Облик Земље. Планет Еартх
Наша планета је једна од 9 која се окрећу око Сунца. Још у давна времена појавиле су се прве идеје о облику и величини Земље.
Како су се промијениле идеје о облику Земље?
Древни мислиоци (Аристотел - 3 век пне. Е., Питагора - 5 век пне. Е. и др.) Пре много векова је изражена идеја да наша планета има сферни облик. Нарочито је Аристотел (на слици испод) учио након Еудокуса да је Земља сферна, да је центар Универзума. Доказ за то је видио у карактеру који има лунарна еклипса. Када их наша планета баци на Месец, сенка има заобљени облик дуж ивица, што је могуће само под условима сферичности.
Астрономске и геодетске студије које су спроведене у наредним вековима пружиле су нам могућност да проценимо какав је облик и величина Земље. Данас, то је округло, они знају од малих до великих. Али било је времена у историји када се сматрало да је планета Земља равна. Данас, захваљујући напретку науке, више не сумњамо да је то округло, не равно. Неоспоран доказ за то су космичке фотографије. Сферичност наше планете доводи до чињенице да се површина Земље неједнако загрева.
У ствари, облик Земље није исти као што смо мислили. Ова чињеница је позната научницима и тренутно се користи за решавање проблема у области сателитске навигације, геодезије, астронаутике, астрофизике и других сродних наука. По први пут, идеја о томе какав је заправо био облик Земље, изразио је Њутн на крају 17. и 18. века. Теоретски је поткрепио претпоставку да је наша планета под утицајем гравитација мора бити компресован у смеру осовине ротације. А то значи да је облик Земље или сфероид или елипсоид ротације. Од ангулар велоцити омјер компресије овисан о ротацији. То јест, тело се брже ротира, што се више спљошти на половима. Овај научник је полазио од принципа универзалне агресије, као и из претпоставке хомогене течне масе. Претпоставио је да је Земља компримирани елипсоид и одређена је, овисно о брзини ротације, величина компресије. После извесног времена, Меклаурин је доказао да, ако је наша планета елипсоид стиснут на половима, онда је равнотежа океана који покривају Земљу заиста осигурана.
Можемо ли претпоставити да је земља округла?
Ако се планета Земља посматра издалека, то ће изгледати готово савршено. Посматрач, коме није важна већа прецизност мерења, може га сматрати таквом. Просек Радијус Земље у овом случају 6371,3 км. Али ако ми, узимајући облик наше планете као идеалне лопте, почнемо да вршимо прецизна мерења различитих координата тачака на површини, нећемо успети. Чињеница је да наша планета није савршена округла лопта.
Различити начини описивања облика Земље
Облик планете Земље може се описати у два главна, као и неколико изведених начина. У већини случајева може се узети као геоид или као елипсоид. Занимљиво је да је друга опција описана математички лако, али прва није описана у принципу, јер се практична мјерења гравитације узимају на различитим точкама на површини наше планете како би се одредио точан облик геоида (а тиме и Земље).
Спин еллипсоид
Са елипсоидом ротације све је јасно: ова фигура личи на лопту која ће се изравнати одозго и одоздо. Чињеница да је облик Земље елипсоид је сасвим разумљив: центрифугалне силе настају услед ротације наше планете на екватору, док оне нису на половима. Као резултат ротације, као и центрифугалних сила, Земља се "удебљала": промјер планете на екватору је око 50 км већи од поларног.
Садржи лик зван "геоид"
Изузетно сложена фигура - геоид. Она постоји само теоретски, али у пракси се не може ни дотакнути нити видјети. Можете замислити геоид као површину, чија је сила гравитације у свакој тачки строго вертикално усмерена. Ако би наша планета била регуларна кугла која би била испуњена једнако неким супстанцама, онда би висак у било којој тачки гледао у центар лопте. Али ситуација се компликује чињеницом да је густина наше планете хетерогена. На неким мјестима постоје тешке стијене, у другима су празнине, планине и депресије расуте по површини, а равнице и мора су неравномјерно распоређене. Све то мења гравитациони потенцијал у свакој тачки. Чињеница да је облик земаљске кугле - геоид, такође крив за етерични вјетар, који пуше нашу планету са сјевера.
