Їх країна Вавилон займала західний схил, на сході їх землі упиралися в гори неосяжної висоти, перехід через які вважався неможливим. На південь від країни простягалося море, що омиває «гору» з усіх боків.

Земля для вихідців з Палестини

Рівнинні території держави сприяли тому, що в поданні її жителів Земля виглядала рівниною, на якій не виключені гори.

Легенди Японії, Індії і Китаю

Уявлення древніх індійців є неймовірно цікавими і відрізняються особливою мальовничістю образів. Народи цих держав були переконані, що форма Землі - півсферу, яка спирається на спини чотирьох гігантів - слонів. Слони стоять на спині величезної черепахи, яка мешкає в море молока. Всі істоти при цьому оповиті чорної коброю Шешу, що має тисячі голів, що підпирають Всесвіт.

Жителі стародавньої Японії наказували нашій планеті кубічну форму. Для землетрусів, які були частим явищем на території держави, було знайдено цікаве пояснення. Землетруси, за їхніми повір'ями, викликалися буйство вогнедишного дракона, що мешкає в глибинних надрах Землі.

У Китаї планета бачилася плоским прямокутником, по всіх кутках якого розташовані чотири опори. Отже, колони підпирають опуклий купол небес. Одна з них колись давно була пошкоджена чудовиськом - драконом, і це призвело до того, що Земля постійно крениться на схід, а небо має ухил на захід. Ця теорія є пояснювала пересування небесних світил і протягом річок, яке спрямоване на схід.

_
Вірування ацтеків і майя

Ці стародавні цивілізації були впевнені, що форма Землі - квадратна. У центрі фігури виростає Первісне Древо, по кутах - ще по одному з дерев, кожне з яких має своє позначення. До Землі існували лише Небо і Вода, до створення суші доклали руку, звичайно, боги, головним діячем став Кетцалькоатль.

Стародавня Греція

На території Стародавній Греції було прийнято вважати, що планета є опуклим диском, що нагадує щит воїна. За мідному небосхилу рухається Сонце, суша з усіх боків оточена водою - Океаном.

Епоха Середньовіччя

Корабельні подорожі, поява докладних карт дозволило ще в Середньовіччі зробити висновки, що Земля має кулясту форму. Саме в цей історичний період було встановлено, що всі планети сонячної системи, В тому числі і наша, обертаються навколо Сонця. Завдяки дослідженням всім відомих Миколи Коперника, Галілео Галілея.

сучасність

У 1873 році вперше було введено поняття «Геоид». Його автором був фізик і математик Йоганн Лістинг. Даний термін введений для позначення форми нашої планети, яка максимально наближена до еліпсоїда обертання.

Дослідження вчених з цього питання мають найважливіше значення, з кожною новою підтвердженої інформації ми наближаємося до чергового відкриття. Володіння точними знаннями сприяє правильному обчисленню координат небесних і земних тіл. Це особливо необхідно для морської та космічної навігації, під час виконання будівельних, геодезичних робіт і в багатьох інших сферах людської діяльності.

Яку ж форму має Земля? Куля, еліпс, геоид (Ge - земля + eidos - вид) ... Ми точно знаємо, що Земля не плоска. І всі етапи вірувань і наукових досліджень привели нас до найбільш вірною формулюванні: Земля має неправильну форму, Форму геоїда (землеподібну).

Калузька область, Борівський район, село Петрово

_
Від того, як ми отримуємо знання, залежить, як вони засвоюються. У Етносвіт спрагу пізнання можна вгамувати, ставши учасником однієї з. Отримуючи ті чи інші відомості про навколишній світ, учні дізнаються про все як би зсередини: в основі навчання лежить принцип наочності. Ми за те, щоб освіта була частиною особистісного зростання: Вивчаючи світ - пізнаємо себе!

Дитячі освітні екскурсії та тури - відмінний спосіб поєднати приємне з корисним. Всі програми складені з урахуванням вікових особливостей - для молодших і старших класів. У навчальний процес шкільних екскурсій природним чином включена комунікація. Будь то історія, географія, біологія або література - в будь-який шкільний предмет можна привнести елемент гри, за допомогою якої інформація сприймається краще.

