Глава 1. Краткий исторический обзор

При решении очень многих практических и теоретических задач

прежде всего необходимо знать точные размеры и форму Земли. Прежде

всего это нужно для наиболее правильного изображения физической поверхности Земли на картах. Эти сведения очень необходимы ряду наук:

географии, астрономии, геологии, геофизике и др.

Как известно площадь Земли равна 510 млн. кв.км; Из них Мировой океан занимает 71% , а суша – 29% этой поверхности. В среднем глубина Мирового океана составляет около 3800м; а средняя высота суши составляет около 875м. А значит поверхность Мирового океана составляет около ¾

общей поверхности Земли. Если говорить о форме земли, надо иметь в виду не ее физическую поверхность со всеми неровностями, а поверхность, совпадающую со средним уровнем вод Мирового океана, находящуюся в спокойном состоянии. Поэтому поверхность вод Мирового океана в спокойном состоянии, мысленно продолженная под материками названа

уровенной поверхностью Земли. По предложению немецкого физика Листига И.Б. (1808-1882г.г.) для тела, ограниченного этой поверхностью , название – геоид.

Уровенная поверхность может быть проведена через любую точку физической поверхности Земли, а также над или под поверхностью. Поверхность, которая определяет фигуру планеты (то есть совпадающая с поверхностью Мирового океана), называют основной.

Поверхность геоида не является правильной фигурой в геометрическом отношении, так как внутреннее строение Земли неоднородно и направления действия силы тяжести не совпадают с направлениями, которые они

имели бы при однородном строении планеты. Вследствие этого уровенная

поверхность, оставаясь в каждой точке перпендикулярной отвесным линиям, приобретает сложную и неправильную форму. Наиболее близкой, математически определенной геометрической фигурой к геоиду, характеризующей фигуру и размеры Земли, является земной эллипсоид (рис.1.1), малая ось которого совпадает с полярной осью Земли РР1. (Эллипсоидом называется фигура, образованная вращением эллипса вокруг малой земли).

Линии пересечения поверхности эллипсоида плоскостями, проходящими через малую ось РР1, образуют эллипсы, называемые меридианами. А линии пересечения поверхности эллипсоида плоскостями, перпендикулярными к оси вращения РР1, образуют окружности, называемые параллелями. Параллель, плоскость которой проходит через центр эллипсоида О, называется экватором. Наиболее точные размеры земного эллипсоида были получены в 1940г. Группой ученых под руководством проф. Ф.Н. Красовского. Эллипсоид Красовского имеет следующие размеры: большая полуось а=6378245м., малая полуось в=6356863м., сжатие эллипсоида a=1:298,3м.

Рис.1.1.Схема земного эллипсоида [1]

Эти размеры были подтверждены космическими исследованиями. Так, проф. И. Д. Жонголович в 1960г. по результатам наблюдений за движением

трех советских искусственных спутников Земли вычислил сжатие земного

эллипсоида и тем самым подтвердил размеры эллипсоида Красовского.

Американский ученый И. Козаи по результатам наблюдений за движением спутников, запущенных в США в 1961г., так же получил данные очень

близкие к размерам эллипсоида Красовского.

Ось вращения Земли примерно на 43 км., короче экваториальной оси.

Если построить глобус в масштабе 1:50000000 с учетом разницы полуосей, то большая полуось а будет длиннее малой b всего на 0,7 мм.

Поэтому, если решения практических задач не требует большой точности,

то Землю принимают как шар, равновеликий по объему земному эллипсоиду. Его радиус R=6371110м, или, округленно, 6371км.

Для определения размеров Земли производить необходимо и градусные

измерения, геометрический смысл которых состоит в следующем. На поверхности Земли берут две точки А и В, лежащие на меридиане РВАР1

(рис.1.1), измеряют между ними линейное расстояние S и дугу в градусной мере. Величина дуги в градусной мере определяется из разности широт точек А и В. Разность широт может быть получена по одновременному определению высоты Солнца в точках А и В. Зная линейное расстояние S между этими точками, можно вычислить длину дуги одного градуса меридиана l. Вычислив длину дуги одного градуса меридиана, можно определить и длину всей окружности земного шара.

Первое градусное измерение для определения размеров Земли выполнил

знаменитый математик и географ древнего мира Эратосфен (276-195 гг. до н.э.).