Oblika Zemlje. Planetna zemlja
Naš planet je eden od 9, ki se vrtijo okoli sonca. Že v antičnih časih so se pojavile prve ideje o obliki in velikosti Zemlje.
Kako so se spremenile ideje o obliki Zemlje?
Starodavni misleci (Aristotel - 3 stoletje pred našim štetjem. E., Pitagora - 5 stoletje pred Kristusom. E. et al.) Pred mnogimi stoletji je bila izražena ideja, da ima naš planet sferično obliko. Predvsem Aristotel (na spodnji sliki) je po Eudoxusu učil, da je Zemlja okrogla, da je središče vesolja. Dokaz tega je videl v karakterju, ki ga imajo lunine mrke. Ko jih naš planet odda na luno, ima senca zaobljeno obliko vzdolž robov, kar je možno le pod pogojem sferičnosti.
Astronomske in geodetske študije, ki smo jih izvedli v naslednjih stoletjih, so nam dali priložnost, da presodimo, kakšna je oblika in velikost Zemlje. Danes, da je okrogla, vedo od majhnih do velikih. A v zgodovini so bili časi, ko je verovalo, da je planet Zemlja ravno. Danes, zahvaljujoč napredku znanosti, ne dvomimo več, da je okrogla, ne ravna. Nesporni dokaz tega so kozmične fotografije. Sferičnost našega planeta vodi do tega, da se zemeljska površina segreva neenakomerno.
Toda dejansko oblika Zemlje ni povsem enaka, kot smo mislili. To dejstvo je znancem znano in se trenutno uporablja za reševanje problemov na področju satelitske navigacije, geodezije, astronavtike, astrofizike in drugih sorodnih ved. Prvič je bila ideja o tem, kakšna je bila dejanska oblika Zemlje, izrazila Newton na prelomu 17. in 18. stoletja. Teoretično je utemeljil domnevo, da je naš planet pod vplivom težnost mora biti stisnjena v smeri vrtilne osi. To pa pomeni, da je oblika Zemlje bodisi sferoid ali elipsoid vrtenja. Od kotna hitrost razmerje stiskanja, odvisno od vrtenja. To pomeni, da se telo vrti hitreje, bolj se zravna na polih. Ta znanstvenik je izhajal iz načela univerzalne agresije, pa tudi iz predpostavke o homogeni tekoči masi. Domneval je, da je Zemlja stisnjen elipsoid, in določen, odvisno od hitrosti vrtenja, velikost stiskanja. Po določenem času je Maclaurin dokazal, da če je naš planet elipsoid, stisnjen na polih, potem je dejansko zagotovljeno ravnovesje oceanov, ki pokrivajo Zemljo.
Ali lahko domnevamo, da je zemlja okrogla?
Če se planet Zemlja gleda od daleč, se bo zdel skoraj popolnoma okrogel. Opazovalec, ki mu večja natančnost meritev ni pomembna, ga lahko obravnava kot tako. Povprečje Polmer Zemlje v tem primeru je 6371,3 km. Toda če bomo, ko smo sprejeli obliko našega planeta kot idealno kroglo, začeli natančno meriti različne koordinate točk na površini, ne bomo uspeli. Dejstvo je, da naš planet ni popolna krogla.
Različni načini opisovanja oblike zemlje
Obliko planeta Zemlje lahko opišemo na dva glavna in tudi več izpeljana načina. V večini primerov ga lahko vzamemo kot geoid ali kot elipsoid. Zanimivo je, da je druga možnost matematično enostavno opisana, prva pa načeloma ni opisana, saj se praktične meritve gravitacije opravljajo na različnih točkah našega planeta, da bi določili natančno obliko geoida (in s tem Zemlje).
Spin elipsoid
Vse je jasno z elipsoidom vrtenja: ta številka je podobna krogli, ki se bo poravnala od zgoraj in spodaj. Dejstvo, da je oblika Zemlje elipsoid, je povsem razumljivo: centrifugalne sile nastanejo zaradi rotacije našega planeta na ekvatorju, medtem ko niso na polih. Zaradi rotacije, kot tudi centrifugalnih sil, se je Zemlja »maščevala«: premer planeta na ekvatorju je približno 50 km večji od polarnega.
Funkcija »geoid«
Izjemno kompleksna slika - geoid. Obstaja le teoretično, v praksi pa je ni mogoče niti dotakniti niti videti. Geoid lahko predstavljate kot površino, katere sila gravitacije je v vsaki točki strogo vertikalno usmerjena. Če bi bil naš planet redna krogla, ki bi bila enakomerno napolnjena z neko snovjo, potem bi se navpičnica na kateri koli točki pogledala v središče žoge. Toda položaj je zapleten zaradi dejstva, da je gostota našega planeta heterogena. V nekaterih krajih so težke skale, v drugih pa so po površini razpršene praznine, gore in depresije, ravnine in morja pa so neenakomerno porazdeljena. Vse to spremeni gravitacijski potencial na vsaki posamezni točki. Dejstvo, da je oblika globusa - geoid, prav tako kriva za eterični veter, ki piha naš planet s severa.