Землю в першому наближенні можна вважати кулею. У другому наближенні Землю беруть за еліпсоїд обертання; в деяких дослідженнях її вважають двохосьовим еліпсоїдом. Геоід- тіло прийняте за теоретичну фігуру Землі, обмежена поверхнею океанів в їх спокійному стані, продовженої і під материками, З огляду на нерівномірність розподілу мас в земній корі геоид має неправильну геометричну форму, і його поверхня не можна виразити математично, що необхідно для вирішення геодезичних завдань. При вирішенні геодезичних завдань геоид замінюють близькими до нього геометрично правильними поверхнями. Так, для наближених обчислень Землю беруть за кулю з радіусом 6371 км. Ближче до форми геоїда підходить еліпсоїд - фігура, що отримується обертанням еліпса (рис. 2.1) навколо його малої осі. Розміри земного еліпсоїда характеризують такими основними параметрами: a  велика піввісь, b  мала піввісь,   полярне стиснення і e - перший ексцентриситет меридіанного еліпса, де і.

Розрізняють загальземного еліпсоїд і референц-еліпсоїд.

центр загальземного еліпсоїда поміщають в центрі мас Землі, вісь обертання поєднують із середньою віссю обертання Землі, а розміри приймають такі, щоб забезпечити найбільшу близькість поверхні еліпсоїда до поверхні геоїда. Загальземного еліпсоїд використовують при вирішенні глобальних геодезичних задач, і зокрема, при обробці супутникових вимірювань. В даний час широко користуються двома загальземного еліпсоїда: ПЗ-90 (Параметри Землі 1990 р, Росія) і WGS-84 (Світова геодезична система 1984 р, США).

Референц-еліпсоїд - еліпсоїд, прийнятий для геодезичних робіт в конкретній країні. З референц-еліпсоїдом пов'язана прийнята в країні система координат. Параметри референц-еліпсоїда підбираються під умовою найкращої апроксимації даної частини поверхні Землі. При цьому поєднання центрів еліпсоїда і Землі не досягають.

У Росії з 1946 р в якості референц-еліпсоїда використовується еліпсоїд Красовського з параметрами: а \u003d 6 378 245 м, a \u003d 1 / 298,3.

2. Система координат в геодезії. Абсолютні і відносні висоти.

Системи координат, що застосовуються в геодезії

Для визначення положення точок в геодезії застосовують просторові прямокутні, геодезичні і плоскі прямокутні координати.

Просторові прямокутні координати. Початок системи координат розташовано в центрі Oземного еліпсоїда (рис. 2.2).

ось Zнаправлена \u200b\u200bпо осі обертання еліпсоїда на північ. ось Хлежить в перетині площині екватора з начальнимгрінвічскім меридіаном. ось Yнаправлена \u200b\u200bперпендикулярно осях Zі Xна схід.

Геодезичні координати. Геодезичними координатами точки є її широта, довгота і висота (рис. 2.2).

геодезичної широтою точкиМназивається кут В, Утворений нормаллю до поверхні еліпсоїда, що проходить через дану точку, І площиною екватора.

Широта відраховується від екватора на північ і південь від 0до 90і називається північній або південній. Північну широту вважають позитивною, а южнуюотріцательной.

Площині перетину еліпсоїда, що проходять через вісь OZ, називаються геодезичними меридіанами.

геодезичної довготоюточки Мназивається двогранний кут L, Утворений площинами початкового (за Гринвічем) геодезичного меридіана і геодезичного меридіана даної точки.

Довготу відраховують від початкового меридіана в межах від 0до 360на схід, або від 0до 180на схід (позитивні) і від 0до 180на захід (негативні).

Геодезичної висотою точки Мє її висота Ннад поверхнею земного еліпсоїда.

