Почему Земля,как и другие планеты не имеет формы идеального шара? Земля как планета имеет форму шара
Земля имеет форму шара - путеводитель
Земля имеет форму шара
Земля имеет форму шара 4.96 / 5 (99.25%) 133 votes
Земля — круглая. Сейчас об этом знают все от мала до велика, а были времена, когда наша планета считалась плоской. Прогресс науки привел к тому, что в наши дни сомневаться в том, что Земля круглая, может разве только умалишенный, да и том вряд ли.
А ведь в действительности наша родная планета не так кругла, как мы привыкли считать. Ученым этот факт известен, и он активно используется для успешного решения задач в геодезии, спутниковой навигации, космонавтике, даже в астрофизике и других науках. Что же, Земля не круглая. И да, и нет.
Если смотреть на Землю издалека, то она покажется идеально круглой, да и наблюдатель на Земле, которому не важна большая точность измерений (при чем здесь измерения, будет рассказано позже), вполне может считать планету круглой. В этом случае средний земной радиус составит 6371,3 км. Однако если мы, приняв форму Земли за идеальный шар, начнем делать точные измерения координат точек на ее поверхности, то ничего у нас не получится. Все дело в том, что мы живем не на идеально круглом шаре.
Форму Земли можно описать двумя основными и несколькими производными способами. В большинстве случаев форма нашей планеты может быть принята либо за эллипсоид вращения, либо за геоид. Интересно, что первый легко описывается математически, а второй никак не описывается принципиально — для определения более или менее точной формы геоида (а значит, и Земли в целом) применяются практические измерения гравитации в разных точках поверхности планеты.
Читайте также про: Самое сильное землетрясение
С эллипсоидом вращения все более или менее понятно — эта фигура напоминает шар, приплюснутый сверху и снизу. Такая форма Земли вполне объяснима — из-за ее вращения на экваторе возникают центробежные силы, в то время как на полюсах этих сил нет. В результате вращения и центробежных сил по экватору Земля «располнела»: экваториальный диаметр планеты примерно на 50 км больше. чем полярный.
Геоид — фигура крайне сложная, и существует она только теоретически, а на практике ее нельзя ни увидеть, ни «пощупать». Геоид можно представить себе в виде поверхности, в каждой точке которой сила земного притяжения имеет строго вертикальное направление. Если бы Земля была правильным шаром, равномерно заполненным каким-нибудь одним веществом, то в любой ее точке отвес «смотрел» бы точно в центр шара. Однако дело осложняется тем, что плотность нашей планеты неоднородна:где-то сосредоточены тяжелые горные породы, а где-то есть пустоты, по всей поверхности разбросаны горы и впадины, моря и равнины. А все это изменяет и гравитационный потенциал в данной конкретной точке.
Если измерить гравитацию в сотне километров от гор, то отвес (грузик на нитке) будет отклоняться в их сторону. Это отклонение от вертикали незаметно глазу, но приборами обнаруживается легко. И такая картина наблюдается везде — где-то отклонения отвеса больше, где-то меньше. А мы помним, что поверхность геоида всегда перпендикулярна отвесу, отсюда становится понятно, что геоид — фигура не просто сложная, но в придачу еще и хитрая. Представить ее себе можно следующим образом — необходимо вылепить из глины шар, потом сжать его с двух сторон для образования приплюснутости, а затем на получившемся эллипсоиде пальцами сделать вмятины и бугры. Вот такой помятый сплюснутый шарик и будет максимально реалистично показывать форму Земли .
Читайте также про: Самое холодное место?
А вообще, для чего необходимо так точно знать форму нашей планеты? Зачем усложнять картину эллипсоидами вращения и геоидом? В этом есть насущная необходимость — фигуры, близкие к геоиду, помогают создавать максимально точные координатные сетки. Ни геодезические изыскания, ни астрономические исследования, ни системы спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС (расшифровывается как «параметры Земли 1990 года») не могут проводиться и существовать без определения точной формы Земли .
В настоящее время в мире действует несколько двух и трехмерных систем координат мирового значения и несколько десятков локальных систем координат. В каждой из них принята своя форма Земли, что приводит к некоторым отличиям координат, определенных разными системами. Интересно, что для вычисления координат точек, лежащих на территории одного государства, удобнее принимать форму нашей планеты за так называемый референц-эллипсоид, причем это устанавливается на высшем законодательном уровне.
