Žmogaus skrydis į kosmosą yra didžiausias įvykis žmonijos istorijoje. Ką Žemės gyventojai pamatė pirmųjų astronautų akimis? Pirmojo pasaulyje astronauto akyse Yu. A. Gagarinas artima ir tolima erdvė, neturinti erdvios, šviesą sklaidančios aplinkos, pasirodė kaip tyli nesibaigiančios nakties, visuotinės ramybės ir tvarkos karalystė, kurioje neįveikiamame aksominės tamsos fone spindėjo didelės, išgaubtos, šaltos ir nemirksinčios žvaigždės, atrodė žvaigždynai. kaip deimantų ir perlų pakabučiai, deimantai aiškiau išsklaidė daugybę galaktikų ir Paukščių Tako. Visa mėlyna, debesyse ir vaivorykštėse aureolėse Žemė atrodė plūduriuojanti visatos vandenyne.

DIV_ADBLOCK179">

https://pandia.ru/text/78/303/images/image004_34.jpg" width="189" height="151 src=">.jpg" align="left" width="333" height="346 src=">Žemės atmosferoje buvo matyti įvairūs ryškumo sluoksniai, akinančio oro švytėjimo rezultatas, kuris virto siaučiančia įvairių spalvų liepsna, kurioje vyravo tamsiai raudona ir mėlyna spalvos. pristatė magišką reginį poliarinis šviesti virš Antarktidos. Jie buvo auksiniai spinduliai, tarsi milžiniškos karūnos dantys. Lygiai taip pat didingai iš viršaus atrodė perkūnija, daugybės žaibų blyksniai, sidabriniai debesys ir žemės atmosferoje degančių meteoritų pėdsakai.

5 pav. Žemėlapis, parengtas iš naudojant erdvė paveikslėlius

Kai artėjame prie Žemės, mūsų planeta matoma kaip švelniai mėlyna su didžiulėmis mėlynomis debesų dėmėmis, žaliais miškų plotais, geltonai oranžinėmis stepių ir dykumų zonomis.

Mes gyvename su jumis Žemės planetoje, kuri veržiasi begalinėje Visatos platybėje, apsupta blyškiai mėlynos aureolės. Kosminės bedugnės su planetomis ir žvaigždėmis vaizdas astronautų sąmonėje vaizduotę paveikia nuostabiomis, neįprastomis, ryškiomis, akinančiai grynomis spalvomis. Pagal nuotraukas, o ypač pagal astronautų aprašymus, mūsų Žemė erdvėje atrodo kaip sidabriškai melsvas rutulys, spindintis tamsiai mėlynoje šalta šviesa mirgančioje žvaigždžių erdvėje.

Kai artėjame prie Žemės, mūsų planeta atrodo šviesiai mėlyna su didžiuliais vandenynų lopais ir žaliomis miškų salomis, esančiomis tarp geltonai oranžinių dykumų ir stepių zonų.

Įdomus faktas. Astronautas prisipažino, kad jį užfiksavo ir sužavėjo kosminės bedugnės vaizdas. Pažvelk į žvaigždes – jos nejudančios, o Saulė tarsi įlieta į dangaus aksomą. Tik Žemė veržiasi prieš akis. Kvapą gniaužiantis iš begalinės erdvės. Grįžęs į Žemę A. Leonovas nupiešė nuostabų paveikslą: aukštai virš planetos skrenda astronautas, savo šešėliu padengdamas dalį Žemės paviršiaus. O kokios nuostabios, neįprastos spalvos – grynos, akinamai ryškios.

Dabar bet kuris studentas pasakys, kad mūsų planeta turi sferinę formą. Ir tai įrodyti labai paprasta – Žemės nuotrauka, kurią pirmą kartą iš kosmoso padarė astronautas pilotas 1961 m.

Tūkstančiai metų mus skiria nuo to laiko, kai žmonės pirmą kartą pagalvojo apie Žemės formą. Remiantis išlikusiais šaltiniais, mokslininkai po truputį atkūrė mums tas tolimas idėjas apie mūsų planetos formą. Kokie jie buvo? Štai keletas iš jų.

Ką buvo Pirmas atstovavimas senovės žmonių apie forma Žemė?

Senovės Egipte buvo tikima, kad saulės dievas kyla iš beribių Vandenyno vandenų, kurie yra visko pradžia. Jis atskiria dangaus ir žemės jėgas, todėl vaizduojamas tarp jų, rankomis palaikantis žvaigždėtą dangų.

DIV_ADBLOCK181">

Egiptiečiai, kurių visas gyvenimas buvo susijęs su Nilo slėniu, Žemę įsivaizdavo kaip pailgą, besitęsiančią iš šiaurės į pietus, tarsi ilgos dėžės dugną. Virš galvų driekėsi dangus, „kaip palapinė gyventi“.

Ryžiai. 7. Atstovavimas apie forma Žemė adresu senovės babiloniečiai

Senovės Babilone Žemė buvo laikoma arba apversta valtimi, arba „piramidės formos šventykla“ su septyniais aukštais, o kartais ir kaip didelis kupolas arba kaip tuščiaviduris kalnas, kylantis iš vandenyno gelmių.

Senovės Indijos tautos Žemę įsivaizdavo kaip plokščią, gulinčią ant trijų dramblių nugarų, kurie plūduriuoja beribiame vandenyne ant didžiulio vėžlio.

8 pav. Atstovavimas apie forma Žemė adresu senovės induistai.

Senovės kinai turėjo mitus apie kiaušinio formos pasaulį. Tačiau jie vaizdavo Žemę daugiau kvadratinių nei apvalių.

Pirmą kartą senovės Graikijos mokslininkams kilo mintis, kad Žemė yra ne plokščia, o trimatis kūnas. Iš pradžių jie tikėjo, kad Žemė kaip savotiškas „apvalus“ kūnas (būgnas, diskas) plūduriuoja vandenyne. Šios idėjos susiformavo ne tiksliais skaičiavimais, o spekuliatyviai, tarsi filosofinė teorija.

Žemės sferinės formos idėją pirmą kartą išreiškė senovės graikų mokslininkas Parmenidas(apie 540 ar 520 m. pr. Kr.), kurie manė, kad kamuoliuko forma yra ideali.

Pirmąjį Žemės sferiškumo įrodymą pateikė Aristotelis, naktį stebėdamas Žemės šešėlį Mėnulio paviršiuje.

Ryžiai. 9. laipsniškas juda šešėliai Žemė ant paviršiai Mėnulis

Autorius piešimas nustatyti ką forma Tai turi šešėlis iš Žemė ant paviršiai Mėnulis. APIE kaip tai liudija?

Garsus senovės graikų matematikas sutiko su Aristotelio idėja Archimedas(apie 2 metus prieš Kristų). Jis tikėjo, kad kadangi Žemėje yra aukštų kalnų, lygumų ir gilių įdubų, tai negali būti idealus kamuolys. Archimedas būtų pirmasis, kuris pasiūlytų vartoti šį terminą sferoidinis , reiškiantis artimą figūrą sfera, bet ne visai tobulas kamuolys. (Sfera yra uždaras paviršius, kurio visi taškai yra vienodu atstumu nuo centro; rutulio paviršius ir vidus.)

„Neklystančios“ apvalios planetos idėja egzistavo labai ilgai – iki XVIII amžiaus pabaigos. Tačiau Žemė galėtų būti idealiai teisingas rutulys tik tuo atveju, jei ji nesisuktų aplink savo ašį. Tada medžiaga, sudaranti planetą, būtų tolygiai paskirstyta aplink jos centrą.

anglas Izaokas niutonas(gg.) ir olandas Kristianas Huygensas(gg.) įrodė, kad Žemė negali turėti taisyklingo rutulio formos. Juk jei sferinis kūnas ilgai ir greitai sukasi aplink savo ašį, tai jis ties poliais bus suspaustas, o per vidurį pailgėjęs. Ši forma vadinama elipsoidinis .

Ryžiai. 10. Elipsoidas.

