Interested Article - Форма Земли

breeze
  • 2020-03-20
  • 1

Фо́рма Земли́ — термин для обозначения формы земной поверхности. В зависимости от определения фигуры Земли устанавливаются различные системы координат в геодезии .

История

Ещё в VI в. до нашей эры Пифагор считал, что Земля имеет шарообразную форму . То же открытие наиболее авторитетный автор в этом вопросе, Феофраст , отдаёт Пармениду .

Через 200 лет Аристотель доказал это, ссылаясь на то, что во время лунных затмений тень Земли всегда круглая.

Спустя ещё 100 лет Эратосфен по разнице в отклонении солнечных лучей от вертикали в полдень летнего солцестояния определил, что окружность земного шара приблизительно в 50 раз больше расстояния от Сиены до Александрии . Однако неизвестно, насколько точно в то время было измерено расстояние между этими городами .

То, что форма Земли должна отличаться от шара, впервые показал Ньютон . Он предположил, что она имеет форму эллипсоида и предложил следующий мысленный эксперимент. Нужно прокопать две шахты: от полюса до центра Земли и от экватора до центра Земли. Эти шахты заливаются водой. Если Земля имеет форму шара, то глубина шахт одинакова. Но на воду в экваториальной шахте действует центробежная сила , в то время как на воду в полярной шахте — нет. Поэтому для равновесия воды в обеих шахтах необходимо, чтобы экваториальная шахта была длиннее .

Дальнейшее развитие теории фигуры Земли отражено в работах Гюйгенса , Кассини , Клеро , МакЛорена , д'Аламбера , Лагранжа , Лапласа , Лежандра , Якоби , Дирихле , Пуанкаре и др.

Современные представления

Отклонения геоида (модели EGM96) от идеализированной фигуры Земли (эллипсоида WGS 84 ). Видно, что поверхность океана расходится с эллипсоидом: например, на севере Индийского океана она понижена на ~100 метров, а на западе Тихого — поднята на ~80 метров

В нулевом приближении можно считать, что Земля имеет форму шара со средним радиусом 6371,3 км. Такое представление нашей планеты хорошо подходит для задач, точность вычислений в которых не превышает 0,5 %. В действительности Земля не является идеальным шаром. Из-за суточного вращения она сплюснута с полюсов; высоты материков различны; форму поверхности искажают и приливные деформации.

В геодезии и космонавтике для описания фигуры Земли обычно выбирают эллипсоид вращения или геоид . С геоидом связана система астрономических координат, с эллипсоидом вращения — система геодезических координат .

По определению, геоид — это поверхность, всюду нормальная силе тяжести .

Если бы Земля была целиком покрыта океаном и не подвергалась приливному воздействию других небесных тел и прочим подобным возмущениям, она имела бы форму геоида . В действительности в различных местах поверхность Земли может значительно отличаться от геоида. Для лучшей аппроксимации поверхности вводят понятие референц-эллипсоида , который хорошо совпадает с геоидом только на каком-то участке поверхности. Геометрические параметры референц-эллипсоидов отличаются от параметров среднего земного эллипсоида , который описывает земную поверхность в целом.

На практике используется несколько различных средних земных эллипсоидов и связанных с ними систем земных координат.

Название a , км 1/ f GM ⊕ × 10 14 м 3 c −2 J 2 × 10 −3 Ω × 10 −5 рад/с
WGS84 6378,137 298,257223563 3,986004418 1,08263 7,292115
GRS80 6378,137 298,257222101 3,986005 1,08263 7,292115
6378,13649 298,25645 3,986004418 1,0826359 7,292115
ПЗ-90 6378,136 298,257839303 3,9860044 1,0826257 7,292115
Здесь:
  • а — экваториальный радиус Земли;
  • f — геометрическое сжатие эллипсоида , где c — полярный радиус Земли);
  • G — гравитационная постоянная ;
  • M ⊕ — масса Земли ;
  • J 2 — динамический форм-фактор Земли;
  • Ω — угловая скорость вращения Земли.

См. также

Примечания

  1. . www.psylib.ukrweb.net. Дата обращения: 22 марта 2020. 20 марта 2020 года.
  2. Трифонов Е.Д. // Природа . — Наука , 2008. — № 7 . — С. 18—24 . 22 апреля 2013 года.
  3. от 20 марта 2020 на Wayback Machine — Юный техник, № 11, 1975.
  4. В определение силы тяжести входит не только гравитационная, но и центробежная составляющая, поэтому геоид не совпадает с эквипотенциальной поверхностью чистого гравитационного поля; он, таким образом, всюду перпендикулярен не чистому вектору напряженности гравитационного поля, а отвесной линии .

Литература

  • Жаров В. Е. . — Москва, 2002.

Ссылки

  • (англ.)
  • Пантелеев В. Л. на msu.ru
  • Белобров В. А. на academia.edu
Источник —

breeze
  • 2020-03-20
  • 1
  • Tags:

Same as Форма Земли

The title for the last searches