Tvar země. Planeta země

Naše planeta je jedna z 9, která se točí kolem Slunce. I v dávných dobách se objevily první myšlenky o tvaru a velikosti Země.

Jak se změnily názory o tvaru Země?

Starověcí myslitelé (Aristotle - 3. století př.nl, E., Pythagoras - 5. století př.nl, E. et al.) Před mnoha staletími vyjádřil názor, že naše planeta má sférický tvar. Aristoteles (na fotografii níže), zvláště učil po Eudoxus, že Země je sférická, která je středem Vesmíru. Důkaz toho, co viděl v charakteru, který má měsíční zatmění. Když jsou na planetě obsazeny naší planetě, má stín za okraji zaoblený tvar, který je možný pouze za podmínek sférické.

Astronomické a geodetické studie prováděné v následujících stoletích nám umožnily posoudit, jaký tvar a velikost Země skutečně existují. Dnes, že je kulaté, vědí od malých po velké. Ale v historii byly časy, kdy se věřilo, že planeta Země je plochá. Dnes, díky pokroku vědy, už nepochybujeme, že je kulatý, nikoliv plochý. Nepopiratelným důkazem toho jsou kosmické fotografie. Sfericita naší planety vede k tomu, že zemský povrch je nerovnoměrně ohříván.

Ale ve skutečnosti není tvar Země tak úplně stejný, jak jsme si mysleli. Tato věc je vědcům známa a v současné době se používá k řešení problémů v oblasti družicové navigace, geodézie, astronautiky, astrofyziky a dalších souvisejících věd. Poprvé myšlenka na to, jaký tvar Země skutečně byla, byl vyjádřen Newtonem na přelomu 17. a 18. století. Teoreticky zdůvodnil předpoklad, že naše planeta je pod vlivem gravitace musí být stlačena ve směru osy otáčení. A to znamená, že tvar země je buď sféroid nebo elipsoid rotace. Od úhlová rychlost Kompresní poměr závisí na rotaci. To znamená, že se tělo otáčí rychleji, tím více se vyrovnává na pólech. Tento vědec vycházel ze zásady univerzální agrese, stejně jako z předpokladu homogenní tekuté hmoty. Předpokládal, že Země je stlačená elipsoidní a určuje, v závislosti na rychlosti otáčení, velikost komprese. Po nějaké době dokázal Maclaurin, že pokud je naše planeta elipsoidní na stožářích, pak je rovnováha oceánů pokrývajících Zemi skutečně zajištěna.

Můžeme předpokládat, že země je kulatá?

Pokud je planeta Země viděna z dálky, bude se jí zdát téměř dokonale kulatá. Pozorovatel, kterému není větší míra přesnosti měření, může považovat za pozorovatele. Průměrný Poloměr Země v tomto případě je 6371,3 km. Ale jestliže my, když jsme vzali tvar naší planety jako ideální míč, začnou provádět přesná měření různých souřadnic bodů na povrchu, selžeme. Faktem je, že naše planeta není dokonalá kulatá koule.

Různé způsoby popisování tvaru země

Tvar planety Země může být popsán ve dvou hlavních a několika odvozených způsobech. To může být přijato ve většině případů buď jako geoid nebo jako elipsoid. Zajímavé je, že druhá možnost je matematicky snadno popsána, ale první metoda není v zásadě popsána, protože praktické měření gravitace se provádí na různých místech na povrchu naší planety, abychom zjistili přesný tvar geoidu (a tedy i Země).

Otočte elipsoid

Všechno je jasné s elipsoidem rotace: tato postava připomíná míč, který se zplošní shora a dolů. Skutečnost, že tvar Země je elipsoid, je zcela srozumitelný: odstředivé síly vznikají díky rotaci naší planety na rovníku, zatímco nejsou na pólech. V důsledku otáčení a odstředivých sil se Země "ztuhla": průměr planety na rovníku je o 50 kilometrů větší než polární.

Představuje postavu nazvanou "geoid"

Extrémně složitá postava - geoid. Existuje pouze teoreticky, ale v praxi nemůže být ani dotčen, ani viděn. Můžete si představit geoid jako povrch, síla gravitace v každém bodě je přísně vertikálně směrována. Pokud by naše planeta byla pravidelná míč naplněná rovnoměrně s nějakou substancí, pak by se olovo v každém bodě dívalo do středu míče. Situaci však komplikuje skutečnost, že hustota naší planety je heterogenní. Na některých místech jsou těžké horniny, v jiných jsou dutiny, hory a deprese rozptýleny po celé ploše a roviny a moře jsou nerovnoměrně rozloženy. To vše mění gravitační potenciál v každém konkrétním místě. Skutečnost, že tvar zeměkoule - geoid, je také vinu za éterický vítr, který naše planety vyletí ze severu.