Žemė traukėsi ties ašigaliais tolimoje praeityje, kai, remiantis viena hipoteze, tai buvo neatvėsęs, plastiškas kūnas. Pusiaujo Žemės dalis pasitraukė nuo sukimosi ašies, o ašigaliai priartėjo. Dėl to paaiškėjo, kad atstumas nuo centro iki ašigalių yra 6356 km, o nuo centro iki pusiaujo - 22 km daugiau ir yra 6378 km.

DIV_ADBLOCK183">

(Geoidas – iš graikiškų žodžių ge - Žemė, eidos- vaizdas, t. y. turintis Žemės išvaizdą, uždara figūra, kuri laikoma suplota Žemės figūra.)

Ryžiai. 12. Netolygus paskirstymas masės žemiškas medžiagų

Ryžiai. 13. Geoidas

Įdomus faktas . Atidžiai išnagrinėjus 12 pav., nesunku pastebėti, kad šiaurinis ir pietinis Žemės pusrutuliai yra asimetriški (iš graikų k. betsittetri- disproporcija, simetrijos pažeidimas): vienas nėra kito veidrodinis vaizdas. Kuo paaiškinama ši šiaurinio ir pietinio Žemės pusrutulių asimetrija?

Nustatyta, kad šiuos pusrutulius sudarančių uolienų struktūra ir sudėtis skiriasi. Jėgos, nukreiptos lygiagrečiai sukimosi ašiai (būtent iš pietų į šiaurę), perkėlė antžeminės medžiagos mases ta pačia kryptimi. Todėl pietinio pusrutulio sausumos medžiagos tankis mažėja ir sukimosi metu ji patiria didesnį suspaudimą nei šiaurinis pusrutulis. Dėl to Žemė įgavo gana savotišką formą: Pietų ašigalyje ji šiek tiek įgaubta, Šiaurės ašigalyje – išgaubta (žr. 14 pav.). Ekspertai sugalvojo jai pavadinimą: kardioidas - širdies formos figūra.

DIV_ADBLOCK184">

Poliarinis šviesti Geoido horizonto sfera sferoidas elipsoidas

Patikrinti jų žinių

1. Apibūdinti kaip atrodo Žemė iš erdvė.

Įsivaizduok save ką tu grįžo iš erdvė skrydis. At tu svorio įspūdžiai. Viskas laukia iš tu įdomus istorijos. APIE ką įspūdžiai, patirtys tu pasakyk man?

2. Kokio tipo atstovavimas apie forma Žemė buvo adresu senovės egiptiečiai?

3. Kokio tipo atstovavimas apie forma Žemė buvo adresu senovės babiloniečiai kinų Ir indėnai?

4. Kokio tipo bendras atstovavimas apie forma Žemė buvo adresu senovės graikai mokslininkai? Ant kaip jie pagrįstas?

5. PSO Ir kaip pirmą kartą įrodytas sferiškumas Žemė?

6. Kokio tipo pataisos in idėja sferiškumas Žemė pristatė Archimedas? Kaip ar jis pavadintas forma Žemė?

7. PSO Ir kaip įrodytas ką Žemė Tai turi forma elipsoidas?

8. Kodėl Žemė ne gal būt būti teisingai elipsoidinis Ir kurios titulą davė forma Žemė?

9. Kaip paaiškino asimetrija Šiaurinis Ir Pietų pusrutuliai Žemė Ir kaip paskambino toks forma mūsų planetos?

10. Įsivaizduok, ką Žemė Tai turi forma diskas arba būgnas, plaukiojantis in Vandenynas. Gali ar tada įsipareigoti laivyba aplinkui kelionė? Kodėl?

11. Įsivaizduok save ką tu įsipareigoti mano Pirmas erdvė skrydis. skraidantis praeitis žemė, tu, be abejonės pamačiau būtų, kaip ji graži Ir puikus įjungta forma. Kodėl in erdvė forma Žemė suvokiamas kaip kamuolys?

§ 27. Kokia yra žemės ašis ir kokią reikšmę turi Žemės sukimasis aplink ją

Antžeminis ašį Vadinama įsivaizduojama tiesė, aplink kurią žemė sukasi kasdien. Žemės ašis eina per žemės centrą ir kerta žemės paviršių geografiniuose poliuose. Šiauriniu galu jis nukreiptas į tašką, esantį netoli Šiaurės žvaigždės.

Rasti Ir Rodyti ją ant figūra 15 žemiškas ašį Ir Poliarinis žvaigždė.

15 pav. Kryptis antžeminis kirvius

Žemės sukimosi ašis į savo orbitos plokštumą pasvirusi kampu 66,5° ( arba 23,5° nuo vertikalės ). Šis šlaitas sudaro palankiausias sąlygas gyvybei didžiojoje Žemės dalyje.

Žemė sukasi aplink savo ašį iš vakarų į rytus ta pačia kryptimi, kaip ir juda savo orbita. Žemė visiškai apsisuka aplink savo ašį per 24 valandas, tai yra per parą.

Žemės sukimasis aplink savo ašį vadinamas ašinis arba kasdien.

Ryžiai. 16. Rotacija Žemė aplinkui jo kirvius

Ašinis Žemės sukimasis nukreipia horizontaliai judančius kūnus į dešinę šiauriniame pusrutulyje ir į kairę pietų pusrutulyje. Dėl to atsiranda nuolatinių vėjų krypčių nuokrypis, upių vagų poslinkis ir dešiniųjų krantų erozija šiauriniame pusrutulyje ir kairiųjų – pietų pusrutulyje.

Ryžiai. 17 slėniai upės in skirtinga pusrutuliai

Autorius brėžinius nustatyti in ką pusrutuliai srautas šie upės. Autorius ką rodomas tu tai Atkaklus?

Kuris prasmė Tai turi pakeisti dienų Ir naktys dėl gyvas organizmai?

Kaip žinote, dienos ir nakties kaita gyviems organizmams yra labai svarbi. Galėtumėte stebėti, kaip kiaulpienių, medetkų ir kitų augalų žiedai išsiskleidžia ir užsidaro tam tikru paros metu.

Tik keliose buveinėse (tamsiose urvuose, žemesniuose dirvožemio sluoksniuose, jūros gelmėse) dienos ir nakties kaita praktiškai neturi įtakos gyviems organizmams.

Dienos metu daugumos gyvūnų ir augalų aktyvumas gerokai skiriasi. Šis reiškinys vadinamas kasdien ritmas, jį sukelia periodiniai apšvietimo pokyčiai, atsirandantys dėl Žemės sukimosi aplink savo ašį.

Dėl apšvietimo ir temperatūros skirtumo dienos metu keičiasi tokių sudėtingų procesų gyvuose organizmuose intensyvumas kaip organinių medžiagų susidarymas, kvėpavimas, vandens išgarinimas augalų lapais.

Kasdienis organizmo gyvenimo būdas ryškiausiai pasireiškia būdravimo ir miego laikotarpiais, poreikiu keisti energingą veiklą ir poilsį. Miego metu atkuriami gyvybiniai organizmo procesai, apsaugantys nuo išsekimo.

https://pandia.ru/text/78/303/images/image020_7.jpg" align="left" width="496" height="281 src=">

Ryžiai. 19. Gyvūnai, pirmaujantis skirtinga vaizdas gyvenimą

Taigi: Žemė sukasi aplinkui įsivaizduojamas linijos - kirviai, kurios pasviręs į lėktuvas orbitos pagal kampas, lygus 66,5°. Pilnas apyvarta aplinkui jo kirvius mūsų planeta įsipareigoja už nugaros laikotarpį laikas kuri paskambino dienų dienas. Už nugaros tai laikas laikotarpį vyksta pakeisti dienų Ir naktis.

Ašinis sukimasis Žemė atmeta kūnas, juda horizontaliai: in Šiaurinis pusrutulis - teisingai, in Pietų - į kairę.

Keisti dienų Ir naktys adresu gyvas organizmai susiformavo dienpinigių ritmai in kaitaliojimas laikotarpiais veikla (pabudimas) Ir poilsis (miega).