Если говорить о России и странах СНГ, то на этих территориях форма Земли описывается эллипсоидом Красовского, определенным еще в далеком 1940 году. На основании данной фигуры были созданы отечественные (СК-42, СК-63, ПЗ-90) и зарубежные (Hanoi 1972, Afgooye) системы координат, используемые в научных и практических целях и по сегодняшний день. Интересно, что система ПЗ-90, на которую опирается ГЛОНАСС, по своей точности превосходит аналогичную систему WGS84, принятую за основу в GPS.
Читайте также про: С помощью пушки можно послать снаряд в космос
Итак, форма Земли отличается от шара. приближаясь к эллипсоиду вращения. И, как мы видим, вопрос о форме нашей планеты вовсе не праздный — ее точное определение дает в руки ученым мощный инструмент для вычисления координат земных и небесных тел. Это важно для морской и космической навигации, для проведения геодезических, строительных работ и многих других областей деятельности человека.
Читайте также
Рекомендуем ознакомится: http://zablugdeniyam-net.ru
Форма Земли. Планета Земля :: SYL.ru
Наша планета является одной из 9, которые вращаются вокруг Солнца. Еще в глубокой древности появились первые представления о том, каковы форма и размеры Земли.
Как менялись представления о форме Земли?
Античные мыслители (Аристотель - 3 в. до н. э., Пифагор - 5 в. до н. э. и др.) еще много веков назад высказывали мысль о том, что наша планета имеет шарообразную форму. Аристотель (на фото ниже), в частности, учил вслед за Евдоксом, что являющаяся центром Вселенной Земля шарообразна. Доказательство этого он видел в характере, который имеют лунные затмения. При них отбрасываемая нашей планетой на Луну тень имеет округлую форму по краям, что возможно лишь при условии шарообразности.
Проведенные в последующие столетия астрономические и геодезические исследования дали нам возможность судить, каковы в действительности форма и размеры Земли. Сегодня о том, что она круглая, знают от мала до велика. А ведь были времена в истории, когда считалось, что планета Земля плоская. Сегодня благодаря прогрессу науки мы уже не сомневаемся в том, что она именно круглая, а не плоская. Неоспоримое доказательство этого - космические фотоснимки. Шарообразность нашей планеты приводит к тому, что земная поверхность нагревается неравномерно.
А ведь на самом деле форма Земли не совсем такая, как мы привыкли думать. Этот факт известен ученым, и он используется в настоящее время для решения задач в области спутниковой навигации, геодезии, космонавтики, астрофизики и других смежных науках. Впервые мысль о том, какова в действительности форма Земли, высказал Ньютон на рубеже 17-18-го вв. Он теоретически обосновал предположение о том, что наша планета под воздействием на нее силы тяжести должна быть сжата в направлении оси вращения. А это значит, что форма Земли представляет собой либо сфероид, либо эллипсоид вращения. От угловой скорости вращения зависит степень сжатия. То есть чем тело вращается быстрее, тем оно сплющивается больше у полюсов. Этот ученый исходил из принципа всемирного тяготения, а также из предположения однородной жидкой массы. Он допускал, что Земля является сжатым эллипсоидом, и определял, в зависимости от скорости вращения, размеры сжатия. Через некоторое время Маклорен доказал, что если наша планета является сжатым у полюсов эллипсоидом, то равновесие покрывающих Землю океанов действительно обеспечено.
Можно ли считать, что Земля круглая?
Если планета Земля будет рассматриваться издалека, она будет казаться практически идеально круглой. Наблюдатель, которому большая точность измерений не важна, может вполне считать ее таковой. Средний радиус Земли в этом случае составляет 6371,3 км. Но если мы, приняв за идеальный шар форму нашей планеты, станем делать точные измерения различных координат точек на поверхности, у нас ничего не получится. Дело в том, что наша планета - это не идеально круглый шар.
Различные способы описания формы Земли
Форма планеты Земля может быть описана двумя основными, а также несколькими производными способами. Она может быть принята в большинстве случаев либо за геоид, либо за эллипсоид. Интересно, что математически легко описывается второй вариант, а вот первый принципиально никак не описывается, поскольку для определения точной формы геоида (а следовательно, и Земли) осуществляются практические измерения гравитации в различных точках поверхности нашей планеты.
Эллипсоид вращения
Все понятно с эллипсоидом вращения: фигура эта напоминает шар, который снизу и сверху приплюснут. То, что форма Земли - эллипсоид, вполне объяснимо: центробежные силы возникают из-за вращения нашей планеты на экваторе, тогда как их нет на полюсах. В результате вращения, а также центробежных сил Земля "располнела": диаметр планеты по экватору больше примерно на 50 км, чем полярный.