Геодезичні координати з просторовими прямокутними координатами пов'язані формулами

X \u003d(N + H) cos B cos L, Y \u003d(N + H) cos B sin L, Z \u003d[(1  e 2 ) N + H] sin B,

де eпервий ексцентриситет меридіанного еліпса і N  радіус кривизни першого вертикалі. При цьому N= a/ (1e 2 sin 2 B) 1/2. Геодезичні та просторові прямокутні координати точок визначають за допомогою супутникових вимірювань, а також шляхом їх прив'язки геодезичними вимірами до точок з відомими координатами. Відзначимо, що поряд з геодезичними існують ще астрономічні широта і довгота. астрономічна широтаетоугол, складений прямовисною лінією в даній точці з площиною екватора. астрономічна довгота- кут між площинами Гринвічського меридіана і проходить через прямовисну лінію в даній точці астрономічного меридіана. Астрономічні координати визначають на місцевості з астрономічних наблюденій.Астрономіческіе координати відрізняються від геодезичних тому, що напрямки стрімких ліній не збігаються з напрямками нормалей до поверхні еліпсоїда. Кут між напрямком нормалі до поверхні еліпсоїда і прямовисною лінією в даній точці земної поверхні називається ухиленням прямовисній лінії.

Узагальненням геодезичних і астрономічних координат є термін - географічні координати.

Плоскі прямокутні координати. Для вирішення завдань інженерної геодезії від просторових і геодезичних координат переходять до більш простим - плоским координатами, що дозволяє зображати місцевість на площині і визначати положення точок двома координатами х і у.

Оскільки опуклу поверхню Землі зобразити на площині без спотворень можна, введення плоских координат можливо тільки на обмежених ділянках, де спотворення настільки малі, що ними можна знехтувати. У Росії прийнята система прямокутних координат, основою якої є рівнокутна поперечно-циліндрична проекція Гаусса. Поверхня еліпсоїда зображується на площині по частинах, званим зонами. Зони є сферичні Двуугольнік, обмежені меридіанами, і тягнуться від північного полюса до південного (рис. 2.3). Розмір зони по довготі дорівнює 6. Центральний меридіан кожної зони називається осьовим. Нумерація зон йде від Грінвіча на схід.

Довгота осьового меридіана зони з номером N дорівнює:

 0 \u003d 6 N  3.

Осьової меридіан зони і екватор зображуються на площині прямими лініями (рис. 2.4). Осьової меридіан приймають за вісь абсцис x, А екватор  за вісь ординат y. Їх перетин (точка O) Служить початком координат даної зони.

Щоб уникнути негативних значень ординат, координати перетину приймають рівними x 0 = 0, y 0 \u003d 500 км, що рівносильно зміщення осі х на захід на 500 км.

Щоб по прямокутним координатам точки можна було судити, в якій зоні вона розташована, до ординате yзліва приписують номер координатної зони.

Нехай наприклад, координати точки Амають вигляд:

x А \u003d 6 276 427 м, y А \u003d 12 428 566 м

Ці координати вказують на те, що точка А знаходиться на відстані 6276427 м від екватора, в західній частині ( y  500 км) 12-ої координатної зони, на відстані 500000  428566 \u003d 71434 м від осьового меридіана. Для просторових прямокутних, геодезичних та плоских прямокутних координат в Росії прийнята єдина система координат СК-95, закріплена на місцевості пунктами державної геодезичної мережі і побудована по супутниковим і наземним вимірам станом на епоху 1995 р

системи висот

Рахунок висот в інженерної геодезії ведуть від однієї з уровенних поверхонь. висотою точки називають відстань по прямовисній лінії від точки до рівневої поверхні, прийнятої за початок рахунку висот.

Висоти є абсолютними,якщо їх відраховують від основної рівневої поверхні, тобто від поверхні геоїда. На рис. 2.5 відрізки стрімких ліній Ааі ст  абсолютні висоти точок А і В.

Висоти називають умовними, якщо за початок рахунку висот обрана будь-яка інша рівень поверхні. На рис. 2.5 відрізки стрімких ліній Аа і ст  умовні висоти точок А і В.

У Росії прийнята Балтійська система висот. Рахунок абсолютних висот ведуть від рівневої поверхні. Чисельне значення висоти прийнято називати відміткою.Наприклад, якщо висота точки А дорівнює H А \u003d 15,378 м, то кажуть, що відмітка дорівнює 15,378 м.

Різниця висот двох точок називається перевищенням. Так, перевищення точки Внад точкою Аодно

h AB = H В  H A .

Знаючи висоту точки А, Для визначення висоти точки Вна місцевості вимірюють перевищення h AB . висоту точки Вобчислюють за формулою

H В = H A + h AB .