Ašinis sukimasis Žemė * Ašis sukimasis Žemė * Diena * Kasdien sukimasis Žemė

* dienpinigių ritmai gyvas organizmai

Įdomus faktas. Yra daugybė eksperimentų, patvirtinančių Žemės sukimąsi aplink savo ašį. Vieną iš jų 1851 metais sukūrė ir pademonstravo prancūzų fizikas Žanas Foucault(gg.). Šios patirties esmė yra tokia. Švytuoklė - ant ilgo sriegio laisvai kabantis krovinys - siūbuodamas visada išlaiko savo siūbavimo plokštumą. Tokia švytuoklė, pritvirtinta prie aukšto pastato lubų, dėl Žemės sukimosi su ja juda erdvėje, bet kartu ir toliau išlaiko savo svyravimų kryptį.

Foucault, pritvirtino antgalį prie švytuoklės svorio, o ant grindų ratu supylė smėlio volelius. Kai švytuoklė svyruoja, antgalis palieka vis daugiau pėdsakų smėlyje. Foucault eksperimentuose Paryžiuje švytuoklės ilgis siekė 67 metrus; o krovinio svoris 28 kg. Kuo ilgesnis švytuoklės siūlas, tuo lėtesnis siūbavimas. Kuo toliau nuo pusiaujo eksperimentas atliekamas, tuo didesnis švytuoklės tariamasis nuokrypis. Kiekviename iš polių skirtumas tarp pradinės švytuoklės svyravimo krypties ir krypties po valandos yra 15°. Pusiaujuje švytuoklės nukrypimo nėra.

Foucault patirtis nuo 1931 m. iki neseniai buvo demonstruojama Sankt Peterburge, Šv. Izaoko katedroje. Švytuoklės ilgis buvo 98 m; o krovinio masė buvo 60 kg.

Šarvuotis" href="/text/category/bronenosetc/" rel="bookmark">šarvuotis buvo beveik visą savo gyvenimą.

Kai kuriems žmonėms pakanka pusės miego dozės. Tokie žmonės, pavyzdžiui, buvo Petras I, Napoleonas Bonapartas, Tomas Edisonas.

Ilgą laiką neišsimiegojęs žmogus objektus ima matyti tarsi iškreipiančiame veidrodyje, pro miglotą miglą. Jis mato sapnus realybėje. Miego ir būdravimo ritmo pažeidimas gali sukelti ne tik nemigą, bet ir širdies ir kraujagyslių, kvėpavimo bei virškinimo sistemų ligas. Ilgas (daugiau nei 10 dienų) miego trūkumas gali baigtis mirtimi.

Įdomus faktas. Veikiant kitoms Saulės sistemos planetoms, žemės ašies kampas kasmet padidėja 0,468 ". Skaičiavimai rodo, kad šis kampas didės apie 15 000 metų, o vėliau ims mažėti. Tai paaiškina nedidelius krypties pokyčius. Žemės sukimosi ašis.

Patikrinti jų žinių

1. Ką paskambino ašį Žemė?

2. Pasirinkite teisingai atsakymas: ašį Žemė gali matyti ant žemėlapis; Nuotrauka Žemė in erdvė; gaublys kompasas.

3. Ką toks diena? Ką jie lygus Ir kaip paskambino skirtinga laikas dienų?

4. Kaip gali stebėti ašinis sukimasis Žemė?

5. vardas pasekmes sukimasis Žemė aplinkui jo kirvius.

6. IN kaip pasirodo kasdien ritmas adresu gyvas organizmai?

7*.Įjungta kokio tipo grupėse Dalintis gyvas organizmai in priklausomybės iš kaitaliojimas adresu juos laikotarpiais veikla Ir poilsis? Vadovauti pavyzdžių.

Žemė, kurios vidutinis atstumas nuo Saulės yra 149 597 890 km, yra trečia ir viena unikaliausių planetų Saulės sistemoje. Ji susiformavo maždaug prieš 4,5–4,6 milijardo metų ir yra vienintelė žinoma planeta, palaikanti gyvybę. Taip yra dėl daugelio veiksnių, tokių kaip atmosferos sudėtis ir fizinės savybės, tokios kaip vanduo, dengiantis apie 70,8 % planetos paviršiaus, leidžia klestėti gyvybei.

Žemė unikali ir tuo, kad ji yra didžiausia iš antžeminių planetų (Merkurijus, Venera, Žemė ir Marsas), sudaryta iš plono uolienų sluoksnio, palyginti su dujų milžinais (Jupiteriu, Saturnu, Neptūnu ir Uranu). Pagal masę, tankį ir skersmenį Žemė yra penkta pagal dydį planeta visoje Saulės sistemoje.

Žemės dydis: masė, tūris, perimetras ir skersmuo

Sausumos planetos (Merkurijus, Venera, Žemė ir Marsas)

Žemės, kaip didžiausios iš antžeminių planetų, masė yra 5,9722±0,0006 × 10 24 kg. Jo tūris taip pat yra didžiausias iš šių planetų – 1,08321 × 10¹² km³.

Be to, mūsų planeta yra tankiausia iš antžeminių planetų, nes ją sudaro pluta, mantija ir šerdis. Žemės pluta yra ploniausias iš šių sluoksnių, o mantija sudaro 84% Žemės tūrio ir tęsiasi 2900 km žemiau paviršiaus. Šerdis yra komponentas, dėl kurio Žemė yra tankiausia. Tai vienintelė antžeminė planeta, turinti skystą išorinę šerdį, supančią kietą, tankią vidinę šerdį.

Vidutinis Žemės tankis yra 5,514 × 10 g/cm³. Marsas, mažiausia iš į Žemę panašių planetų Saulės sistemoje, turi tik apie 70% Žemės tankio.

Žemė taip pat priskiriama didžiausiai iš antžeminių planetų pagal perimetrą ir skersmenį. Žemės pusiaujo perimetras yra 40 075,16 km. Jis yra šiek tiek mažesnis tarp Šiaurės ir Pietų ašigalių – 40 008 km. Žemės skersmuo ties ašigaliais yra 12 713,5 km, o ties pusiauju – 12 756,1 km. Palyginimui, didžiausios Saulės sistemos planetos Jupiterio skersmuo yra 142 984 km.

žemės forma

Hammer-Aitovo projekcija

Žemės perimetras ir skersmuo skiriasi, nes jos forma yra pailgas sferoidas arba elipsoidas, o ne tikroji sfera. Planetos ašigaliai šiek tiek išsilygina, todėl ties pusiauju susidaro išsipūtimas, taigi ir didesnis apskritimas bei skersmuo.

Žemės pusiaujo iškilimas yra 42,72 km ir jį sukelia planetos sukimasis ir gravitacija. Pati gravitacija verčia planetas ir kitus dangaus kūnus susitraukti ir susiformuoti į sferą. Taip yra dėl to, kad jis pritraukia visą objekto masę kuo arčiau svorio centro (šiuo atveju – žemės šerdies).

Kai planeta sukasi, išcentrinė jėga iškreipia sferą. Tai jėga, dėl kurios objektai juda iš gravitacijos centro. Kai Žemė sukasi, išcentrinė jėga yra didžiausia ties pusiauju, todėl ji sukelia nedidelį išsipūtimą į išorę, todėl tai plotas turi didelį apskritimą ir skersmenį.

Vietinė topografija taip pat turi įtakos Žemės formai, tačiau pasauliniu mastu ji yra nereikšminga. Didžiausi vietinės topografijos skirtumai visame pasaulyje yra Everesto kalnas, aukščiausias taškas virš jūros lygio, 8 848 m, ir Marianos įduba, žemiausia vieta žemiau jūros lygio, 10 994 ± 40 m. Šis skirtumas yra tik apie 19 km, o tai yra labai nereikšmingas planetos mastu. Atsižvelgiant į pusiaujo iškilumą, aukščiausias pasaulio taškas ir toliausiai nuo Žemės centro esanti vieta yra Chimborazo ugnikalnio viršūnė Ekvadore, kuri yra aukščiausia viršūnė šalia pusiaujo. Jo aukštis – 6267 m.

