Велико значение геодезии и в культурном строительстве. Создаваемые карты разнообразного содержания и назначения являются могучим средством познания природы и жизни на нашей планете, источником разнообразных сведений о всем мире.

Исключительное значение имеет геодезия для обороны страны^ Строительство оборонительных сооружений, стрельба по невидимым целям, использование военной ракетной техники, планирование военных, операций и многие другие стороны военного дела требуют геодезических данных, карт и планово

§ 3. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИСТОРИИ ГЕОДЕЗИИ

Геодезия одна из древнейших наук. Она возникла и развивалась, исходя из практических запросов человека. Не ставя целью изложить многовековую историю развития геодезической науки и практики, укажем только отдельные факты.

Геодезические измерения для разделения поверхности Земли на отдельные участки производились в Египте, Китае и других странах за много столетий до нашей эры. За 6 веков до нее в долине реки Нила существовали оросительные системы и каналы, строительство которых требовало выполнения геодезических работ.

Уже в III веке до нашей эры был определен радиус Земли, которая: тогда принималась за шар»

Мы не располагаем достаточно полными данными о развитии геодезии в первом тысячелетии нашей эры. Известное нам развитие геодезических работ последовало в середине текущего тысячелетия — в период оживления торговых связей, расширения мореплавания, возникновения потребностей в картах и планах. Развитию и совершенствованию методов геодезических работ способствовали научные достижения в области математики, физики, инструментальной техники. Укажем, например, чтоизобретение Галилеем зрительной трубы (1609 г.) позволило резко расширить и повысить точность геодезических измерений. Открытие Ньютоном закона всемирного тяготения привело к выводу, что Земля, хотя и имеет шарообразный вид, но сплюснута вдоль оси вращения и приближается к фигуре, называемой эллипсоидом вращения, или сфероидом. В то же время результаты геодезических работ явились экспериментальным подтверждением этого великого открытия Ньютона.

Первые указания на выполнение геодезических измерений в России относятся к XI в., когда между Керчью и Таманью по льду была измерена ширина Керченского пролива.

Работы по составлению карт получили большое развитие при Петре I (1672—1725 гг.). После отечественной войны 1812 г., выявившей плохое обеспечение России картами, последовала организация топографических съемок, которые предназначались в первую очередь для военных целей. Эти съемки выполнялись главным образом корпусом военных топографов, созданным в начале XIX в. Не останавливаясь на различных топографогеодезических работах, выполненных в XIX и начале XX в., отметим, что, несмотря на их значительность, до Великой Октябрьской социалистической революции топографическая изученность территории нашей страны: оставалась крайне ограниченной.

бы уровенной.

В действительности картина сложнее. Под действием процессов, связанных с образованием и жизнью Земли как планеты, внутреннее строение Земли неоднородно, хотя оно подчинено закономерностям. Оказывается, что в общем Земля состоит из слоев, плотность которых возрастает по направлению к центру; плотность в каждом слое приблизительно постоянна. Теоретические соображения и опытные данные показывают, что и при таком внутреннем строении Земля имела бы форму эллипсоида, но с другим сжатием, чем в случае однородной Земли. Од-

нет; ее строение весьма сложно. Это объясняется тем, что она представляет граничную область между твердой Землей, гидросферой и атмосферой; она принимает на себя энергию Солнца; в ней без особых препятствий происходят перемещения пород под действием внутренних и внеш-

собой сочетание материков и океанических впадин со сложными геометрическими формами.

Под действием неравномерно расположенных масс в земной коре изменяются направления сил притяжения, а следовательно, и сил тяжести. Уровенная поверхность Земли, как перпендикулярная к направлению силы тяжести, отступает от эллипсоидальной, становится сложной и неправильной в геометрическом отношении. Она совпадает с невозмущенной водной поверхностью океанов и морей и математически не выражается какой-либо из известных аналитических форм. Ей присвоено особое наименование — геоид. Г е о и д о м называется уровенная поверхность, совпадающая с поверхностью океанов и морей при спокойном состоянии водных масс и мысленно продолженная под материками таким образом, чтобы направления силы тяжести пересекали ее под прямым углом. *

Рис. (II, 1) поясняет сказанное выше. Точечным пунктиром показано сечение шара, форму которого имела бы однородная и неподвижная Земля. Штриховым пунктиром изображен уровенный эллипсоид — та форма, которую приобрела бы Земля при отсутствии неравномерно расположенных масс в земной коре. Для пояснения образования фигуры геоида

* Заметим, что уровенных поверхностей в околоземном пространстве можно представить множество. Уровенную поверхность, совпадающую с океанами и морями,— геоид называют также о с н о в н о й у р о в е н н о й п о в е р х н о с т ь ю .

Не зная плотности внешних по отношению к геоиду масс, точно определить поверхность геоида на материках невозможно; поэтому вместо поверхности геоида пользуются весьма близкой ^ ней поверхностью к в а з и г е о и д а , не требующей для своего определения знания плотности наружных материковых масс. В дальнейшем условимся не делать различия между геоидом и квазигеоидом и пользоваться единым, термином — геоид, поскольку наибольшее расхождение этих поверхностей менее 2 м..

допустим, что в земной коре расположено некоторое тело Т с большей плотностью, чем остальная часть коры. Под влиянием дополнительного притяжения этого тела, вызванного избытком содержащихся в нем масс, линии отвеса в некотором интервале тпп будут заметно смещаться в сторону тела от нормалей к эллипсоиду, и сечение поверхности, перпендикулярной отвесным линиям, изобразится кривой тпаЪсп, которая и будет сечением •чеоида.

Физическая

Угол 8 между отвесной линией Р и нормалью N к эллипсоиду называется у к л о н е н и е м о т в е с н о й л и н и и ; в среднем для Земли

.он равен 3—4", а в районах с особо аномально расположенными массами в земной коре достигает десятков секунд и даже минут. Этот угол может располагаться в разных направлениях относительно нормали; поэтому уклонение отвесной линии характеризуют проекциями (составляющими) его на плоскость меридиана и плоскость, ей перпендикулярную.

Неравномерности в распределении масс в земной коре деформируют эллипсоидальную фигуру Земли, причем наибольшие отступления геоида от эллипсоида сравнительно малы и не превышают 100—150 м. Нетрудно

.сделать вывод, что правильной математической фигурой, наиболее приближающейся к геоиду, является эллипсоид вращения.

Для математической обработки геодезических измерений необходимо знание формы поверхности Земли. Принять для этой цели физическую поверхность или геоид нельзя вследствие их сложности; они не выражаются конечными математическими уравнениями. Поэтому для гео-