Вимірювання перевищень і подальше обчислення висот точок називається нівелюванням.

Абсолютну висоту точки слід відрізняти від її геодезичноївисоти, тобто висоти, відлічуваної від поверхні земного еліпсоїда (див. розділ 2.2). Геодезична висота відрізняється від абсолютної висоти на величину відхилення поверхні геоїда від поверхні еліпсоїда.

Геоид - це модель фігури Землі (т. Е. Її аналог за розмірами і формою), яка збігається із середнім рівнем моря, а в континентальних районах визначається спиртовим рівнем. Служить базовою поверхнею, від якої вимірюються топографічні висоти і глибини океану. наукова дисципліна про точну форму Землі (геоїде), її визначенні і значущості називається геодезією. більш детальна інформація про це представлена \u200b\u200bв статті.

сталість потенціалу

Геоид всюди перпендикулярний напрямку сили тяжіння і за формою наближається до правильного сплюснутий сфероїду. Однак це не скрізь так через локальні концентрацій скопилася маси (відхилення від однорідності на глибині) і через відмінності по висоті між континентами і морським дном. Математично кажучи, геоид - це Еквіпотенціальна поверхню, т. Е. Характеризується постійністю потенційної функції. Вона описує комбіновані ефекти гравітаційного тяжіння маси Землі і відцентрового відштовхування, викликаного обертанням планети навколо своєї осі.

спрощені моделі

Геоид через нерівномірний розподіл маси і виникають при цьому не є простою математичною поверхнею. Він не зовсім підходить для еталона геометричної фігури Землі. Для цього (але не для топографії) просто використовуються наближення. У більшості випадків достатнім геометричним представленням Землі є сфера, для якої повинен бути зазначений тільки радіус. Там, де необхідно більш точне значення, використовується еліпсоїд обертання. Це поверхню, створювана поворотом еліпса на 360 ° щодо його малої осі. Еліпсоїд, який використовується в геодезичних розрахунках для подання Землі, називається еталонним. Така форма часто використовується в якості простий базової поверхні.

Еліпсоїд обертання задається двома параметрами: велика піввісь (екваторіальний радіус Землі) малої полуосью (полярний радіус). Сплощення f визначається як різниця між великою і малою півосями, поділена на велику f \u003d (a - b) / a. Напівосі Землі розрізняються приблизно на 21 км, а ексцентриситет становить близько 1/300. Відхилення геоїда від еліпсоїда обертання не перевищують 100 м. Різниця між двома півосями екваторіального еліпса в разі тривісною еліпсоїдної моделі Землі становить всього близько 80 м.

концепція геоїда

Рівень моря, навіть при відсутності ефектів хвиль, вітрів, течій і припливів, не утворює просту математичну фігуру. Невозмущенная поверхню океану повинна бути еквіпотенційної поверхні гравітаційного поля, а оскільки останнє відображає неоднорідності щільності усередині Землі, то це саме можна сказати і до еквіпотенціалью. Частиною геоїда є Еквіпотенціальна поверхню океанів, яка збігається з необуреним середнім рівнем моря. Під континентами геоид не є безпосередньо доступним. Швидше він представляє собою рівень, до якого підніметься вода, якщо через континенти від океану до океану виконати вузькі канали. Локальне напрямок сили тяжіння перпендикулярно поверхні геоїда, а кут між цим напрямком і нормаллю до еліпсоїда називають відхиленням від вертикалі.

відхилення

Може здатися, що геоид - це теоретична концепція, що володіє невеликою практичною цінністю, особливо щодо точок на поверхні суші континентів, але це не так. Висоти точок на землі визначаються шляхом геодезичного вирівнювання, при якому спиртовим рівнем встановлюється дотична до еквіпотенційної поверхні, а калібровані вішки вирівнюються за допомогою схилу. Отже, відмінності в висоті визначаються по відношенню до еквіпотенціалью і тому дуже близько до геоїда. Таким чином, визначення 3-х координат точки на континентальній поверхні класичними методами вимагало знання 4-х величин: широта, довгота, висоти над геоидом Землі і відхилення від еліпсоїда в цьому місці. Відхилення вертикалі відігравало велику роль, оскільки його компоненти в ортогональних напрямках привносили ті ж помилки, що і в астрономічних визначеннях широти і довготи.