Geodezija

Norint teisingai ištirti Žemės dydį ir formą, naudojama geodezija – mokslo šaka, atsakinga už Žemės dydžio ir formos matavimą atliekant tyrimus ir matematinius skaičiavimus.

Per visą istoriją geodezijos buvo svarbi mokslo šaka, nes ankstyvieji mokslininkai ir filosofai bandė nustatyti žemės formą. Aristotelis yra pirmasis asmuo, kuris bandė apskaičiuoti Žemės dydį, taigi ir ankstyvas geodezininkas. Tada sekė graikų filosofas Eratostenas, kuris apskaičiavo, kad Žemės perimetras yra 40 233 km, o tai yra tik šiek tiek daugiau nei šiandien priimtini matavimai.

Norėdami tyrinėti Žemę ir naudoti geodeziją, mokslininkai dažnai remiasi elipsoidais, geoidais ir atskaitos taškais. Elipsoidas yra teorinis matematinis modelis, rodantis sklandų, supaprastintą Žemės paviršiaus vaizdą. Jis naudojamas atstumams ant paviršiaus matuoti neatsižvelgiant į tokius veiksnius kaip aukščio ir žemės formų pokyčiai. Atsižvelgdami į žemės paviršiaus tikrovę, inspektoriai naudoja geoidą – planetos modelį, kuris pastatytas pagal pasaulinį vidutinį jūros lygį ir todėl atsižvelgiama į aukščio pokyčius.

Šiandien geodezijos pagrindas yra duomenys, kurie veikia kaip globalių geodezinių darbų atskaitos taškai. Šiandien tokios technologijos kaip palydovai ir globalios padėties nustatymo sistemos (GPS) leidžia geodezininkams ir kitiems mokslininkams atlikti itin tikslius Žemės paviršiaus matavimus. Tiesą sakant, jie yra tokie tikslūs, kad pateikia duomenis apie Žemės paviršių centimetro tikslumu ir pateikia tiksliausius Žemės dydžio ir formos matavimus.

Jei radote klaidą, pažymėkite teksto dalį ir spustelėkite Ctrl + Enter.

Netoli Aleksandrijos bibliotekos, kai Saulė buvo virš Sienos zenite, jis sugebėjo išmatuoti žemės dienovidinio ilgį ir apskaičiuoti žemės spindulį. Tai, kad Žemės forma turi skirtis nuo rutulio, pirmasis parodė Niutonas.

Yra žinoma, kad planeta susiformavo veikiant dviem jėgoms – jos dalelių tarpusavio traukos jėgai ir išcentrinei jėgai, atsirandančiai planetai besisukant aplink savo ašį. Gravitacija yra šių dviejų jėgų rezultatas. Suspaudimo laipsnis priklauso nuo sukimosi kampinio greičio: kuo greičiau kūnas sukasi, tuo labiau išsilygina ties ašigaliais.

Ryžiai. 2.1. Žemės sukimasis

Žemės figūros samprata gali būti interpretuojama įvairiai, priklausomai nuo to, kokie reikalavimai keliami tam tikrų problemų sprendimo tikslumui. Kai kuriais atvejais Žemė gali būti paimta kaip plokštuma, kitais - kaip rutulys, trečiaisiais - kaip dviašis apsisukimo elipsoidas su nedideliu poliniu suspaudimu, ketvirtuoju - triašiu elipsoidu.

Ryžiai. 2.2. Fizinis Žemės paviršius ( vaizdas iš kosmoso)

Žemė sudaro maždaug trečdalį viso Žemės paviršiaus. Virš jūros lygio pakyla vidutiniškai 900 - 950 m. Palyginti su Žemės spinduliu (R = 6371 km), tai labai maža reikšmė. Kadangi didžiąją Žemės paviršiaus dalį užima jūros ir vandenynai, tai Žemės forma gali būti paimta kaip lygus paviršius, sutampantis su netrikdomu Pasaulio vandenyno paviršiumi ir mintyse tęsiamas po žemynais. Vokiečių mokslininko Listingo siūlymu. , ši figūra buvo vadinama geoidas .
Figūra, apribota lygiu paviršiumi, sutampančiu su Pasaulio vandenyno vandens paviršiumi ramioje būsenoje, protiškai tęsiama po žemynais, vadinama geoidas .
Po vandenynais suprasti jūrų ir vandenynų paviršių, tarpusavyje susijusius.
Geoido paviršius visuose taškuose yra statmenas svambalai.
Geoido figūra priklauso nuo masių ir tankių pasiskirstymo Žemės kūne. Jis neturi tikslios matematinės išraiškos ir yra praktiškai neapibrėžtas, todėl geodeziniuose matavimuose vietoj geoido naudojamas jo aproksimacija, kvazigeoidas. Kvazigeoidas, skirtingai nei geoidas, yra vienareikšmiškai nustatytas matavimų rezultatais, sutampa su geoidu Pasaulio vandenyno teritorijoje ir yra labai arti geoido sausumoje, nukrypdamas vos keliais centimetrais plokščioje vietovėje ir ne daugiau kaip 2 metrus. aukšti kalnai.
Norėdami ištirti mūsų planetos figūrą, pirmiausia nustatykite tam tikro modelio formą ir matmenis, kurio paviršius yra gana gerai ištirtas geometrine prasme ir geriausiai apibūdina Žemės formą ir matmenis. Tada, imant šią sąlyginę figūrą kaip pradinę, nustatomi taškų aukščiai jos atžvilgiu. Norint išspręsti daugelį geodezijos problemų, Žemės modelis imamas kaip revoliucijos elipsoidas (sferoidas).

svambalo linijos kryptis ir normaliosios (statmenos) kryptis elipsoido paviršiui žemės paviršiaus taškuose nesutampa ir sudaro kampą ε , paskambino svambalas . Šis reiškinys atsiranda dėl to, kad masių tankis Žemės kūne nėra vienodas ir svambalas nukrypsta link tankesnių masių. Vidutiniškai jo reikšmė yra 3 - 4 ", o anomalijų vietose siekia keliasdešimt sekundžių. Realus jūros lygis skirtinguose Žemės regionuose nuo idealaus elipsoido nukryps daugiau nei 100 metrų.

Ryžiai. 2.3. Geoido ir žemės elipsoido paviršių santykis.
1) vandenynai; 2) žemės elipsoidas; 3) vandentiekio linijos; 4) Žemės kūnas; 5) geoidas

Žemės elipsoido matmenims nustatyti sausumoje buvo atlikti specialūs laipsnio matavimai (atstumas išilgai dienovidinio lanko nustatytas 1º). Per pusantro šimtmečio (1800–1940 m.) buvo gauti įvairaus dydžio žemės elipsoidai (Delamberto (d'Alemberto), Beselio, Hayfordo, Klarko, Krasovskio ir kt. elipsoidai).
Delamberto elipsoidas turi tik istorinę reikšmę kaip metrinės matų sistemos nustatymo pagrindas (Delamberto elipsoido paviršiuje 1 metro atstumas yra lygus vienai dešimčiai milijonų atstumo nuo ašigalio iki pusiaujo).
Clark Elipsoidas naudojamas JAV, Lotynų Amerikoje, Centrinėje Amerikoje ir kitose šalyse. Europoje naudojamas Hayfordo elipsoidas. Jis taip pat buvo rekomenduotas kaip tarptautinis, tačiau šio elipsoido parametrai buvo gauti iš matavimų, atliktų tik JAV, ir, be to, turi didelių paklaidų.
Iki 1942 metų mūsų šalyje buvo naudojamas Beselio elipsoidas. 1946 metais Krasovskio antžeminio elipsoido matmenys buvo patvirtinti geodeziniams darbams Sovietų Sąjungos teritorijoje ir tebegalioja Ukrainos teritorijoje.
Elipsoidas, kurį tam tikra būsena arba atskira būsenų grupė naudoja geodeziniam darbui ir fizinio Žemės paviršiaus taškų projekcijai ant jo paviršiaus, vadinamas. atskaitos elipsoidas. Etaloninis elipsoidas tarnauja kaip pagalbinis matematinis paviršius, prie kurio veda žemės paviršiaus geodezinių matavimų rezultatai. Sėkmingiausią matematinį Žemės modelį mūsų teritorijai etaloninio elipsoido pavidalu pasiūlė prof. F. N. Krasovskis. Šis elipsoidas yra Pulkovo-1942 (SK-42) geodezinių koordinačių sistemos, kuri buvo naudojama Ukrainoje topografiniams žemėlapiams kurti 1946–2007 metais, pagrindas.