Особенности фигуры под названием "геоид"
Крайне сложная фигура - геоид. Она существует лишь теоретически, однако на практике ее нельзя ни пощупать, ни увидеть. Можно представить себе геоид в виде поверхности, сила земного притяжения в каждой точке которой направлена строго вертикально. Если бы наша планета была правильным шаром, заполненным равномерно каким-либо веществом, то отвес в любой ее точке смотрел бы в центр шара. Но ситуация осложняется тем, что неоднородной является плотность нашей планеты. В одних местах имеются тяжелые горные породы, в других пустоты, горы и впадины разбросаны по всей поверхности, так же неравномерно распределены равнины и моря. Все это меняет в каждой конкретной точке гравитационный потенциал. В том, что форма земного шара - геоид, виноват также эфирный ветер, который обдувает нашу планету с севера.
Кто изучал геоиды?
Отметим, что само понятие "геоид" было введено Иоганном Листингом (на фото ниже), физиком и математиком, в 1873 году.
Под ним, означающим в переводе с греческого "вид Земли", подразумевалась фигура, образованная поверхностью Мирового океана, а также морей, сообщающихся с ним, при среднем уровне воды, отсутствии возмущений от приливов, течений, а также разностей атмосферного давления и т. п. Когда говорят о том, что над уровнем моря такая-то высота, это означает высоту от поверхности геоида в этой точке земного шара, несмотря на то что в этом месте нет никакого моря, а оно находится за несколько тысяч километров от него.
Неоднократно уточнялось впоследствии понятие геоида. Так, советский ученый М. С. Молоденский создал свою теорию определения гравитационного поля и фигуры Земли по измерениям, выполненным на ее поверхности. Для этого он разработал особый прибор, измеряющий силу тяжести - пружинный гравиметр. Именно он предложил также использование квазигеоида, который определяется по значениям, принимаемым потенциалом силы тяжести на поверхности Земли.
Подробнее о геоиде
Если гравитацию измерить в 100 км от гор, то отвес (то есть грузик на нитке) станет отклоняться в их сторону. Такое отклонение от вертикали нашему глазу незаметно, однако легко обнаруживается приборами. Подобная картина наблюдается везде: отклонения отвеса где-то больше, где-то они меньше. А мы помним о том, что всегда перпендикулярной отвесу является поверхность геоида. Отсюда становится ясно, что геоид - весьма сложная фигура. Для того чтобы лучшее его представить, можно сделать следующее: вылепить шар из глины, после чего с двух сторон его сжать для образования приплюснутости, затем сделать пальцами на получившемся эллипсоиде бугры и вмятины. Такой сплюснутый помятый шарик будет довольно реалистично показывать форму нашей планеты.
Для чего нужно знать точную форму Земли?
Для чего же нужно знать так точно ее форму? Чем не удовлетворяет ученых шарообразная форма Земли? Следует ли усложнять картину геоидом и эллипсоидом вращения? Да, насущная необходимость в этом есть: близкие к геоиду фигуры помогают создавать координатные сетки, являющиеся наиболее точными. Ни астрономические исследования, ни геодезические изыскания, ни различные системы спутниковой навигации (ГЛОНАСС, GPS) не могут существовать и проводиться без определения довольно точной формы нашей планеты.
Различные системы координат
В мире в настоящее время действует несколько трехмерных и двухмерных систем координат с мировым значением, а также несколько десятков локальных. Своя форма Земли принята в каждой из них. Это приводит к тому, что координаты, которые были определены разными системами, несколько отличаются. Интересно, что, для того чтобы вычислить их у точек, находящихся на территории одной страны, удобнее всего будет принять форму Земли за референц-эллипсоид. Это установлено сейчас даже на высшем законодательном уровне.
Эллипсоид Красовского
Если говорить о странах СНГ или России, то на территории этих государств форма нашей планеты описывается так называемым эллипсоидом Красовского. Он был определен еще в 1940 году. Отечественные (ПЗ-90, СК-63, СК-42) и зарубежные (Afgooye, Hanoi 1972) системы координат были созданы на основании этой фигуры. Они и по сей день используются в практических и научных целях. Интересно, что ГЛОНАСС опирается на систему ПЗ-90, которая превосходит по своей точности принятую как основа в GPS аналогичную систему WGS84.
