Люблю вопросы, которые сложнее, чем кажется на первый взгляд. За простой на вид формулировкой может скрываться целое сочинение или даже научное исследование. Так и в вопросе о форме Земли, если маленькому ребенку достаточно объяснить, что она круглая, а не плоская, то взрослому человеку интересны детали.
В вузе у меня были очень хорошие преподаватели, которые старались добиться понимания, а не знания отдельных фактов. Один из них в свое время объяснил мне, что на любой вопрос есть множество ответов, от очень точных, но бесполезных, до практически применимых, но неточных.
К примеру, самый точный ответ на вопрос о форме Земли содержится в картах высот ее поверхности — наша планета неровная, покрыта горами и впадинами, и это и есть ее настоящая форма. Современные спутники могут измерить расстояние от любой точки поверхности до центра Земли с погрешностью в 2 см.
А простейший ответ, полезный в ряде ситуаций, — плоская Земля! Чтобы найти путь в городе или не заблудиться в лесу большего и не надо, а в древности людям хватало такого представления для всех случаев жизни. Для очень далеких путешествий удобно считать нашу планету шаром.
Часто задающий вопрос хочет услышать в ответ что-то другое. Обычно речь идет об удобном уровне, от которого можно отсчитывать высоту и глубину. Это поверхность, двигаясь по которой мы бы не поднимались вверх и не опускались вниз, не совершали бы дополнительной работы против силы тяжести. Жидкости естественным образом принимают такую форму. Эту поверхность ученые называют геоидом, и в каждой точке она перпендикулярна направлению отвеса.
Так как же выглядит геоид? На его форму и на направление отвеса влияют центробежные и гравитационные силы. Именно из-за вращения Земли она похожа не просто на шар, а на сплюснутый шар, радиус планеты под экватором на 21 км больше, чем под полюсом. В планетарных масштабах это куда существенней, чем высочайшие горы и глубочайшие впадины.
Таким образом, геоид оказывается очень плавной поверхностью и при этом учитывает малейшие неоднородности рельефа. Если под землей есть обширные пустоты, то уровень геоида в этом месте будет чуть ниже, если залежи тяжелых пород — выше. Над глубокими океаническими впадинами геоид также будет сплюснут, ведь плотность воды меньше, чем у твердых пород.
Разумеется, на практике работать с такой сложной поверхностью неудобно, поэтому люди используют различные приближения:
А еще форма Земли может меняться со временем из-за движения континентов и других причин. Водная же оболочка изменяется ежедневно из-за ветров, течений и приливного влияния Луны.
Наша планета является одной из 9, которые вращаются вокруг Солнца. Еще в глубокой древности появились первые представления о том, каковы форма и размеры Земли.
Античные мыслители (Аристотель - 3 в. до н. э., Пифагор - 5 в. до н. э. и др.) еще много веков назад высказывали мысль о том, что наша планета имеет шарообразную форму. Аристотель (на фото ниже), в частности, учил вслед за Евдоксом, что являющаяся центром Вселенной Земля шарообразна. Доказательство этого он видел в характере, который имеют лунные затмения. При них отбрасываемая нашей планетой на Луну тень имеет округлую форму по краям, что возможно лишь при условии шарообразности.
Проведенные в последующие столетия астрономические и геодезические исследования дали нам возможность судить, каковы в действительности форма и размеры Земли. Сегодня о том, что она круглая, знают от мала до велика. А ведь были времена в истории, когда считалось, что планета Земля плоская. Сегодня благодаря прогрессу науки мы уже не сомневаемся в том, что она именно круглая, а не плоская. Неоспоримое доказательство этого - космические фотоснимки. Шарообразность нашей планеты приводит к тому, что земная поверхность нагревается неравномерно.
А ведь на самом деле форма Земли не совсем такая, как мы привыкли думать. Этот факт известен ученым, и он используется в настоящее время для решения задач в области спутниковой навигации, геодезии, космонавтики, астрофизики и других смежных науках. Впервые мысль о том, какова в действительности форма Земли, высказал Ньютон на рубеже 17-18-го вв. Он теоретически обосновал предположение о том, что наша планета под воздействием на нее силы тяжести должна быть сжата в направлении оси вращения. А это значит, что форма Земли представляет собой либо сфероид, либо эллипсоид вращения. От угловой скорости вращения зависит степень сжатия. То есть чем тело вращается быстрее, тем оно сплющивается больше у полюсов. Этот ученый исходил из принципа всемирного тяготения, а также из предположения однородной жидкой массы. Он допускал, что Земля является сжатым эллипсоидом, и определял, в зависимости от скорости вращения, размеры сжатия. Через некоторое время Маклорен доказал, что если наша планета является сжатым у полюсов эллипсоидом, то равновесие покрывающих Землю океанов действительно обеспечено.