Kdo je študiral geoide?
Upoštevajte, da je sam koncept "geoida" predstavil Johann Listing (na sliki spodaj), fizik in matematik, leta 1873.
Pod njim, kar pomeni v prevodu iz grškega "pogleda na Zemljo", je bila mišljena figura, ki jo je oblikovala površina svetovnega oceana, kot tudi morja, ki komunicirajo z njo, s povprečnim nivojem vode, brez motenj iz plimovanja, tokov, pa tudi razlik v atmosferskem tlaku itd. Ko pravijo, da je takšna višina nad morsko gladino, pomeni višino od površine geoida na tej točki globusa, kljub temu, da na tem mestu ni morja, ampak se nahaja nekaj tisoč kilometrov stran.
Koncept geoida je bil večkrat izpopolnjen. Tako je sovjetski znanstvenik M. S. Molodinsky ustvaril lastno teorijo določanja gravitacijskega polja in številke Zemlje iz meritev, ki so bile izvedene na njeni površini. Za to je razvil poseben instrument za merjenje gravitacije - vzmetni gravimeter. Prav tako je predlagal uporabo kvazigeoida, ki ga določajo vrednosti, ki jih predvideva potencial gravitacije na površini Zemlje.
Več o geoidu
Če se gravitacija izmeri 100 km od gora, potem bo navpična linija (tj. Teža na vrvici) v njihovi smeri odstopala. Takšno odstopanje od navpičnice je za naše oči nevidno, vendar ga instrumenti zlahka zaznajo. Podobno sliko opazimo povsod: odklon padca je nekje več, nekje manjši. In spomnimo se, da je površina geoida vedno pravokotna na navpično črto. Od tu postane jasno, da je geoid zelo kompleksna figura. Da bi ga bolje predstavili, lahko naredite naslednje: iz gline oblikujte kroglo, nato jo stisnite z dveh strani, da oblikujete ravnovesje, nato pa na elipsoid, ki nastane, naredite prste in udrtine. Takšna sploščena zgubana krogla bo realno pokazala obliko našega planeta.
Kaj morate vedeti o natančni obliki Zemlje?
Zakaj morate natančno poznati njegovo obliko? Kaj sferična oblika Zemlje ne izpolnjuje znanstvenikov? Bi moralo sliko komplicirati z geoidom in elipsoidom vrtenja? Da, to je nujno potrebno: številke blizu geoida pomagajo ustvariti koordinatne mreže, ki so najbolj točne. Niti astronomske raziskave, niti geodetske raziskave, niti različni satelitski navigacijski sistemi (GLONASS, GPS) ne morejo obstajati in se ne izvajajo, ne da bi opredelili dokaj natančno obliko našega planeta.
Različni koordinatni sistemi
V svetu je trenutno več tridimenzionalnih in dvodimenzionalnih koordinatnih sistemov s svetovno vrednostjo, pa tudi več ducatov lokalnih. V vsaki od njih je sprejeta oblika Zemlje. To vodi do dejstva, da so koordinate, ki jih določajo različni sistemi, nekoliko drugačne. Zanimivo je, da je za izračun teh točk za točke, ki se nahajajo na ozemlju ene države, najprimernejše, da obliko Zemlje vzamemo kot referenčni elipsoid. To je zdaj vzpostavljeno tudi na najvišji zakonodajni ravni.
Krasovskyjev elipsoid
Če govorimo o državah SND ali Rusiji, potem na ozemlju teh državno obliko našega planeta opisuje tako imenovani Krasovski elipsoid. Ugotovljeno je bilo leta 1940. Na podlagi te slike so nastali domači (PZ-90, SK-63, SK-42) in tuji (Afgooye, Hanoi 1972) koordinatni sistemi. Še vedno se uporabljajo za praktične in znanstvene namene. Zanimivo je, da se GLONASS zanaša na sistem PZ-90, ki je po svoji natančnosti boljši od GPS kot podoben sistem WGS84.
Zaključek
Če povzamemo, recimo, da je oblika našega planeta drugačna od krogle. Zemlja se v svoji obliki približuje elipsoidu vrtenja. Kot smo že omenili, to vprašanje sploh ni mirno. Natančna opredelitev oblike Zemlje predstavlja močno orodje za znanstvenike pri izračunu koordinat nebesnih in zemeljskih teles. In to je zelo pomembno za vesoljsko in pomorsko plovbo, med gradnjo, geodetska dela, pa tudi na mnogih drugih področjih človekove dejavnosti.