Заключение
Подводя итог, скажем еще раз, что форма нашей планеты отличается от шара. Земля приближается по своей форме к эллипсоиду вращения. Как мы уже отметили, вовсе не праздным является этот вопрос. Точное определение того, какую Земля имеет форму, дает мощный инструмент ученым для вычисления координат небесных и земных тел. А это очень важно для космической и морской навигации, при проведении строительных, геодезических работ, а также во многих других областях человеческой деятельности.
www.syl.ru
Почему планета Земля не имеет идеальной формы шара
Сегодня уже давно ни один человек на планете не сомневается в том, что Земля имеет шарообразную форму. Однако о том, что Земля не является идеальным шаром, а имеет несколько приплюснутые полюса, знает немного меньше людей.
Впрочем, знание такого факта не является обязательным, именно поэтому он известен и не всем. Но вопрос о том, почему Земля – это не идеальный шар, систематически беспокоит многих людей, и сегодня мы постараемся дать краткий ответ на него.
Форма Земли: факты и древние гипотезы
Еще в древние времена Аристотель начал предполагать, что Земля имеет круглую форму. Его гипотезы тогда основывались на целом перечне всевозможных наблюдений, вроде явления, происходящего при удалении кораблей от берегов суши. Ведь в таких условиях корабли не просто становились меньше, но и визуально уходили вниз. В результате, как мы знаем, человечество пришло к тому, что Земля – это шар, и очень долго люди были уверенны, что этот шар является идеальным.
В действительности форма нашей планеты не является идеальным шаром, и имеет форму шара, сплюснутого в полюсах (северном и южном). Такая фигура в науке называется «Геоидом», и она очень близка к другой геометрической форме – к сплюснутому эллипсоиду.
Почему Земля не имеет форму идеального шара
Что же касается причины того, почему Земля не имеет форму идеального правильного шара, то для её объяснения необходимо учесть некоторые аспекты.
Дело в том, что свою форму наша планета получила по массе самых разных процессов и явлений, которые все время находятся в динамике, то есть – изменяются. Дело в том, что одним из приоритетных показателей, влияющих на изменение формы Земли, является сила гравитации.
Однако коэффициент гравитации не является одинаковым и равномерно распределенным по всей нашей планете, в некоторых местах гравитационное воздействие является различным.
Именно это приводит к тому, что планета, вращаясь вокруг своей оси, приобрела форму шара, слегка приплюснутого на полюсах.
Для того чтобы более наглядно понять, как Земли приобрела ту форму, которую наша планета имеет сегодня, сравнить данный процесс можно с изготовлением горшков из глины. Они также вращаются вокруг своей оси, и за счет скорости вращения и неравномерного распространения сил, ведь в разных местах скопление глины является разным, готовое изделие получит не идеальную форму шара.
Понравился материал? Поставь оценку и поделись в соцсетях чтобы и друзья были в курсе.Остались вопросы? Задайте их в комментариях.
Загрузка... voprosy-pochemu.ru
Какую форму имеют планеты Солнечной системы? Что такое горизонт, линия горизонта?
Форма Земли
В древности люди думали, что Земля — огромный плоский круг: ведь именно такой они видели земную поверхность, когда совершали свои путешествия.
Однако представления о форме нашей планеты менялись. Около двух тысяч лет назад древнегреческие ученые уже пришли к выводу, что Земля имеет форму шара. В том, что поверхность Земли выпуклая, легко убедиться, наблюдая с берега за приближающимся по морю кораблем: сначала из-за линии горизонта появляются его мачты, трубы, затем постепенно становится виден весь корпус, как будто корабль поднимается откуда-то снизу. Чтобы на открытой местности увидеть как можно дальше, мы забираемся на высокий объект — дерево, крышу дома, холм, потому что горизонт расширяется с увеличением высоты места наблюдения.
Особенно явно видна шарообразная форма Земли на космических снимках.
Форма Земли
Размеры Земли
Специально произведенные измерения дают точные сведения о размерах Земли. Площадь поверхности нашей планеты составляет 510000000 км2. Расстояние от центра Земли до экватора равно 6378 км, а до полюсов — 6356 км, то есть у полюсов наша планета немного сплюснута. Для того чтобы объехать Землю вокруг на скором поезде, потребуется около месяца, так как длина нашей планеты по окружности равна 40 000 км.
