Oblik Zemlje. Planet Zemlja
Naš planet je jedan od 9 koji se okreću oko Sunca. Još u davna vremena pojavile su se prve ideje o obliku i veličini Zemlje.
Kako se mijenjaju ideje o obliku Zemlje?
Drevni mislioci (Aristotel - 3. stoljeće prije Krista. E., Pitagora - 5. stoljeće prije Krista. E. i dr.) Prije mnogo stoljeća izrazili su ideju da naš planet ima sferni oblik. Posebno je Aristotel (na slici ispod) učio nakon Eudoxusa da je Zemlja sferna, da je središte Svemira. Dokaz toga vidio je u karakteru koji ima Mjesečeve pomrčine. Kada ih naš planet baci na Mjesec, sjena ima zaobljeni oblik duž rubova, što je moguće samo pod uvjetom sferičnosti.
Astronomske i geodetske studije provedene u sljedećim stoljećima pružile su nam mogućnost da procijenimo kakav je oblik i veličina Zemlje. Danas, da je okruglo, znaju od malih do velikih. Ali bilo je vremena u povijesti kada se smatralo da je planeta Zemlja ravna. Danas, zahvaljujući napretku znanosti, više ne sumnjamo da je okrugla, nije ravna. Neosporan dokaz za to su kozmičke fotografije. Sferičnost našeg planeta dovodi do činjenice da se zemljina površina zagrijava neravnomjerno.
Zapravo, oblik Zemlje nije isti kao što smo mislili. Ova činjenica poznata je znanstvenicima i trenutno se koristi za rješavanje problema u području satelitske navigacije, geodezije, astronautike, astrofizike i drugih srodnih znanosti. Po prvi put, ideja o tome kakav je zapravo bio oblik Zemlje, izrazio je Newton na prijelazu iz 17. u 18. stoljeće. Teoretski je potkrijepio pretpostavku da je naš planet pod utjecajem gravitacija mora biti stisnut u smjeru rotacijske osi. A to znači da je oblik Zemlje ili sferoid ili elipsoid rotacije. od kutna brzina omjer kompresije ovisan o rotaciji. To jest, tijelo se brže okreće, što se više izravnava na polovima. Ovaj znanstvenik polazi od načela univerzalne agresije, kao i iz pretpostavke homogene tekuće mase. Pretpostavio je da je Zemlja komprimirani elipsoid i da je, ovisno o brzini rotacije, određena veličina kompresije. Nakon nekog vremena, Maclaurin je dokazao da ako je naš planet elipsoid stisnut na polovima, onda je doista osigurana ravnoteža oceana koji pokrivaju Zemlju.
Možemo li pretpostaviti da je zemlja okrugla?
Ako se planeta Zemlja gleda izdaleka, to će izgledati gotovo savršeno. Promatrač kojem je važnija veća točnost mjerenja može ga smatrati takvom. prosječan Radijus Zemlje u ovom slučaju 6371,3 km. Ali, ako uzmemo oblik našeg planeta kao idealnu kuglu, počnemo precizno mjeriti različite koordinate točaka na površini, nećemo uspjeti. Činjenica je da naš planet nije savršena okrugla lopta.
Različiti načini opisivanja oblika Zemlje
Oblik planete Zemlje može se opisati u dva glavna, kao i nekoliko izvedenih načina. U većini slučajeva može se uzeti kao geoid ili kao elipsoid. Zanimljivo je da je druga opcija opisana matematički lako, ali prva nije opisana u načelu, jer se praktična mjerenja gravitacije uzimaju na različitim točkama na površini našeg planeta kako bi se odredio točan oblik geoida (a time i Zemlje).
Spin elipsoid
Sa elipsoidom rotacije sve je jasno: ova figura nalikuje lopti koja će se izravnati odozgo i odozdo. Činjenica da je oblik Zemlje elipsoid je sasvim razumljiv: centrifugalne sile nastaju zbog rotacije našeg planeta na ekvatoru, dok one nisu na polovima. Kao rezultat rotacije, kao i centrifugalnih sila, Zemlja je "postala debela": promjer planeta na ekvatoru je oko 50 km veći od polarnog.
Sadrži lik pod nazivom "geoid"
Izuzetno složena figura - geoid. Ona postoji samo teoretski, ali se u praksi ne može ni dotaknuti niti vidjeti. Geoid možete zamisliti kao površinu, čija je sila gravitacije u svakoj točki strogo vertikalno usmjerena. Ako bi naš planet bio regularna lopta ispunjena jednako nekim supstancama, onda bi visak u bilo kojem trenutku gledao u središte lopte. No, situacija je komplicirana činjenicom da je gustoća našeg planeta heterogena. Na nekim mjestima postoje teške stijene, u drugima su praznine, planine i depresije rasute po površini, a ravnice i mora neravnomjerno su raspoređene. Sve to mijenja gravitacijski potencijal u svakoj određenoj točki. Činjenica da je oblik globusa - geoid, također kriv za eterični vjetar, koji puše s našeg planeta sa sjevera.