Žemės elipsoido matmenys pagal Krasovskį

Mažoji ašis (poliarinis spindulys)
Pagrindinė ašis (pusiaujo spindulys)
Vidutinis Žemės spindulys, paimtas kaip sfera
Polinis susitraukimas (pusiau pagrindinės ašies skirtumo santykis su pusiau didžiąja ašimi)
Žemės paviršiaus plotas	510083058 km²
Meridiano ilgis
Pusiaujo ilgis
Lanko ilgis 1° išilgai dienovidinio ties 0° platuma
Lanko ilgis 1° išilgai dienovidinio 45° platumos
Lanko ilgis 1° išilgai dienovidinio 90° platumos

Įvesdama Pulkovo koordinačių sistemą ir Baltijos aukštumų sistemą, SSRS Ministrų Taryba pavedė SSRS ginkluotųjų pajėgų Generaliniam štabui ir Vyriausiajam geodezijos ir kartografijos direktoratui prie SSRS Ministrų Tarybos perskaičiuoti trianguliaciją ir niveliavimo tinklą, baigtą iki 1946 m., į vieną koordinačių sistemą ir aukščius, ir įpareigojo šiuos darbus atlikti per 5 metus. Topografinių žemėlapių perspausdinimo kontrolė buvo patikėta SSRS ginkluotųjų pajėgų generaliniam štabui, o jūrlapių – vyriausiajam karinių jūrų pajėgų štabui.
2007 m. sausio 1 d. Ukrainos teritorijoje įvestas 2000 USD - Ukrainos koordinačių sistema vietoj SK-42. Praktinė naujosios koordinačių sistemos vertė – galimybė topografinėje ir geodezinėje gamyboje efektyviai panaudoti pasaulines navigacijos palydovines sistemas, kurios turi nemažai pranašumų prieš tradicinius metodus.
Šios pamokos autorius neturi informacijos, kad Ukrainoje SK-42 koordinatės buvo perskaičiuotos USK-2000 ir paskelbti nauji topografiniai žemėlapiai. Valstybinės kartografijos tyrimo ir gamybos įmonės 2010 metais išleistuose mokomuosiuose topografiniuose žemėlapiuose viršutiniame kairiajame kampe vis dar išliko užrašas „Koordinačių sistema 1942“.
1963 m. koordinačių sistema (SK-63) buvo išvesta iš ankstesnės 1942 m. valstybinės koordinačių sistemos ir turėjo su ja tam tikrus ryšio parametrus. Siekiant užtikrinti slaptumą, SK-63 buvo dirbtinai iškraipyti tikri duomenys. Atsiradus galingai skaičiavimo technologijai, skirta labai tiksliai nustatyti ryšių tarp skirtingų koordinačių sistemų parametrus, ši koordinačių sistema prarado prasmę devintojo dešimtmečio pradžioje. Pažymėtina, kad SK-63 buvo panaikintas SSRS Ministrų Tarybos sprendimu 1989 m. kovo mėn. Bet vėliau, atsižvelgiant į sukauptus didelius geoerdvinių duomenų ir kartografinės medžiagos kiekius (tarp jų ir SSRS laikų žemėtvarkos darbų rezultatus), jo naudojimo laikotarpis buvo pratęstas, kol visi duomenys bus perkelti į dabartinę valstybės koordinačių sistemą. .
Palydovinei navigacijai naudojama trimatė koordinačių sistema WGS 84 (angl. World Geodetic System 1984). Skirtingai nuo vietinių sistemų, tai yra viena sistema visai planetai. WGS 84 nustato koordinates, palyginti su Žemės masės centru, paklaida mažesnė nei 2 cm. WGS 84 IERS atskaitos dienovidinis laikomas nuliniu dienovidiniu. Jis yra 5,31 colio į rytus nuo Grinvičo dienovidinio. Pagrindas buvo sferoidas, kurio spindulys yra didelis - 6 378 137 m (pusiaujo) ir mažesnis - 6 356 752, 3142 m (poliarinis). Jis skiriasi nuo geoido mažiau nei 200 m.
Į Žemės figūros sandaros ypatybes visapusiškai atsižvelgiama matematiškai apdorojant didelio tikslumo geodezinius matavimus ir kuriant valstybinius geodezinius etaloninius tinklus. Atsižvelgiant į suspaudimo mažumą (skirtumo tarp pagrindinės pusiaujo ašies santykis bet) Žemės elipsoido ir mažosios poliarinės pusiau ašies ( b) iki pusiau pagrindinės ašies [ a-b]/b) ≈ 1:300) pakankamai tiksliai išspręsdami daugelį Žemės figūros uždavinių praktiniais tikslais, galime imtis sfera , tūriu lygus žemės elipsoidui . Tokios Krasovskio elipsoido sferos spindulys yra R = 6371,11 km.

2.2. PAGRINDINĖS ŽEMĖS LINIJAS IR PLOKŠTUMOS ELIPSOIDĖS

Nustatant taškų padėtį Žemės paviršiuje ir žemės elipsoido paviršiuje, naudojamos tam tikros tiesės ir plokštumos.
Yra žinoma, kad žemės elipsoido sukimosi ašies ir jos paviršiaus susikirtimo taškai yra poliai, vienas iš kurių vadinamas šiauriniu. Rs, o kita - Pietų Ryu(2.4 pav.).

Ryžiai. 2.4. Pagrindinės žemės elipsoido linijos ir plokštumos

Žemės elipsoido pjūviai plokštumose, statmenomis mažajai ašiai, sudaro apskritimų pavidalo pėdsaką, kuris vadinamas paralelės. Lygiagretės turi skirtingus spindulius. Kuo paralelės yra arčiau elipsoido centro, tuo didesnis jų spindulys. Lygiagretė, kurios didžiausias spindulys lygus pusiau pagrindinei žemės elipsoido ašiai, vadinama pusiaujo . Pusiaujo plokštuma eina per Žemės elipsoido centrą ir padalija jį į dvi lygias dalis: šiaurinį ir pietinį pusrutulius.
Elipsoido paviršiaus kreivumas yra svarbi charakteristika. Jai būdingi dienovidinio atkarpos ir pirmosios vertikalės atkarpos kreivio spinduliai, kurie vadinami pagrindinėmis atkarpomis.
Žemės elipsoido paviršiaus pjūviai plokštumų, einančių per jo mažąją ašį (sukimosi ašį), sudaro elipsių pavidalo pėdsaką, kuris vadinamas meridianų atkarpos .
Ant pav. 2,4 tiesiai TAIP", statmena liestinės plokštumai QC" sąlyčio taške NUO, vadinamas normalus prie elipsoido paviršiaus toje vietoje. Kiekvienas elipsoido paviršiaus normalus visada yra dienovidinio plokštumoje, todėl kerta elipsoido sukimosi ašį. Normalieji taškai, esantys toje pačioje lygiagrečioje, kerta mažąją ašį (sukimosi ašį) tame pačiame taške. Normalai taškais, esančiais skirtingose ​​lygiagretėse, skirtinguose taškuose susikerta su sukimosi ašimi. Taško, esančio ant pusiaujo, normalioji yra pusiaujo plokštumoje, o normalioji poliaus taške sutampa su elipsoido sukimosi ašimi.
Plokštuma, einanti per normalųjį, vadinama normalus lėktuvas , o pėdsakas nuo elipsoido pjūvio šia plokštuma yra normalus skyrius . Per bet kurį elipsoido paviršiaus tašką galima nubrėžti begalinį skaičių normalių pjūvių. Meridianas ir pusiaujas yra ypatingi normalių ruožų atvejai tam tikrame elipsoido taške.
Normalioji plokštuma, statmena dienovidinio plokštumai tam tikrame taške NUO, vadinamas pirmosios vertikalės plokštuma , o pėdsakas, išilgai kurio jis kerta elipsoido paviršių, yra pirmosios vertikalės pjūvis (2.4 pav.).
Dienovidinio ir bet kurios normalios atkarpos, einančios per tašką, tarpusavio padėtis NUO(2.5 pav.) duotame dienovidiniame, elipsoido paviršiuje nustatomas pagal kampą BET, suformuotas duoto taško dienovidinio NUO ir normalus skyrius.