Если планета Земля будет рассматриваться издалека, она будет казаться практически идеально круглой. Наблюдатель, которому большая точность измерений не важна, может вполне считать ее таковой. Средний радиус Земли в этом случае составляет 6371,3 км. Но если мы, приняв за идеальный шар форму нашей планеты, станем делать точные измерения различных координат точек на поверхности, у нас ничего не получится. Дело в том, что наша планета - это не идеально круглый шар.
Форма планеты Земля может быть описана двумя основными, а также несколькими производными способами. Она может быть принята в большинстве случаев либо за геоид, либо за эллипсоид. Интересно, что математически легко описывается второй вариант, а вот первый принципиально никак не описывается, поскольку для определения точной формы геоида (а следовательно, и Земли) осуществляются практические измерения гравитации в различных точках поверхности нашей планеты.
Все понятно с эллипсоидом вращения: фигура эта напоминает шар, который снизу и сверху приплюснут. То, что форма Земли - эллипсоид, вполне объяснимо: центробежные силы возникают из-за вращения нашей планеты на экваторе, тогда как их нет на полюсах. В результате вращения, а также центробежных сил Земля "располнела": диаметр планеты по экватору больше примерно на 50 км, чем полярный.
Крайне сложная фигура - геоид. Она существует лишь теоретически, однако на практике ее нельзя ни пощупать, ни увидеть. Можно представить себе геоид в виде поверхности, сила земного притяжения в каждой точке которой направлена строго вертикально. Если бы наша планета была правильным шаром, заполненным равномерно каким-либо веществом, то отвес в любой ее точке смотрел бы в центр шара. Но ситуация осложняется тем, что неоднородной является плотность нашей планеты. В одних местах имеются тяжелые горные породы, в других пустоты, горы и впадины разбросаны по всей поверхности, так же неравномерно распределены равнины и моря. Все это меняет в каждой конкретной точке гравитационный потенциал. В том, что форма земного шара - геоид, виноват также эфирный ветер, который обдувает нашу планету с севера.
Отметим, что само понятие "геоид" было введено Иоганном Листингом (на фото ниже), физиком и математиком, в 1873 году.
Под ним, означающим в переводе с греческого "вид Земли", подразумевалась фигура, образованная поверхностью Мирового океана, а также морей, сообщающихся с ним, при среднем уровне воды, отсутствии возмущений от приливов, течений, а также разностей атмосферного давления и т. п. Когда говорят о том, что над уровнем моря такая-то высота, это означает высоту от поверхности геоида в этой точке земного шара, несмотря на то что в этом месте нет никакого моря, а оно находится за несколько тысяч километров от него.
Неоднократно уточнялось впоследствии понятие геоида. Так, советский ученый М. С. Молоденский создал свою теорию определения гравитационного поля и фигуры Земли по измерениям, выполненным на ее поверхности. Для этого он разработал особый прибор, измеряющий силу тяжести - пружинный гравиметр. Именно он предложил также использование квазигеоида, который определяется по значениям, принимаемым потенциалом силы тяжести на поверхности Земли.
Если гравитацию измерить в 100 км от гор, то отвес (то есть грузик на нитке) станет отклоняться в их сторону. Такое отклонение от вертикали нашему глазу незаметно, однако легко обнаруживается приборами. Подобная картина наблюдается везде: отклонения отвеса где-то больше, где-то они меньше. А мы помним о том, что всегда перпендикулярной отвесу является поверхность геоида. Отсюда становится ясно, что геоид - весьма сложная фигура. Для того чтобы лучшее его представить, можно сделать следующее: вылепить шар из глины, после чего с двух сторон его сжать для образования приплюснутости, затем сделать пальцами на получившемся эллипсоиде бугры и вмятины. Такой сплюснутый помятый шарик будет довольно реалистично показывать форму нашей планеты.
Для чего же нужно знать так точно ее форму? Чем не удовлетворяет ученых шарообразная форма Земли? Следует ли усложнять картину геоидом и эллипсоидом вращения? Да, насущная необходимость в этом есть: близкие к геоиду фигуры помогают создавать координатные сетки, являющиеся наиболее точными. Ни астрономические исследования, ни геодезические изыскания, ни различные системы спутниковой навигации (ГЛОНАСС, GPS) не могут существовать и проводиться без определения довольно точной формы нашей планеты.
