Земля как геоид

Продолжавшиеся в XIX в. градусные измерения и измерения силы тяжести в различных пунктах показали, что форма Земли сложнее, чем это предполагалось. Например, напряжение силы тяжести на многих океанических островах оказалось значительно больше, чем на материках. Исходя из этих фактов, пришлось допустить, что уровень воды в океанах неодинаков, форма Земли во многих случаях отступает от формы эллипсоида вращения. Дальнейшие измерения показали, что Земля по своей форме хотя и приближается к эллипсоиду вращения, но имеет более сложную, присущую только ей форму, которая получила название геоида.

Геоид (гр. г? — Земля е? дпт —вид) — выпуклая замкнутая поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах в спокойном состоянии и перпендикулярная к направлению силы тяжести в любой ее точке. Термин «геоид» для обозначения реальной формы Земли предложил в 1873 году немецкий физик Иоганн Листинг.

Эта индивидуальная форма Земли пока еще недостаточно изучена.

Размеры и шарообразность Земли

В странах СНГ с 1946 г по настоящее время приняты размеры земного шара, вычисленные советскими учеными Ф. Н. Красовским и А. А. Изотовым. Они характеризуются следующими данными:

Большая полуось Земли (экваториальный радиус) а = 6 378 245 м. Малая полуось Земли (полярный радиус) b = 6356 863 м.

Длина окружности экватора, а = 40 075,7 км.

Длина окружности меридиана l = 40 008,550 м.

Поверхность Земли S = 510 млн. км2.

Водная поверхность Земли Sb = 71% поверхности Земли.

Поверхность суши Sc = 29% поверхности Земли.

Объем Земли V = 1083 млрд. км3.

Масса Земли m = 6Ч1021 т, из которых около 7% приходится на воду.

Для вычисления размеров земного эллипсоида Ф. Н. Красовский привлек данные по градусным измерениям не только Советского Союза, но также Западной Европы и США. Кроме того, впервые для вычислений размеров Земли были использованы результаты измерений силы тяжести. Выведенные таким путем размеры эллипсоида более отвечают фигуре Земли в ее континентальной части, чем все ранее полученные. Средним радиусом Земли принято считать радиус шара, одинакового по объёму с земным сфероидом, а именно 6371,11 км.

Шарообразность Земли.

Шарообразная форма Земли определяет ее физико-географические особенности. В первую очередь речь идет о неравномерном нагреве Земли поскольку угол падения солнечного луча в разных районах различен, а значит, различные участки Земли получают различное количество тепла. На экваторе солнечные лучи падают отвесно, и они сильно нагревают Землю. Чем дальше от экватора, тем угол падения луча становится меньше, а следовательно, и меньшее количество тепла получают эти территории. Один и тот же по мощности пучок солнечного излучения обогревает у экватора гораздо меньшую площадь, так как он падает отвесно. Кроме того, лучи, падающие под меньшим углом, чем на экваторе, — пронизывая атмосферу, проходят в ней больший путь, вследствие чего часть солнечных лучей рассеивается в тропосфере и не доходит до земной поверхности. Все это свидетельствует о том, что при удалении от экватора к северу или к югу уменьшается температура воздуха, так как уменьшается угол падения солнечного луча. Таким образом, форма Земли обуславливает зональное распределение тепла и существования тепловых поясов на ней. От этого зависит распределение климатов на Земле и их зональный характер Шарообразная форма Земли предопределяет существование освещенной и затемненной сторон, т. е. дня и ночи, а также является причиной того, что все явления и движения по обе стороны экватора противоположные: если в Северном полушарии зима, то в Южном-лето От массы планеты зависит наличие или отсутствие атмосферы. Именно вследствие своих огромных размеров Земля силой притяжения удерживает вокруг себя свою газовую оболочку. Отсутствие атмосферы повлекло бы неисчислимые последствия, ибо где нет атмосферы, там нет и жидкой воды, не может быть работы моря, проточных и подземных вод, ледников, ветра, не может быть проявлений жизни и т. п. Атмосфера преобразует солнечную энергию, химически воздействует на земную кору, регулирует распределение тепла и влаги, защищает организмы от ультрафиолетовых лучей, служит основной средой, в к которой возникают и распространяются звуки. При отсутствии атмосферы средняя температура земной поверхности была бы на 38° ниже, чем теперь.

Подводя итоги данной главы, можно сказать, что ученые предполагают, что Земля может быть либо геоидом, либо приближенно-трехосным эллипсоидом или сфероидом. Все эти термины обозначают различные объемные геометрические тела, представляющие собой нечто среднее между футбольным мячом и мячом для регби Вместе с тем мы хорошо помним, что обычный географический глобус имеет форму шара. Получается, что эта правильная математическая модель не может в принципе описать неправильную форму Земли. В действительности одним из наиболее используемых в геодезии и картографии упрощений является двухосный эллипсоид.