Хоча геодезична тріангуляція забезпечувала відносні горизонтальні положення з високою точністю, мережі тріангуляції в кожній країні або континенті починалися з точок з передбачуваними астрономічними позиціями. Єдина можливість об'єднання цих мереж в глобальну систему полягала в обчисленні відхилень у всіх початкових точках. Сучасні методи геодезичного позиціонування змінили цей підхід, але геоид залишається важливою концепцією, яка має певної практичною користю.

визначення форми

Геоид - це, по суті, Еквіпотенціальна поверхню реального гравітаційного поля. В околицях локального надлишку маси, який додає потенціал ΔU до нормального потенціалу Землі в точці, щоб підтримувати постійний потенціал, поверхня повинна деформуватися назовні. Хвиля задається формулою N \u003d ΔU / g, де g - локальне значення прискорення сили тяжіння. Ефект маси над геоидом ускладнює просту картину. Це можна вирішити на практиці, але зручно розглядати точку на рівні моря. Перша проблема полягає у визначенні N пропустити через ΔU, який не вимірюється, а по відхиленню g від нормального значення. Різниця між локальної та теоретичної силою тяжіння на тій же широті еліпсоїдального Землі, вільної від змін щільності, дорівнює Δg. Ця аномалія виникає з двох причин. По-перше, через тяжіння надлишку маси, вплив якого на гравітацію визначається негативною радіальної похідної -∂ (ΔU) / ∂r. По-друге, через ефект висоти N, оскільки гравітація вимірюється на геоїде, а теоретичне значення відноситься до еліпсоїда. Вертикальний градієнт g на рівні моря дорівнює -2g / а, де a - радіус Землі, тому ефект висоти визначається виразом (-2g / a) N \u003d -2 ΔU / a. Таким чином, об'єднуючи обидва вирази, Δg \u003d -∂ / ∂r (ΔU) - 2ΔU / a.

Формально рівняння встановлює зв'язок між ΔU і вимірюваних значенням Δg, а після визначення ΔU рівняння N \u003d ΔU / g дасть висоту. Однак, оскільки Δg і ΔU містять ефекти масових аномалій по всій невизначеною області Землі, а не тільки під станцією, останнє рівняння можна вирішити в одній точці без посилання на інші.

Проблему зв'язку N і Δ g вирішив британський фізик і математик сер Джордж Габріель Стокс в 1849 р Він отримав інтегральне рівняння для N, що містить значення Δg з функцією їх сферичного відстані від станції. До запуску супутників в 1957 р формула Стокса була основним методом визначення форми геоїда, але її застосування представляло великі труднощі. Функція сферичного відстані, що міститься в подинтегральную вираженні, дуже повільно сходиться і при спробі розрахувати N в будь-якій точці (навіть в тих країнах, де g були виміряні в широких масштабах) невизначеність виникає через наявність недосліджених районів, які можуть перебувати на значних відстанях від станції.

внесок супутників

поява штучних супутників, Орбіти яких можна спостерігати з Землі, повністю революціонізіровал розрахунок форми планети і її гравітаційного поля. Через кілька тижнів після запуску першого радянського супутника в 1957 р було отримано значення еліптичності, яке витіснило всі попередні. З того часу вчені неодноразово уточнювали геоид програмами спостереження з навколоземної орбіти.

Першим геодезичним супутником став «Лагеос», запущений Сполученими Штатами 4 травня 1976 року на майже кругову орбіту на висоті близько 6 тис. Км. Він представляв собою алюмінієву сферу діаметром 60 см з 426-ю відбивачами лазерних променів.

Форма Землі була встановлена \u200b\u200bзавдяки поєднанню спостережень «Лагеоса» і поверхневих вимірів сили тяжіння. Відхилення геоїда від еліпсоїда досягають 100 м, а найбільш виражена внутрішня деформація розташована на південь від Індії. Очевидною прямої кореляції між континентами і океанами немає, але простежується зв'язок з деякими основними особливостями глобальної тектоніки.