Kdo studoval geoidy?

Všimněte si, že samotný pojem "geoid" byl představen Johannem Listingem (na obrázku níže), fyzikem a matematikem, v roce 1873.

Pod ním, což znamená v překladu z řeckého "pohledu na Zemi", se míní postava tvořená povrchem Světového oceánu a také moře, která s ním komunikuje, s průměrnou hladinou vody, bez poruch přílivu, proudů, rozdílů atmosférického tlaku atd. Když říkají, že taková výška nad hladinou moře to znamená výšku od povrchu geoidu v tomto bodě na světě, navzdory skutečnosti, že na tomto místě není žádné moře, ale nachází se několik tisíc kilometrů daleko.

Koncept geoidu byl opakovaně zdokonalován. Takto sovětský vědec M. S. Molodinsky vytvořil svou vlastní teorii určování gravitačního pole a postavy Země z měření provedených na jeho povrchu. Za tímto účelem vyvinul speciální přístroj, který měří gravitaci - pružinový gravimetr. Byl to ten, kdo také navrhl použití kvazigeoidu, který je určen hodnotami předpokládanými potenciálem gravitace na povrchu Země.

Více o geoid

Pokud je gravitační zátěž měřena 100 km od hor, potom se olověná čára (tj. Váha na struně) odchýlí směrem. Taková odchylka od svislice je pro naše oči nepostradatelná, ale nástroj je snadno detekuje. Podobný obraz je všude pozorován: odchylka klesání je někde více, někde jsou menší. A pamatujeme si, že povrch geoidu je vždy kolmý na olovnicí. Odtud je zřejmé, že geoid je velmi složitá postava. Abyste jej mohli lépe prezentovat, můžete udělat následující kroky: vytvarovat kuličku z hlíny a potom ji vytlačit ze dvou stran, aby se vytvořila rovinnost, a potom se na výsledném elipsoidu vytvoří prsty a zuby. Taková zploštělá pokrčená koule docela realisticky ukáže tvar naší planety.

Co potřebujete znát přesný tvar Země?

Proč potřebujete svou podobu znát tak přesně? Co sférický tvar Země neuspokojuje vědce? Měl by to komplikovat obraz s geoidem a elipsoidem otáčení? Ano, je to naléhavá potřeba: číslice blízké geoidu pomáhají vytvářet souřadnicové sítě, které jsou nejpřesnější. Ani astronomický výzkum, geodetické průzkumy ani různé satelitní navigační systémy (GLONASS, GPS) nemohou existovat a být prováděny bez definování poměrně přesného tvaru naší planety.

Různé souřadnicové systémy

Ve světě v současné době existuje několik trojrozměrných a dvourozměrných souřadnicových systémů se světovou hodnotou, stejně jako několik tuctů místních. Jeho tvar Země je přijat v každém z nich. To vede k tomu, že souřadnice, které byly určeny různými systémy, jsou poněkud odlišné. Zajímavé je, že pro výpočet bodů nacházejících se na území jedné země bude nejvhodnější zaujmout tvar Země jako referenční elipsoid. To je nyní zavedeno i na nejvyšší legislativní úrovni.

Krasovského elipsoid

Pokud hovoříme o zemích SNS nebo o Rusku, pak o jejich území státní forma naší planety je popsáno tzv. Krasovským elipsoidem. Bylo stanoveno v roce 1940. Na základě tohoto čísla byly vytvořeny koordinační systémy tuzemské (ПЗ-90, СК-63, СК-42) a zahraniční (Afgooye, Hanoi 1972). Jsou stále používány pro praktické a vědecké účely. Zajímavé je, že GLONASS spoléhá na systém PZ-90, který je přesně přesný jako GPS jako podobný systém WGS84.

Závěr

Shrnutí, řekněme znovu, že tvar naší planety je jiný než míč. Země se blíží ve své podobě k elipsoidu rotace. Jak jsme již poznamenali, tato otázka vůbec není v pořádku. Přesná definice jaké formy Země poskytuje vědcům silný nástroj pro výpočet souřadnic nebeských a pozemských těles. A je velmi důležité pro vesmírnou a námořní navigaci, při stavbě, geodetické práce, stejně jako v mnoha dalších oblastech lidské činnosti.