Tko je studirao geoide?
Imajte na umu da je sam koncept "geoida" uveo Johann Listing (na slici dolje), fizičar i matematičar, 1873.
Pod njim, što znači u prijevodu s grčkog "pogleda na Zemlju", mislilo se na lik formiran površinom Svjetskog oceana, kao i na more koje komuniciraju s njim, s prosječnom razinom vode, bez smetnji od plime i oseke, struja, kao i razlike u atmosferskom tlaku, itd. Kada kažu da je takva visina iznad razine mora, to znači visinu od površine geoida u ovom trenutku na globusu, unatoč činjenici da na ovom mjestu nema mora, ali se nalazi nekoliko tisuća kilometara dalje.
Koncept geoida je opetovano rafiniran. Tako je sovjetski znanstvenik M. S. Molodinsky stvorio vlastitu teoriju određivanja gravitacijskog polja i figure Zemlje iz mjerenja načinjenih na njenoj površini. Za to je razvio poseban instrument mjerenja gravitacije - proljetni gravimetar. On je također predložio i upotrebu kvazigojida, koji je određen vrijednostima koje pretpostavlja potencijal gravitacije na površini Zemlje.
Više o geoidu
Ako se gravitacija izmjeri 100 km od planina, tada će visak (tj. Težina na žici) odstupati u njihovom smjeru. Takvo odstupanje od okomice je nevidljivo našim očima, ali ga instrumenti lako otkrivaju. Slična se slika promatra svugdje: skretanje olovne visine je negdje više, negdje manje. I zapamtimo da je površina geoida uvijek okomita na olovnu liniju. Odavde postaje jasno da je geoid vrlo složena figura. Da biste ga bolje predstavili, možete učiniti sljedeće: iz gline izraditi kuglu, a zatim je istisnuti s dviju strana kako bi se stvorila ravnost, a zatim napraviti prste i udubljenja na dobivenom elipsoidu. Takva spljoštena zgužvana lopta realno će pokazati oblik našeg planeta.
Što trebate znati o točnom obliku Zemlje?
Zašto trebate znati njegov oblik tako precizno? Što sferni oblik Zemlje ne zadovoljava znanstvenike? Treba li komplicirati sliku pomoću geoida i elipsoida rotacije? Da, postoji hitna potreba za ovim: brojke blizu geoida pomažu u stvaranju koordinatnih mreža koje su najtočnije. Ni astronomska istraživanja, ni geodetska istraživanja, ni različiti satelitski navigacijski sustavi (GLONASS, GPS) ne mogu postojati i ne mogu se provesti bez definiranja prilično točnog oblika našeg planeta.
Različiti koordinatni sustavi
U svijetu danas postoji nekoliko trodimenzionalnih i dvodimenzionalnih koordinatnih sustava svjetske vrijednosti, kao i nekoliko desetaka lokalnih. Njegov oblik Zemlje usvojen je u svakom od njih. To dovodi do činjenice da su koordinate, koje su određene različitim sustavima, nešto drugačije. Zanimljivo je, da bi ih se izračunalo za točke koje se nalaze na području jedne zemlje, najprikladnije je uzeti oblik Zemlje kao referentni elipsoid. To je sada uspostavljeno i na najvišoj zakonodavnoj razini.
Krasovskyjev elipsoid
Ako govorimo o zemljama ZND-a ili Rusiji, onda na tom području oblik države našeg planeta opisan je takozvanim elipsoidom Krasovsky. Utvrđeno je 1940. Na temelju te slike nastali su domaći (PZ-90, SK-63, SK-42) i strani (Afgooye, Hanoi 1972) koordinatni sustavi. I dalje se koriste u praktične i znanstvene svrhe. Zanimljivo je da se GLONASS oslanja na sustav PZ-90, koji je nadmoćan u odnosu na GPS kao sličan WGS84 sustav.
zaključak
Ukratko, recimo da je oblik našeg planeta drugačiji od lopte. Zemlja se u svom obliku približava elipsoidu rotacije. Kao što smo već primijetili, ovo pitanje uopće nije mirno. Točna definicija oblika Zemlje pruža moćan alat znanstvenicima za izračun koordinata nebeskih i zemaljskih tijela. I to je vrlo važno za svemirsku i pomorsku plovidbu, za vrijeme gradnje, geodetske radove, kao i za mnoga druga područja ljudske djelatnosti.