Глобус — модель земного шара
Глобус это подобие земного шара, по которому можно получить представление о форме нашей планеты. Глобус всегда ориентирован таким образом, что Северный полюс находится вверху, а Южный полюс — внизу. Ось вращения глобуса наклонена так же, как ось вощения Земли. На глобусе хорошо видны очертания материков, океанов, морей, их относительное расположение и размеры. Однако все изображения географических объектов на обычном школьном глобусе очень мелкие. Самым большим на Земле считается глобус диаметром 10 м (его вес 30 т), который находится в Италии. На таком глобусе поверхность Земли изображена достаточно подробно, однако из-за своей величины он очень неудобен в обращении.
Гораздо практичнее иметь дело с географическими картами, которые представляют собой плоские изображения частей земной поверхности. На картах географические объекты показаны гораздо крупнее, чем на глобусе. Кроме того, карты удобно носить с собой. Однако при создании карт сталкиваются с другой трудностью: любое изображение поверхности шара на плоскости получается деформированным, содержит некоторую ошибку.
geographyofrussia.com
Какую форму имеет планета Земля?
Имеет ли Земля форму шара? Этот вопрос один из самых древних в астрономии, можно даже сказать, что проблема формы и размеров Земли была той задачей, из которой родилась вся наука человечества. Опуская всевозможные предания народов мира о плоских и иных формах Земли, первое упоминание о сферической форме Земли содержится в дошедших до нас пересказах сочинений Фалеса Милетского (около 624–547 г. до н. э.). Аналогичное мнение относится к мыслям Пифагора (ок. 570–500 г. до н. э.) о мировой гармонии сфер. Его идеи в дальнейшем развивали многие последователи пифагорейской школы. Первые научные наблюдательные доказательства шарообразности Земли приведены Аристотелем (384–322 г. до н. э.) в его сочинении «О небе» (ок. 360–340 г. до н. э.). Аристотель указывает на круглую тень Земли во время лунных затмений и изменение высоты светил при перемещении с юга на север. Он впервые дал и оценку размеров земного шара, который много меньше по сравнениюс величиной звёзд: 400 000 стадий в окружности (60–75 тыс. км). Первое в истории измерение размеров Земли произвёл греческий астроном Эратосфен Киренский (276–194 г. до н. э.) около 230 г. до н. э. Он знал, что в южном Египте в городе Сиена (Асуан), который лежит на северном тропике, в день летнего солнцестояния лучи Солнца падают вертикально, а предметы не отбрасывают тени. В этот же полдень он измерил высоту Солнца и у себя, в г. Александрии на берегу Средиземного моря, и обнаружил, что здесь Солнце отклонено от вертикали на 1/50 часть окружности (истинная разница по широте составляет 6°47/ или 1/53 часть). Зная расстояние между Александрией и Сиеной по земле (около 5000 стадий), Эратосфен весьма точно определил длину земной окружности в 252000 стадий (в зависимости от истинного значения египетской стадии это составляет от 36690 до 45000 км). Позднее Эратосфен возглавил Мусейон (Дом Муз в Александрии, он же Музей), − крупнейший научный центр не только Египта, но и всего древнего мира. Он же первым создал и географические карты с обозначением на них меридианов и параллелей. Через полтора века, в 85 г. до н. э. другой александриец Посидоний применил принципиально иную методику градусного измерения дуги меридиана. Он наблюдал звезду Канопус, самую яркую в созвездии Киль, из двух разных мест, и по разнице её высоты над горизонтом получил величину окружности Земли в 180000 стадий (32400 км). В 100 г. китайский учёный Цай Пи в сочинении «Гайтянь» («Покрывающее небо») описал Землю и небо, как две параллельные сферические поверхности, отстоящие друг от друга на 80000 ли (46080 км). Индийский астроном и математик Ариабхата (476 г.) в своём труде «Ариабхатиам» описал Землю, как вращающийся шар. Тем забавнее через 900 лет после Аристотеля и 800 лет после Эратосфена встречать в «Христианской топографии» Козьмы Индикоплова (550 г.) рассуждения о плоской прямоугольной Земле, помещённой внутри Вселенной в виде ящика по образцу Скинии Завета божьего. В Китае попытка измерения длины дуги меридиана по методу градусных измерений была предпринята в 725 г. под руководством Нань Гун-шо. Расстояние между городами Хуанчжоу и Шанчай было измерено непосредственно, а разность широт конечных пунктов (более 2?) определялась по изменению высоты полюса мира. Через 