Ryžiai. 2.5. normalus skyrius

Šis kampas vadinamas geodezinis azimutas normalus skyrius. Jis matuojamas nuo dienovidinio šiaurinės krypties pagal laikrodžio rodyklę nuo 0 iki 360°.
Jei laikysime Žemę kaip rutulį, tai normalus į bet kurį rutulio paviršiaus tašką eis per rutulio centrą, o bet kuri normali plokštuma suformuos rutulio paviršiuje apskritimo pavidalo pėdsaką, kuris vadinamas didžiuoju ratu.

2.3. ŽEMĖS FIGŪROS IR DYDŽIO NUSTATYMO METODAI

Nustatant Žemės formą ir dydį, buvo naudojami šie metodai:

Astronominis – geodezinis metodas

Nustatant Žemės figūrą ir matmenis, naudojami laipsnių matavimai, kurių esmė – nustatyti dienovidinio lanko ir lygiagretės vieno laipsnio tiesinę reikšmę skirtingose ​​platumose. Tačiau tiesioginiai tiesiniai žymaus masto matavimai žemės paviršiuje yra sunkūs, jo nelygumai gerokai sumažina darbo tikslumą.
trianguliacijos metodas. Didelis reikšmingo ilgio atstumų matavimo tikslumas užtikrinamas naudojant XVII amžiuje sukurtą trianguliacijos metodą. Olandų mokslininkas W. Snellius (1580 - 1626).
Trianguliacijos darbus meridianų ir paralelių lankams nustatyti atliko įvairių šalių mokslininkai. Dar XVIII a buvo nustatyta, kad vienas dienovidinio lanko laipsnis ties ašigaliu yra ilgesnis nei ties pusiauju. Tokie parametrai būdingi poliuose suspaustam elipsoidui. Tai patvirtino I. Niutono hipotezę, kad Žemė, vadovaujantis hidrodinamikos dėsniais, turėtų turėti apsisukimo elipsoido formą, suplotą ties ašigaliais.

Geofizinis (gravimetrinis) metodas

Jis pagrįstas dydžių, apibūdinančių žemės gravitacijos lauką ir jų pasiskirstymą žemės paviršiuje, matavimu. Šio metodo privalumas yra tai, kad jį galima naudoti jūrų ir vandenynų vandenyse, t.y., kur astronominio ir geodezinio metodo galimybės yra ribotos. Planetos paviršiuje atliktų gravitacijos potencialo matavimų duomenys leidžia tiksliau apskaičiuoti Žemės suspaudimą nei taikant astronominį-geodezinį metodą.
Gravimetrinius stebėjimus 1743 metais pradėjo prancūzų mokslininkas A. Clairaut (1713 - 1765). Jis pasiūlė, kad Žemės paviršius turi sferoido formą, ty figūrą, kurią Žemė įgautų, būdama hidrostatinės pusiausvyros būsenoje, veikiama tik dalelių tarpusavio gravitacijos jėgų ir išcentrinės jėgos. sukimasis aplink nepakitusią ašį. A. Clairaut taip pat pasiūlė, kad Žemės kūnas susideda iš sferoidinių sluoksnių, turinčių bendrą centrą, kurių tankis didėja link centro.

erdvės metodas

Kosmoso metodo kūrimas ir Žemės tyrinėjimas siejamas su kosmoso tyrinėjimais, prasidėjusiais 1957 m. spalį paleisdamas sovietinį dirbtinį Žemės palydovą (AES). Geodezijai iškilo naujos užduotys, susijusios su sparčia plėtra. astronautikos. Tarp jų yra palydovų stebėjimas orbitoje ir jų erdvinių koordinačių nustatymas tam tikru momentu. Atskleisti realių palydovų orbitų nuokrypiai nuo iš anksto apskaičiuotų, atsirandantys dėl netolygaus masių pasiskirstymo Žemės plutoje, leidžia patikslinti Žemės gravitacinio lauko idėją ir galiausiai jo figūrą.

Klausimai ir užduotys savikontrolei

Kokiais tikslais naudojami duomenys apie Žemės formą ir dydį?

Kokie ženklai senovėje lėmė, kad Žemė turi sferinę formą?

Kokia forma vadinama geoidu?

Kokia forma vadinama elipsoidu?

Kokia forma vadinama etaloniniu elipsoidu?

Kokie yra Krasovskio elipsoido elementai ir matmenys?

Nurodykite pagrindines žemės elipsoido linijas ir plokštumas.

Kokie metodai naudojami nustatant Žemės formą ir dydį?

Trumpai apibūdinkite kiekvieną metodą.

Mūsų planeta yra viena iš 9, besisukančių aplink saulę. Dar senovėje atsirado pirmosios idėjos apie Žemės formą ir dydį.

Kaip pasikeitė idėjos apie Žemės formą?

Senovės mąstytojai (Aristotelis – III a. pr. Kr., Pitagoras – V a. pr. Kr. ir kt.) prieš daugelį šimtmečių išreiškė mintį, kad mūsų planeta turi sferinę formą. Visų pirma Aristotelis (nuotrauka žemiau) po Eudokso mokė, kad Žemė, kuri yra Visatos centras, yra sferinė. To įrodymą jis pamatė Mėnulio užtemimų prigimtyje. Su jais mūsų planetos Mėnulyje metamas šešėlis pakraščiuose yra apvalios formos, o tai įmanoma tik tuo atveju, jei jis yra sferinis.

Vėlesniais šimtmečiais atlikti astronominiai ir geodeziniai tyrimai suteikė galimybę spręsti, kokia yra Žemės forma ir matmenys realybėje. Šiandien jie žino, kad jis yra apvalus, nuo mažų iki didelių. Tačiau istorijoje buvo laikai, kai buvo manoma, kad Žemės planeta yra plokščia. Šiandien mokslo pažangos dėka nebeabejojame, kad jis apvalus, o ne plokščias. Neginčijamas to įrodymas – kosminės nuotraukos. Mūsų planetos sferiškumas lemia tai, kad žemės paviršius įkaista netolygiai.

Tačiau iš tikrųjų Žemės forma nėra tokia pati, kaip manėme. Šis faktas yra žinomas mokslininkams ir šiuo metu naudojamas sprendžiant problemas palydovinės navigacijos, geodezijos, astronautikos, astrofizikos ir kitų susijusių mokslų srityse. Pirmą kartą idėją, kokia yra tikroji Žemės forma, Niutonas išsakė XVII–XVIII amžių sandūroje. Jis teoriškai pagrindė prielaidą, kad mūsų planeta, jai veikiama gravitacijos, turėtų būti suspausta sukimosi ašies kryptimi. O tai reiškia, kad Žemės forma yra arba sferoidas, arba revoliucijos elipsoidas. Suspaudimo laipsnis priklauso nuo sukimosi kampinio greičio. Tai yra, kuo greičiau kūnas sukasi, tuo labiau išsilygina ties poliais. Šis mokslininkas rėmėsi visuotinės gravitacijos principu, taip pat homogeniškos skystos masės prielaida. Jis manė, kad Žemė yra suspaustas elipsoidas, ir, priklausomai nuo sukimosi greičio, nustatė suspaudimo dydį. Po kurio laiko Maclaurinas įrodė, kad jei mūsų planeta yra ties ašigaliais suspaustas elipsoidas, tai Žemę dengiančių vandenynų pusiausvyra iš tiesų yra užtikrinta.

Ar galime manyti, kad Žemė yra apvali?