радарна альтиметр

Геоид Землі над океанами збігається із середнім рівнем моря за умови відсутності динамічних ефектів дії вітрів, припливів і течій. Вода відображає радіолокаційні хвилі, тому супутник, обладнаний радаром-висотоміром, може використовуватися для вимірювання відстані до поверхні морів і океанів. Першим таким сателітом був Seasat 1, запущений Сполученими Штатами 26 червня 1978 року. На основі отриманих даних була складена карта. Відхилення від результату розрахунків, зроблених попереднім методом, не перевищують 1 м.

Земля - \u200b\u200bнайбільша з внутрішніх планет і найпотужніша. При безпосередньому спостереженні на місцевості поверхню Землі здається плоскою. Такий її вважали в давнину. Багато часу і зусиль треба було людству, щоб переконатися, що Земля має кулясту форму. Коли і хто вперше це зрозумів, в точності невідомо, безперечно, це було давно.

Значення кулястості Землі. До V століття до н.е. уявлення про форму Землі грунтувалося на чуттєвому сприйнятті: вона вважалася пласкою, дископодібної, оточеній міфічної річкою Океан. У IV ст. до н.е. піфагорійці створили вчення про кулястість Землі. Воно не відображалося з досвідчених спостережень, а грунтувалося на логіці: Земля як досконале тіло повинна мати і "досконалу" форму - кульову. Уявлення про кулястість Землі утвердилось не відразу.

Вони були зроблені після того, як Арістотель (IV ст. До н.е.) довів, що Земля - \u200b\u200bкуля. Ератосфен (III в. До н.е.) вирахував його розміри, отримавши дивно близькі до дійсної довжині великого кола - близько 40000 км Він виходив з того, що в день літнього сонцестояння в місті Сієні (тепер Асус, Єгипет) Сонце, перебуваючи в зеніті, відбивається в глибоких колодязях. В Олександрії (790 км на північ від Сієни), в цей час сонячні промені падають не вертикально, а під кутом в 7 про 12 "(кут був визначений за допомогою скафіса). Ератосфен розглянув відстань між Олександрією і Сієною як частина дуги земного кола, яка дорівнює 790 км, і визначив довжину дуги в 1 про - 107 км, а після визначив, чого ж рівні всі 360 о, тобто отримав 39500 км

Концепція кулястої Землі зробила переворот в світогляді про подання, про простір і мала величезне значення в розвитку природознавства і філософії.

1. Кульова фігура при мінімальному обсязі концентрує максимальну масу матерії. Речовина планети стискається, всередині формується центральне ядро \u200b\u200bі оболонки. Оболонкову будову Землі - одне з найбільш фундаментальних її властивостей. Усередині тіла Землі панують сили тяжіння, в атмосфері - сили зчеплення.

2. Сонячні промені на кульову поверхню падають в різних широтах, під різними кутами (рис.1.3). Це створює сферичне термічне поле Землі - кількість тепла від екватора до полюсів зменшується, формуються термічні пояса - жаркий, два помірних і два холодних. Розподіл тепла по земній поверхні - головна причина формування кліматів.

Куляста форма планети обумовлює постійне поділ її на освітлену денну і неосвітлену нічну половини. Разом з обертанням навколо осі це визначає добову ритміку теплового режиму географічної оболонки.

Земля - \u200b\u200bсфероид. Фігури планет створюються дією сил двох родів:

а) тяжіння, які формують кульову форму (на Землі сили тяжіння в сотні разів більше, ніж зчеплення стали, на малих небесних тілах, наприклад астероїдах, діють сили зчеплення, тому ці тіла не мають кульової форми);

б) відцентровими від осьового обертання, які викликають полярне стиснення (декомпозиція) і визначають сфероїдальну форму.

Мал. 1.3. Кути нахилів сонячних променів на кульову
земна поверхня

Відцентрова сила надала Землі форму еліпсоїда обертання, поверхня якого ближче до центру Землі біля полюсів і далі від нього у екватора, подібно поверхні кілець, що стискуються при обертанні.

Відступ еліпсоїда від кулі невелика - всього 21,5 км на полюсах (рис.1.4). Для процесів, що відбуваються в географічній оболонці, Розподілу тепла, руху повітряних мас, Розселення рослин і тварин - це не має значення.