100 лет, в 827 г. по приказу Багдадского халифа аль-Мамуна, известного как покровитель астрономии и точных наук, в пустыне Синджар между реками Тигром и Евфратом было выполнено градусное измерение дуги меридиана. Длины отрезков на местности измерялись с помощьюк олышков и веревочек, а на конечных пунктах базового расстояния определялись высоты звёзд. Длина 1° дуги меридиана составила 56,6 арабские мили (113 км, истинное значение − 111,8 км). Таким образом, и китайцы, и арабы, как и древние греки, прекрасно знали истинные размеры сферической Земли. Между 1022–1024 гг. Бируни (973–1048 г.) применил метод измерения радиуса земного шара по величине понижения видимого горизонта и описал его в своём капитальном трактате «Геодезия» (1025 г.): «Я нашёл в земле индийцев [в Пенджабе] гору, возвышающуюся над широкой равниной, поверхность которой гладка, как поверхность моря. Я искал на вершине горы видимое место встречи неба и земли, то есть круг горизонта, и обнаружил его ниже линии восток-запад менее чем на треть и четверть градуса (34 угловые минуты). Затем я определил высоту горы (652,05 локтей). . . ». Из расчётов Бируни длина 1° дуги меридиана составляла 110275 м (истинное значение 110895 м для этой местности). Европейцы первыми в истории добились фактического подтверждения шарообразности Земли − им стало кругосветное плавание Магеллана и Эль Кано в 1519–1522 гг. Но первое измерение размеров Земли в Европе случилось через 17 веков (!) после Эратосфена. Только в 1528 г. Жан Фернель путём подсчёта числа оборотов колеса экипажа измерил расстояние от Парижа до Амьена. Величина 1° дуги меридиана у него составила110,6 км. Ещё век спустя, в 1614–1617 гг. голландский астроном Виллеброрд Снеллиус впервые применил метод триангуляции, когда линейная протяжённость большой дуги на поверхности Земли измеряется через систему последовательно сопряжённых треугольников. Его измерение1° дало 107335 м. Наконец, в 1671 г. член Парижской академии Жан Пикар (1620–1682) опубликовал свой труд «Измерение Земли», в котором не только сообщил результаты высокоточных триангуляционных измерений в 1669–1670 гг. дуги Париж-Амьен (1° = 111210 м, истинное значение 111180 м), но и высказал предположение о том, что истинная форма Земли − не шар! Буквально через год, в 1672 г. Жан Рише, проводя наблюдения Марса в Кайенне (Гвиана в Южной Америке, широта +5°), обнаружил явление замедления периода секундного маятника по сравнениюс его периодом в Париже. Это было первое инструментальное свидетельство уменьшения силы тяжести на экваторе. Это открытие вновь заострило бурный спор, имевший место в то время в европейской науке. Дело в том, что в соответствии с теорией всемирного тяготения Ньютона, вращающиеся тела (в том числе наша Земля) должны принимать форму сплюснутого эллипсоида, а по теории эфирных вихрей Декарта, напротив, вытянутого сфероида. Поэтому вопрос об истинной форме Земли для ньютонианцев и картезианцев был принципиально важен. Дыня или тыква, огурец или помидор, мандарин или лимон − эта дилемма имела воистину вселенское значение. Директор Парижской обсерватории Джованни Доменико Кассини (1625–1712 г.) с 1683 г. начал проводить новые обширные работы по градусным измерениям уже на длинной дуге − от нормандских берегов Франции на севере до испанской границы на юге. К сожалению, из-за смерти Кольбера (министр финансов Людовика 14) и самого Кассини работы прерывались и были завершены его сыном Жаком Кассини (1677–1756 г.) только в 1718 г., а результаты опубликованы в 1720 г. Кассини также был картезианцем по своим взглядам и даже вступил в спор с Ньютоном, утверждая, что земной шар имеет вытянутую форму. Сам Ньютон давал теоретическую оценку сжатия Земли в 1/230. Чтобы окончательно разобраться с «дынями», «помидорами» и прочими «лимонами», Французская академия наук в 1735 г. организовала две грандиозные по тому времени экспедиции к экватору и полярному кругу. В Лапландию( 66° с. ш.) отправились Пьер Мопертюи и Алексис Клеро, где измерили дугу протяжённостью 57/30// и получили длину 1° равной 57422 туаз (111,9 км). В Перу под руководством академика Пьера Бугера (1698–1758) методом триангуляции была измерена дуга от +0°2/30// с. ш. до ?3°04/30// ю.