Jei į Žemės planetą žiūrėsime iš tolo, ji atrodys beveik idealiai apvali. Stebėtojas, kuriam nerūpi didelis matavimo tikslumas, gali tai laikyti tokiu. Vidutinis Žemės spindulys šiuo atveju yra 6371,3 km. Bet jei mes, laikydamiesi savo planetos kaip idealaus rutulio formos, pradėsime tiksliai matuoti įvairias paviršiaus taškų koordinates, mums nepavyks. Faktas yra tas, kad mūsų planeta nėra tobulai apvalus rutulys.

Įvairūs būdai apibūdinti Žemės formą

Žemės planetos formą galima apibūdinti dviem pagrindiniais būdais, taip pat keliais išvestiniais. Daugeliu atvejų jis gali būti paimtas kaip geoidas arba elipsoidas. Įdomu tai, kad antrasis variantas nesunkiai aprašomas matematiškai, tačiau pirmasis iš principo neaprašytas, nes norint nustatyti tikslią geoido (taigi ir Žemės) formą, praktiniai gravitacijos matavimai atliekami įvairių taškų mūsų planetos paviršiuje.

Revoliucijos elipsoidas

Su revoliucijos elipsoidais viskas aišku: ši figūra primena rutulį, kuris yra suplotas iš apačios ir iš viršaus. Tai, kad Žemės forma yra elipsoidas, visiškai suprantama: išcentrinės jėgos atsiranda dėl mūsų planetos sukimosi ties pusiauju, o ašigaliuose jų nėra. Dėl sukimosi, taip pat išcentrinių jėgų Žemė tapo „riebi“: planetos skersmuo išilgai pusiaujo yra maždaug 50 km didesnis nei poliarinės.

Figūros, vadinamos „geoidu“, ypatybės

Itin sudėtinga figūra yra geoidas. Jis egzistuoja tik teoriškai, bet praktiškai jo negalima pajausti ar pamatyti. Geoidą galima įsivaizduoti kaip paviršių, kurio gravitacijos jėga kiekviename taške nukreipta griežtai vertikaliai. Jei mūsų planeta būtų įprastas rutulys, tolygiai užpildytas tam tikra medžiaga, tada svambalo linija bet kuriame jos taške žiūrėtų į rutulio centrą. Tačiau situaciją apsunkina tai, kad mūsų planetos tankis yra nevienalytis. Vienur sunkios uolienos, kitur po visą paviršių išsibarstę tuštumos, kalnai ir įdubos, netolygiai išsidėsčiusios lygumos ir jūros. Visa tai keičia gravitacinį potencialą kiekviename konkrečiame taške. Tai, kad Žemės rutulio forma yra geoidas, taip pat kaltas dėl eterinio vėjo, pučiančio mūsų planetą iš šiaurės.

Kas studijavo geoidus?

Atkreipkite dėmesį, kad pačią „geoido“ sąvoką 1873 m. pristatė fizikas ir matematikas Johannas Listingas (nuotrauka žemiau).

Po juo, graikiškai reiškiantis „Žemės vaizdas“, reiškė figūrą, suformuotą iš Pasaulio vandenyno paviršiaus, taip pat su juo susisiekiančių jūrų, esant vidutiniam vandens lygiui, be potvynių, srovių ir kt. kaip atmosferos slėgio skirtumai ir tt Kai sakoma, kad toks ir toks aukštis virš jūros lygio, tai reiškia aukštį nuo geoido paviršiaus šiame Žemės rutulio taške, nepaisant to, kad šioje vietoje jūros nėra, ir nuo jo yra keli tūkstančiai kilometrų.

Vėliau geoido sąvoka buvo ne kartą tikslinama. Taigi sovietų mokslininkas M. S. Molodenskis sukūrė savo teoriją, kaip nustatyti gravitacinį lauką ir Žemės figūrą iš matavimų, atliktų jos paviršiuje. Tam jis sukūrė specialų įrenginį, kuris matuoja gravitaciją – spyruoklinį gravimetrą. Būtent jis taip pat pasiūlė naudoti kvazigeoidą, kurį lemia gravitacijos potencialo reikšmės Žemės paviršiuje.

Daugiau apie geoidą

Jei gravitacija matuojama 100 km atstumu nuo kalnų, svambalo linija (tai yra, svoris ant sriegio) nukryps jų kryptimi. Toks nukrypimas nuo vertikalės mūsų akiai nepastebimas, tačiau instrumentais jį nesunkiai aptinka. Visur stebimas panašus vaizdas: svambalo linijos nuokrypiai kai kur didesni, kai kur mažesni. Ir mes prisimename, kad geoido paviršius visada yra statmenas svambalui. Iš to tampa aišku, kad geoidas yra labai sudėtinga figūra. Norėdami geriau įsivaizduoti, galite padaryti taip: suformuokite molio rutulį, tada suspauskite jį iš abiejų pusių, kad susidarytų išlyginta forma, tada pirštais padarykite iškilimus ir įdubimus ant gauto elipsoido. Toks suplotas suglamžytas rutulys gana tikroviškai parodys mūsų planetos formą.

Kodėl mums reikia žinoti tikslią Žemės formą?

Kodėl reikia taip tiksliai žinoti jo formą? Kas mokslininkų netenkina dėl Žemės sferinės formos? Ar paveikslą apsunkina revoliucijos geoidas ir elipsoidas? Taip, to reikia skubiai: geoidui artimos figūros padeda sukurti tiksliausius koordinačių tinklelius. Nei astronominiai tyrimai, nei geodeziniai tyrimai, nei įvairios palydovinės navigacijos sistemos (GLONASS, GPS) negali egzistuoti ir būti atliekamos nenustačius gana tikslios mūsų planetos formos.

Įvairios koordinačių sistemos

Šiuo metu pasaulyje yra kelios trimatės ir dvimatės koordinačių sistemos, turinčios pasaulinę reikšmę, taip pat kelios dešimtys vietinių. Kiekvienas iš jų turi savo Žemės pavidalą. Tai lemia tai, kad skirtingų sistemų nustatytos koordinatės šiek tiek skiriasi. Įdomu tai, kad norint juos apskaičiuoti taškuose, esančiuose vienos šalies teritorijoje, patogiausia bus paimti Žemės formą kaip atskaitos elipsoidą. Dabar tai nustatyta net aukščiausiu įstatymų leidybos lygiu.

Krasovskio elipsoidas

Jei kalbėsime apie NVS šalis ar Rusiją, tai šių valstybių teritorijoje mūsų planetos formą apibūdina vadinamasis Krasovskio elipsoidas. Jis buvo identifikuotas dar 1940 m. Šio paveikslo pagrindu buvo sukurtos vidaus (PZ-90, SK-63, SK-42) ir užsienio (Afgooye, Hanoi 1972) koordinačių sistemos. Jie vis dar naudojami praktiniais ir moksliniais tikslais. Įdomu tai, kad GLONASS remiasi PZ-90 sistema, kuri savo tikslumu pranašesnė už analogišką WGS84 sistemą, priimtą kaip GPS pagrindą.

Išvada

Apibendrinant, dar kartą pasakykime, kad mūsų planetos forma skiriasi nuo rutulio. Žemė savo pavidalu artėja prie revoliucijos elipsoido. Kaip jau minėjome, šis klausimas nėra tuščias. Tikslus Žemės formos nustatymas suteikia mokslininkams galingą įrankį dangaus ir žemės kūnų koordinatėms apskaičiuoti. O tai labai svarbu kosmoso ir jūrų laivybai, atliekant statybas, geodezinius darbus, taip pat daugelyje kitų žmogaus veiklos sričių.

Kas sakė, kad žemė apvali? 2014 m. gruodžio 17 d

Jie sako, kad tai yra...

Tačiau hipotezė, kad mūsų planeta yra sferinė, egzistavo labai seniai. Pirmą kartą šią idėją VI amžiuje prieš Kristų išreiškė senovės graikų filosofas ir matematikas Pitagoras. Kitas filosofas Aristotelis, gyvenęs senovės Graikijoje po dviejų šimtmečių, pateikė aiškių sferiškumo įrodymų: juk per Mėnulio užtemimus Žemė meta Mėnulyje apvalios formos šešėlį!