Мал. 1.4. Форма еліпсоїда Землі. Rn - 6356,8 км; Rе - 6378,3 км; Rе - Rn \u003d 6378,2- 6356,8 \u003d 21,5 км

Але сферична деформація відбивається на тектоніку земної кори і, отже, на рельєфі.

Ще в 1754 р І. Кант висловився про приливному терті, замедляющем обертання Землі. Пізньої було доведено, що за геологічний час (з архею) добу подовжилися приблизно на 4 години. Відбувається вікове уповільнення осьового обертання Землі. Через мільярд років тривалість доби зросте до 31 години. Полярна сплюснутістю Землі була виявлена \u200b\u200bще в XVII ст. У 1672 році з Парижа в Коен були перевезені годинник, маятник яких мав таку довжину, при якій в Парижі період коливання дорівнював секунді. Поблизу екватора годинник стали відставати на 2 хвилини на добу, і маятник довелося вкоротити на 2 мм. Це явище Ньютон пояснив зменшенням сили тяжіння в екваторіальних широтах у порівнянні із середньою, яке викликане стисненням Землі з полюсів і втягнути по екватору.

Геодезичні роботи, проведені під керівництвом Ф. Н. Красовського показали, що уявлення про форму Землі як про сфероїді недостатньо. Екваторіальні піввісь або радіуси земного сфероїда неоднакові.

Припливи і відливи спостерігаються не тільки на морі, але і на суші. В районі Москви, наприклад, поверхня землі два рази на добу піднімається і опускається приблизно на 1040 см, але ми цього не відчуваємо.

Земля - \u200b\u200bгеоид. Крім сил тяжіння, фігура Землі визначається і розподілом в її тілі важких і відносно легких гірських порід, оскільки з їх щільністю пов'язано значення сили тяжіння. У місцях скупчення важких порід поверхню фігури повинна відступати до центру планети, а там, де скупчилися породи меншої щільності - від центру.

фігурою планети називається не її фізична поверхню з горами, і низинними рівнинами; це теоретична - вирівняна поверхня, яка усюди перпендикулярна напрямку сили тяжіння або схилу. Вона отримала назву геоїда (що буквально означає - форма Землі) форма Землі не збігається з жодною математичної фігурою і суто індивідуальна.

В останні роки виявлено, що Земля злегка грушеподобна: в середніх широтах південної півкулі поверхню геоїда кілька (20 м) вище сфероида. На екваторі вони збігаються, в середніх широтах північної півкулі геоид нижче сфероида. Північний полюс піднятий на 15 м, південний полюс опущений на 20 м. А вся Антарктида на 30 м нижче еліпсоїда.

Земля обертається навколо своєї осі створює відцентрову силу: чим ближче до екватора, тим сильніше тягне матеріал нашої планети «назовні».

За мільйони років Земля обертається навколо своєї осі змінило її форму - як у летить краплі води. У 1924 р Міжнародний геодезичний і геофізичний союз прийняв рішення, що найточніше форму нашої планети описує симетричне геометричне Терло - міжнародний еліпсоїд.

Однак уже кілька років відомо, що справжня далека від еліпсоїдальної. Про це свідчать дані супутників, що дали більш точні зображення її поверхні.

Геоид землі - подібно до краплі води

Оскільки виступаючі ділянки заважають точно визначити її форму, вчені розробили теоретичну модель Землі, повністю покритою водою, на основі середнього рівня моря. Поверхня такого тіла, як і у води, гладка і однорідна. Його назвали геоид землі.

Як не дивно, навіть у такого абстрактного тіла досить складна форма - з виступами і западинами амплітудою до 100 м. Наприклад, південь знаходиться в стометровій ямі, а Індонезія - на горбі висотою 75 м; посеред Тихого океану ще один виступ - на 100 м вище навколишньої поверхні.

Вчені детально досліджують будову і склад ядра, зокрема його гравітаційну неоднорідність, яка може проявлятися зовні. Відомо, що і маса земної кори розподілена нерівномірно, це теж позначається на силі тяжіння. Місцями, наприклад під океанами, потужність кори всього кілька кілометрів, а під гірськими масивами вона набагато більше.

На одних ділянках гірські породи важкі (володіють високою щільністю), на інших вони набагато легше. На суші сила тяжіння вище середньої. Саме тут геоид землі утворює западини, а в зоні океанів - виступи.