ш., по которой длина 1° составила 56748 туаз (110,6 км). Результат этой экспедиции стал первым опытным подтверждением сплюснутости Земли, что могло иметь место в случае, когда Земля имеет форму эллипсоида вращения. В честь этого события была даже выбита медаль, на которой изображённый Бугер слегка опирался на земной шар и слегка его сплющивал. Первую теорию фигуры Земли предложил в 1743 г. Алексис Клод Клеро (1713–1765 г.). Теоремы Клеро устанавливают связь между формой Земли, её вращением и распределением силы тяжести на её поверхности, тем самым были заложены основы нового направления науки − гравиметрии. В 1841 г. Фридрих Бессель (1784–1846) установил для Земли форму сфероида со сжатием в 1/299,15, а в 1909 г. Джон Хейфорд получил эллипсоид с экваториальным радиусом 6378,3884 км и сжатием 1/297,0, который использовался в качестве стандарта до 1964 г. Фундаментальные определения были выполнены в 1940 г. Ф.Н.Красовским и А.А.Изотовым и опубликованы в 1950 г. Эллипсоид Красовского очень близок к современной системе астрономических постоянных, принятых Международным астрономическим союзом: экваториальный радиус Земли 6378160 ± 3 м, полярный радиус 6356779 м, сжатие 0,0033529 = 1/298,25. При этом было введено и экваториальное сжатие 1/30000. Таким образом, некоторым промежуточным приближением формы Земли служит трёхосный эллипсоид, у которого разница между экваториальным и полярным радиусами составляет 21381 м, а экваториальные радиусы в направлении Африки и Бразилии отличаются на 200 м. На самом деле, истинная форма Земли на уровне точности в сотни метров уже не может быть представлена ни одной достаточно простой математической фигурой, и для её представления применяется понятие геоида. Геоид − условная поверхность равного потенциала (поверхность равновесия), совпадающая с поверхностью свободно покоящейся воды в открытом океане. Отклонения геоида от эллипсоида не превышают, как правило, 100 м. Тем не менее, при условном представлении отклонений реальной формы Земли от аналитической фигуры, эти отклонения напоминают по форме грушу: «шишка» на северном полюсе и «провал» в Антарктиде. С помощьюсовр еменных методов определения координат, в том числе и высоты над уровнем моря (спутниковые навигационные системы GPS, радиоинтерферометрические измерения и т. д.) реальная поверхность Земли описывается огромным массивом данных, при этом положение любого репера в трёхмерном пространстве может быть определено с точностьюдо сантиметра. Не надо путать форму Земли (геоид) с её реальной твёрдой поверхностью. Очевидно, что рельеф литосферы в океанах располагается ниже поверхности геоида, а на материках − выше (говорят: «высота над уровнем моря»). Самая глубокая (относительно геоида) точка литосферы расположена в Марианском желобе (?11022 м), а самая высокая − г. Джомолунгма (8848 м). Наибольший перепад высот рельефа находится около Южной Америки, где разница высоты Анд (гора Аконкагуа − 6960 м) и прилегающего Чилийского желоба (максимальная глубина − 8180 м) составляет 15140 м. Интересно напомнить, что форма Земли изменяется во времени. На ранних этапах существования Земли, как планетного тела, она вращалась вокруг своей оси значительно быстрее; предполагается, что древние земные сутки могли составлять 4-5 часов. Очевидно, что сжатие Земли в ту эпоху было значительно больше современного (попробуйте оценить самостоятельно − на сколько?). С течением времени скорость вращения Земли замедляется (примерно на 15 % за полмиллиарда лет), а её форма, соответственно, «округляется». На меньших отрезках времени и меньших масштабах по высоте существеннуюро ль играет геотектоника плит. Как известно, материки «плавают» по поверхности магмы, как льдины по воде, и, перемещаясь, искажают при этом форму геоида на величины ≈ 100 м за времена ≈ 200•106 лет. Наиболее «быстрыми» искажениями формы Земли являются приливы − гравитационные возмущения от Луны и Солнца. Наиболее известны эти возмущения в водной оболочке Земли, хотя присутствуют они и в атмосфере, и в литосфере. Теоретическая высота прилива (т. е. искажение формы геоида вследствие гравитационного возмущения от Луны) составляет около 50 см. Однако «приподнимание» «твёрдой» земной поверхности из-за упругости тела Земли существенно меньше (10–20 см). Наибольшуювеличину имеют водные приливы, связанные с воздействием на океаническую прилив ную волну мелкого дна и узостей береговой линии (до 18 м в заливе Фанди). Провалы вследствие землетрясений, извержения вулканов и иные изменения ландшафта на форму Земли не влияют. fizportal.ru
Почему Земля,как и другие планеты не имеет формы идеального шара?
