2. 2.3. Форма и размеры Земли
Первые представления о форме и размерах Земли появились в
Древней Греции. Пифагор (VI в. до н.э.) и его ученики провозгласили Землю шаром, считая, что это самая идеальная фигура.
Шарообразную форму Земли Аристотель (IV в. до н.э.) доказывал лунными затмениями, изменением звездного неба при движении по меридиану и расширением горизонта при подъеме.
Эратосфен (III в. до н.э.) впервые произвел измерение длины меридиана. Он заметил, что в день летнего солнцестояния в Сиене (Асуан) Солнце освещает дно самых глубоких колодцев, следовательно, стоит в зените. В Александрии Солнце в это время
отстоит от зенита на угол 7° 12', что составляет Vso часть окружности. Измерив расстояние между Сиеной и Александрией и умножив на пятьдесят, Эратосфен вычислил длину меридиана Земли, а следовательно, и радиус Земли. Полученные им размеры.
расходятся с результатами современных вычислений менее чем
на 25 км.
В конце XVII в. благодаря работам И. Ньютона возникло предположение, что Земля ввиду осевого вращения должна быть сжата у полюсов. Сжатие — это отношение разности наибольшего
радиуса и наименьшего к наибольшему радиусу: (а - Ь)/а. Земля в
первом приближении — эллипсоид вращения, у нее экваториальный радиус (а) больше полярного (Ъ) на 21,36 км. На вращающейся Земле действуют силы притяжения и центробежная, величина и направление силы тяжести зависят от сложения этих сил.
На полюсе центробежная сила равна нулю, поэтому сила тяжести
равна силе притяжения и величина ее самая большая. На экваторе
возрастает центробежная сила и уменьшается сила тяжести. Сила
тяжести на полюсе на 0,6 % больше, чем на экваторе. Равнодействующая силы притяжения и центробежной силы — сила тяжести — направлена к экватору. Под ее влиянием массы планеты перемещаются к экватору и Земля приобретает форму эллипсоида.
Подтверждением этого теоретического положения послужил такой факт. В 1672 г. из Франции в Кайенну (Гвиана) для изучения
Марса в год Великого противостояния был направлен астроном
Ж. Рише. Он взял с собой часы, маятник которых отбивал секунды, т.е. период качания маятника был равен одной секунде. В Кайенне часы стали отставать и длину маятника пришлось укоротить.
В Париже часы начали спешить. Замедление качания маятника при
перемещении его из умеренных широт в экваториальные И. Ньютон объяснил уменьшением силы тяжести из-за увеличения центробежной силы.
Для измерения длины дуги 1° меридиана Французская академия наук в XIX в. отправила две экспедиции: одну — к Северному полярному кругу, другую — в экваториальные районы. Измерения позволили рассчитать длину дуги Г меридиана у полюса и экватора: у полюса она оказалась равной 111,7 км, на
экваторе — 110,6 км.
Истинная фигура не полностью соответствует эллипсоиду вращения. Эллипсоид вращения — фигура правильная, возникающая
при вращении тела, имеющего однородное строение чнедр. Уровенная поверхность отличается от поверхности эллипсоида на 50—
60 М. В 1873 г. Немецкий ученый и. Листинг ввел понятие «геоид».
Геоид — фигура Земли, ограниченная уровенной поверхностью, совпадающей с поверхностью спокойной воды в океане, продолженной под материками так, чтобы отвесная линия в любой
точке была перпендикулярна этой поверхности.
Работы по вычислению размеров Земли, выполненные под руководством Ф.Н.Красовского (1940—1946), показали, что геоид
близок к трехосному эллипсоиду вращения. У Земли один экваториальный радиус больше другого на 213 м. Дальше всего отстоят
от экватора участки вдоль меридиана — 15° в.д. — 165° з.д., меридиан малой оси — 105° в.д. — 75° з.д.
В последние годы при анализе космических снимков выяснили,
что северный полярный радиус больше южного на 30 —100 м, следовательно, Земля имеет форму кардиоида. В России в 1990 г. приняты параметры Земли (ПЗ-90), они по основным параметрам
близки к размерам эллипсоида Красовского. Многочисленные
спутниковые данные уточнили фактические размеры и форму
Земли:
средний экваториальный радиус 6378,14 км;
средний полярный радиус 6356,78 км;
полярное сжатие УУ^з (21,36 км);
экваториальное сжатие