Ко је студирао геоиде?
Имајте на уму да је сам концепт "геоида" увео Јоханн Листинг (на слици испод), физичар и математичар, 1873. године.
Под њим, што значи у преводу са грчког "погледа на Земљу", подразумевала се фигура коју је формирала површина Светског океана, као и мора која комуницира са њом, са просечним нивоом воде, без сметњи од плиме и осеке, струја, као и разлике у атмосферском притиску итд. Када кажу да је таква висина изнад нивоа мора, то значи висину од површине геоида у овом тренутку на глобусу, упркос чињеници да на овом месту нема мора, али се налази неколико хиљада километара даље.
Концепт геоида је опетовано рафинисан. Тако је совјетски научник М. С. Молодински створио своју теорију одређивања гравитационог поља и фигуре Земље из мјерења начињених на њеној површини. За то је развио посебан инструмент за мерење гравитације - пролећни гравиметар. Он је такође предложио употребу квазигеоида, који је одређен вредностима које претпоставља потенцијал гравитације на површини Земље.
Више о геоиду
Ако се гравитација мери 100 км од планина, онда ће висина (тј. Тежина на жици) одступати у њиховом правцу. Такво одступање од вертикале је невидљиво нашим очима, али га инструменти лако детектују. Слична слика је свугдје видљива: отклон виска је негдје више, негдје мањи. И запамтимо да је површина геоида увек окомита на линију виска. Одавде постаје јасно да је геоид веома сложена фигура. Да бисте га боље представили, можете урадити следеће: обликовати куглу из глине, затим је истиснути са две стране да би се створила равност, а затим направити прсте и удубљења на елипсоиду. Таква спљоштена згужвана лопта ће реално показати облик наше планете.
Шта вам је потребно да знате тачан облик Земље?
Зашто требате знати његов облик тако прецизно? Шта сферни облик Земље не задовољава научнике? Да ли би требало компликовати слику са геоидом и елипсоидом ротације? Да, постоји хитна потреба за овим: бројке близу геоида помажу у стварању координатних мрежа које су најпрецизније. Ни астрономска истраживања, ни геодетска истраживања, ни различити сателитски навигациони системи (ГЛОНАСС, ГПС) не могу постојати и бити изведени без дефинисања прилично прецизног облика наше планете.
Различити координатни системи
У свету данас постоји неколико тродимензионалних и дводимензионалних координатних система светске вредности, као и неколико десетина локалних. Његов облик Земље је усвојен у свакој од њих. То доводи до чињенице да су координате, које су одређене различитим системима, нешто другачије. Занимљиво је, да би се израчунали за тачке које се налазе на територији једне земље, најпогодније је узети облик Земље као референтни елипсоид. Ово је сада успостављено и на највишем законодавном нивоу.
Красивски елипсоид
Ако говоримо о земљама ЗНД или Русији, онда на територији ових државни облик наше планете описан је такозваним еластсоидом Красовски. Одређен је 1940. На основу ове слике настали су домаћи (ПЗ-90, СК-63, СК-42) и страни (Афгооие, Ханои 1972) координатни системи. И даље се користе у практичне и научне сврхе. Занимљиво је да се ГЛОНАСС ослања на систем ПЗ-90, који је по својој прецизности ГПС супериорнији у односу на сличан ВГС84 систем.
Закључак
Укратко, рецимо да је облик наше планете другачији од лопте. Земља се у својој форми приближава елипсоиду ротације. Као што смо већ приметили, ово питање уопште није мирно. Тачна дефиниција облика Земље пружа моћан алат за научнике да израчунају координате небеских и земаљских тијела. И то је веома важно за свемирску и поморску пловидбу, за вријеме изградње, геодетске радове, као и за многе друге области људске дјелатности.