Со школы всем известно, что форма нашей планеты представлена шаром. Этот факт не вызывал сомнения до недавнего времени, пока я не наткнулся на классную статью, в которой было написано, каковы ее очертания, и почему так сложилось.
Почему Земля — неидеальный шар
На первый взгляд, наша планета подобна шару, что легко видно из космоса. Но это далеко от истины: она — сфероид, то есть слегка сжатое шарообразное тело. Открытие принадлежит Исааку Ньютону, который утверждал, что такая форма — следствие вращения, и он оказался прав. В районе полюсов, если делать замеры от поверхности до центра, расстояние окажется на 21 км меньше, по сравнению с экватором.
Для изучения истинных очертаний, ученые используют тысячи датчиков, которые расположены на ключевых участках поверхности. В целом, при помощи спутниковых систем навигации, удается составить общую картину, а также отследить динамику изменений. Да, внешний вид постоянно меняется, а почему так происходит, я расскажу далее.
Что влияет на образ нашей планеты
Ее, в каком-то роде, можно назвать пластичной, что объясняет изменение внешней формы за счет вращения. Но даже утверждение о том, что Земля чуть сплюснута, не до конца верно. Под влиянием ряда факторов ее внутренняя масса распределена крайне неравномерно, а это приводит к тому, что в разных точках наблюдается разная гравитация. Другими причинами являются:
- Перемещение огромных масс в недрах и на поверхности — движение плит, что приводит к появлению и разрушению горных массивов и равнин.
- Вертикальное перемещение участков поверхности, особенно в местах, где ранее располагались ледники.
- Гравитация Солнца и Луны. Доказано, что они влияют не только на воду и воздух, но и на твердую оболочку.
- Колебания суммарной массы океанов и атмосферы, также вносят свою лепту.
В основе неидеальности лежит тот факт, что формирование Земли протекало за счет многих процессов, которые не завершились, и продолжаются по сей день. Среди прочих, особая роль отводится гравитации, которая «сплющила» планету у полюсов.
travelask.ru
Почему Земля, как и другие планеты, не имеет формы идеального шара?
С удовольствием отвечу на этот вопрос, ведь я сам недавно искал на него ответ — помогал сыну с домашним заданием. Например, меня в школе учили, что Земля — просто шар. Поэтому, я был слегка удивлен, когда узнал, что это не совсем так...
Истинная форма Земли
Если мы посмотрим на нашу планету из космоса, то увидим голубой шарик. Но внешность обманчива, и планета на самом деле имеет форму сфероида. Еще в древности Аристотель, исходя из своих наблюдений за морем, пришел к выводу, что Земля не что иное, как шар. Он заметил, что корабли не только становились меньше удаляясь от берега, а как бы «ныряли» за линию горизонта. Такое возможно лишь в одном случае — движение по поверхности гигантского шара. Но первым предположил, что планета далеко не идеальный шар, Исаак Ньютон. Он утверждал, что она представлена сфероидом, одновременно сплюснутым в районе полюсов. Как видно, он оказался прав. Это объясняет тот факт, что расстояние от центра планеты до поверхности океана на полюсах меньше на 23 километра, чем в районе экватора.
Что влияет на форму планеты
Наша планета далеко не твердая, а, можно сказать, пластичная, что позволяет ей деформироваться и менять форму. Изменения происходят за счет обращения вокруг оси, точно так же, как увеличивает «талию» глиняный шарик, вращающийся на гончарном круге. Кроме этого, на форму оказывают влияние следующие процессы:
- гравитация Солнца и Луны — не только приливы подвластны этой силе, но и геологические массы;
- атмосфера и океан — изменение их массы сказывается на рельефе поверхности;
- метеориты — порой они оставляют огромные кратеры;
- движение литосферы — в результате этих процессов образуются впадины и горы.
В наше время малейшие изменения формы отслеживаются при помощи тысяч датчиков, которые выявляют малейшие изменения и передают данные при помощи GPS. Кроме этого, применяются лазерные установки, которые фокусируются на спутниках, тем самым измеряя высоту орбит. Ну и наконец, для того, чтобы убедиться в том, что мы живем не на идеально гладком шаре, достаточно выбраться в горы!
travelask.ru
