Движение, форма и гравитационное поле Земли Движение Земли

Земля при своем движении в космическом пространстве совершает сложное движение, которое состоит из следующих составляющих:

1. Вращение вокруг своей оси с запада на восток с периодом 23 часа 56 минут 4.091 секунды среднего солнечного времени (86164,091 с) или 24 ч = 86400 с звездного времени; угловая скорость вращения Земли при этом равна ; вектор угловой скорости Земли направлен по оси вращения от южного полюса к северному (в соответствии с правой системой координат).

2. Годичное вращение Земли вокруг Солнца со средней скоростью Vз = 298,93 км/с.

3. Нутационные колебания земной оси с периодом 18,6 года и с амплитудой, не превышающей 9.2” (угловых секунд). В процессе нутационных колебаний ось описывает конусообразную поверхность вокруг некоторого среднего положения, которое совпадает с вектором кинетического момента Земли.

4. Прецессионное³движение Земли относительно оси эклиптики⁴с периодом 25800 лет.

5. Движение Земли вместе с солнечной системой относительно других звезд.

 

Вращение Земли вокруг своей оси относительно неподвижных звезд определяет звездное время.

Вращение Земли вокруг своей оси относительно центра Солнца определяет истинное солнечное время.

При исследовании движения баллистических ракет все составляющие движения Земли, кроме его суточного вращения не учитываются, т.к. их влияние на траекторию полета ракеты ничтожно мало. При расчете траектории полета зенитной управляемой ракеты (ЗУР) Земля считается неподвижной. Считается, что центр Земли движется прямолинейно и равномерно и Земля вращается равномерно вокруг своей оси, положение в пространстве не меняется. Вращение Земли оказывает существенное влияние на динамику полета баллистических ракет (БР), т.к. при движении ракеты необходимо учитывать силы инерции, вызванные суточным вращением Земли.

Форма Земли

Земля представляет собой геометрическое тело сложной формы. Поверхность Земли со всеми ее неровностями называется физической поверхностью Земли. Из геометрических тел, описывающих форму Земли, наиболее близко к реальной Земле подходит геоид.

Геоид – представляет собой тело ограниченное уровенной поверхностью силы тяжести, совпадающей с поверхностью океана (невозмущенной приливами и волнами) и продолженной под материками. Поверхность геоида непрерывно замкнута и не имеет резких перегибов и складок.

F_инер     – сила инерции

G_т       – сила притяжения

G         – сила тяжести

Примечание: экспериментальным путем невозможно отделить центробежную силу инерции от силы земного притяжения. Известно, что массы пород внутри Земли распределены неравномерно и направление силы тяжести в различных точках Земли зависит от этого распределения, поэтому поверхность геоида является весьма сложной и не имеет математического описания.

В первом приближении Землю можно считать шаром, объем которого равен объему Земли, а радиус .

В большинстве случаев с достаточной для практического использования точностью геоид можно заменить эллипсоидом вращения, полученным вращением эллипса вокруг малой оси. Эллипсоид, который наилучшим образом приближается к поверхности реального геоида, носит название общего земного эллипсоида.

Он определяется из следующих условий:

– центр эллипсоида совпадает с центром Земли, а плоскость его экватора совпадает с плоскостью экватора Земли.

– объемы эллипсоида и геоида равны.

– сумма квадратов отклонений (по высоте) к поверхности общего земного эллипсоида от поверхности геоида должна быть минимальной.

В настоящее время приняты следующие размеры общего земного эллипсоида:

– большая полуось (радиус экватора) а = 6378137 м,

– малая полуось b = 6356752 м,

сжатие эллипсоида – .

По мнению ряда ученых, поверхность даже самого точного эллипсоида, правильно ориентированного по отношению к Земле, может отклоняться от поверхности геоида на величины ± 150 м.

В некоторых странах, больших по площади, с целью уменьшения геодезических ошибок, появляющихся от замены геоида общим земным эллипсоидом, вводят понятие о референс эллипсоиде. Им называют эллипсоид вращения с соответствующими размерами, определенным образом ориентированным относительно поверхности Земли и к поверхности которого относятся результаты геодезических работ на рассматриваемом участке земной поверхности в данном государстве.

Так на территории России за размеры референс эллипсоида приняты размеры Красовского: а = 6378245 м; b = 6357520 м; .