Pamažu vis plačiau plito mintis, kad Žemė yra erdvėje kabantis ir niekuo nepasikliaujantis rutulys. Praėjo šimtmečiai, žmonės nuo seno žinojo, kad Žemė nėra plokščia ir nesiremia ant banginių ar dramblių... Apėjome pasaulį, kirtome savo kamuoliuką tiesiogine to žodžio prasme į visas puses, skraidėme aplink jį lėktuvu, fotografavomės iš kosmoso. Mes net žinome, kodėl ne tik mūsų, bet ir visos kitos planetos, ir Saulė, ir žvaigždės, ir Mėnulis, ir kiti dideli palydovai yra būtent „apvalūs“, o ne kokios nors kitos formos. Juk jie dideli, turi didžiulę masę. Jų pačių gravitacinė jėga – gravitacija – yra linkusi dangaus kūnams suteikti rutulio formą.

Net jei atsirastų kokia nors jėga, didesnė už gravitaciją, kuri suteiktų Žemei, tarkime, lagamino formą, ji vis tiek baigtųsi taip pat: kai tik ši jėga nutrūktų, gravitacinė jėga imtų rinkti Žemė vėl į rutulį, „traukiant“ išsikišusias dalis, kol visi paviršiaus taškai bus vienodu atstumu nuo centro.

Galvokim apie tai toliau...

Ne kamuolys!

Dar XVII amžiuje garsus fizikas ir matematikas Niutonas padarė drąsią prielaidą, kad Žemė visai ne rutulys, tiksliau, ne visai kamuolys. Manoma – ir matematiškai tai įrodė.

Niutonas „išgręžė“ (žinoma, mintyse!) į planetos centrą du susisiekiančius kanalus: vieną iš Šiaurės ašigalio, kitą iš pusiaujo ir „užpildė“ juos vandeniu. Skaičiavimai parodė, kad vanduo nusėdo skirtinguose lygiuose. Juk poliariniame šulinyje vandenį veikia tik gravitacija, o pusiaujo šulinyje išcentrinė jėga tam dar priešinasi. Mokslininkas tvirtino, kad tam, kad abi vandens stulpeliai darytų vienodą spaudimą Žemės centrui, tai yra, kad jų svoris būtų vienodas, vandens lygis pusiaujo šulinyje turėjo būti aukštesnis – Niutono skaičiavimais. 1/230 vidutinio planetos spindulio. Kitaip tariant, atstumas nuo centro iki pusiaujo yra didesnis nei iki ašigalio.

Norėdami patikrinti Niutono skaičiavimus, Paryžiaus mokslų akademija 1735–1737 metais išsiuntė dvi ekspedicijas: į Peru ir į Laplandiją. Ekspedicijos dalyviams teko išmatuoti dienovidinio lankus – po 1 laipsnį: vieną – pusiaujo platumose, Peru, kitą – poliarinėse platumose, Laplandijoje. Apdorojęs ekspedicijos duomenis, šiaurinės vadovas geodezininkas Pierre'as-Louis Maupertuis paskelbė, kad Niutonas buvo teisus: Žemė suspausta ties ašigaliais! Šį Maupertuis atradimą Volteras įamžino ... epigramoje:

Fizikos pasiuntinys, drąsus jūreivis,
Kalnų ir jūrų įveikimas.
Vilkdamas kvadrantą tarp sniego ir pelkių,
Beveik virto loparu.
Jūs išmokote po daugelio pralaimėjimų.
Ką Niutonas žinojo neišeidamas iš durų.

Veltui Volteras buvo toks kaustinis: kaip mokslas gali egzistuoti be eksperimentinio savo teorijų patvirtinimo?!

Kad ir kaip būtų, dabar tikrai žinome, kad Žemė ties ašigaliais suplota (jei norite, ištempta ties pusiauju). Tačiau jis yra gana ištemptas: poliarinis spindulys yra 6357 km, o pusiaujo - 6378 km, tik 21 km daugiau.

Atrodo kaip kriaušė?

Tačiau ar galima Žemę vadinti nebent rutuliu, o „plotu“ rutuliu, būtent revoliucijos elipsoidu? Juk, kaip žinome, jo reljefas nelygus: yra kalnų, yra ir įdubimų. Be to, jį veikia kitų dangaus kūnų, pirmiausia Saulės ir Mėnulio, traukos jėgos. Tegul jų įtaka būna maža, bet vis tiek Mėnulis gali keliais metrais išlenkti skysto Žemės apvalkalo – Pasaulio vandenyno – formą, sukurdamas atoslūgius ir atoslūgius. Taigi – skirtinguose taškuose „sukimosi“ spinduliai skiriasi!

Be to, šiaurėje yra „skystas“ vandenynas, o pietuose – „kietas“ ledu padengtas žemynas – Antarktida. Pasirodo, Žemė turi ne visai teisingą formą, ji primena kriaušę, pailgą iki Šiaurės ašigalio. Ir apskritai jo paviršius yra toks sudėtingas, kad jo visiškai netinka griežtai matematiškai apibūdinti. Todėl mokslininkai pasiūlė specialų Žemės formos pavadinimą – geoidą. Geoidas yra netaisyklinga stereometrinė figūra. Jo paviršius maždaug sutampa su Pasaulio vandenyno paviršiumi ir tęsiasi žemyne. Būtent nuo šio geoido paviršiaus matuojamas tas pats „aukštis virš jūros lygio“, kuris nurodytas atlasuose ir žodynuose.

Na, moksliškai:

Geoidas(iš kitos graikų kalbos γῆ - Žemė ir kiti graikų εἶδος - vaizdas, pažodžiui - "kažkas panašaus į Žemę") - išgaubtas uždaras paviršius, sutampantis su vandens paviršiumi jūrose ir vandenynuose ramioje būsenoje ir statmenas gravitacijos krypčiai bet kurioje jo vietoje. Geometrinis kūnas, nukrypstantis nuo apsisukimo figūros Revoliucijos elipsoidas, atspindintis Žemės gravitacijos potencialo savybes (netoli žemės paviršiaus), svarbi geodezijos samprata.

1. Pasaulio vandenynas
2. Žemės elipsoidas
3. Lygios linijos
4. Žemės kūnas
5. Geoidas

Geoidas apibrėžiamas kaip žemės gravitacijos lauko (lygaus paviršiaus) ekvipotencialus paviršius, maždaug sutampantis su vidutiniu Pasaulio vandenyno vandens lygiu netrikdomoje būsenoje ir sąlygiškai besitęsiantis po žemynais. Skirtumas tarp realaus vidutinio jūros lygio ir geoido gali siekti 1 m.

Pagal ekvipotencialaus paviršiaus apibrėžimą, geoido paviršius visur yra statmenas svambalui.

Geoidas nėra geoidas!

Tiesą sakant, verta pripažinti, kad dėl temperatūrų skirtumo įvairiose planetos vietose ir vandenynų bei jūrų druskingumo, atmosferos slėgio ir kitų veiksnių vandens paviršiaus paviršius net nesutampa su geoidas, bet turi nukrypimų. Pavyzdžiui, Panamos kanalo platumoje Ramiojo ir Atlanto vandenynų lygių skirtumas yra 62 cm.

Stiprūs žemės drebėjimai taip pat turi įtakos Žemės rutulio formai. Vienas iš šių 9 balų žemės drebėjimų įvyko 2004 m. gruodžio 26 d. Pietryčių Azijoje, Sumatroje. Milano universiteto profesoriai Roberto Sabadini ir Giorgio Dalla Via mano, kad jis paliko „randą“ planetos gravitaciniame lauke, dėl kurio geoidas smarkiai nusviro. Norėdami patikrinti šią prielaidą, europiečiai ketina į orbitą pasiųsti naują GOCE palydovą su modernia itin jautria įranga. Tikimės, kad netrukus jis mums atsiųs tikslią informaciją apie šiandienos Žemės formą.