В мире в настоящее время действует несколько трехмерных и двухмерных систем координат с мировым значением, а также несколько десятков локальных. Своя форма Земли принята в каждой из них. Это приводит к тому, что координаты, которые были определены разными системами, несколько отличаются. Интересно, что, для того чтобы вычислить их у точек, находящихся на территории одной страны, удобнее всего будет принять форму Земли за референц-эллипсоид. Это установлено сейчас даже на высшем законодательном уровне.
Если говорить о странах СНГ или России, то на территории этих государств форма нашей планеты описывается так называемым эллипсоидом Красовского. Он был определен еще в 1940 году. Отечественные (ПЗ-90, СК-63, СК-42) и зарубежные (Afgooye, Hanoi 1972) системы координат были созданы на основании этой фигуры. Они и по сей день используются в практических и научных целях. Интересно, что ГЛОНАСС опирается на систему ПЗ-90, которая превосходит по своей точности принятую как основа в GPS аналогичную систему WGS84.
Подводя итог, скажем еще раз, что форма нашей планеты отличается от шара. Земля приближается по своей форме к эллипсоиду вращения. Как мы уже отметили, вовсе не праздным является этот вопрос. Точное определение того, какую Земля имеет форму, дает мощный инструмент ученым для вычисления координат небесных и земных тел. А это очень важно для космической и морской навигации, при проведении строительных, геодезических работ, а также во многих других областях человеческой деятельности.
www.syl.ru
Наверняка все люди, будучи в раннем возрасте интересовались, почему же нельзя дотянуться рукой до неба или увидеть край земли, вот и я не стал исключением. Задавая родителям этот вопрос я получал ответ, что Земля - это шар, но подобное утверждение меня не устраивало и вызывало все больше вопросов, ведь если она действительно круглая, значит, с другой стороны люди живут вверх ногами. Но, как оказалось, мои предки сказали мне все так, как есть в действительности, за некоторыми упущениями.
Конечно, сейчас я могу открыть книжку по географии или узнать всю правду за школьной партой, но ведь факт того, что Земля круглая - очень долго обсуждался в древнем обществе, а некоторых представителей такого мнения ждала печальная участь - их просто лишали жизни. Одна из популярнейших идей тех времен гласила, что наша планета плоская, были и совсем экзотические размышления, например, что Земля стоит на трех китах, слонах и прочих представителей млекопитающих. Однако и плоскость доказать не удалось, ведь, где же тогда край? Впервые теорию о шарообразности планеты предложил Пифагор, а позже с этим согласился и Аристотель. Как видно, великие умы человечества были близки к истине, но все же не до конца познали ее.
Да, Земля действительно шарообразная, но отнюдь не круглая, так как со стороны обеих полюсов наблюдается сплющивание. Современные ученные характеризуют фигуру планеты как эллипсоидную. Есть несколько факторов, влияющих на деформацию полюсов, а именно:
Вот так и получается, люди веками бились над этой загадкой, а полностью дать на нее ответ стало возможным не так и давно. Это я говорю к тому, что при всей амбициозности человеческого разума, кто знает, какие загадки Вселенной нам еще предстоит узнать. Интересно, что даже сегодня все еще есть люди, считающие, что плоскость планеты - это не миф, а самая настоящая реальность. Вполне возможно, что какие-нибудь космические объекты и обладают такой фигурой, но планеты - однозначно нет.
travelask.ru
Новый этап в определении формы Земли связан с именами Декарта и Ньютона. По расчетам Ньютона, вращение планеты влечет за собой ее сжатие, то есть Земля должна быть сплюснута у полюсов, как мандарин. А французский ученый Декарт утверждал, что Земля, наоборот, должна быть больше похожа на лимон. Борьба этих двух теорий продолжалась 50 лет. Оказалось, что экспериментально определить, какую форму имеет Земля, не так-то просто. Если прав Декарт, то дуга меридиана (равная 1 градусу) должна увеличится при приближении к полюсам, ежели Ньютон, то наоборот.
Французская академия наук поручила измерить дугу на юге и на севере страны директору Парижской обсерватории Джованни Кассини. Результаты, полученные Кассини, доказали правоту Декарта. Но Ньютон всё равно от своих не отказался выводов и уверял, что Кассини ошибся при измерениях.
Авторитет Ньютона был настолько высок, что Французская академия наук в 1735 году снарядила еще две грандиозные экспедиции: к экватору (в Перу) и полярному кругу (в Лапландию).
В результате выяснилось, что Земля действительно немного сплюснута у полюсов: ее полярный радиус на 21 километр короче экваториального. В честь этого события была отчеканена медаль, на которой руководитель перуанской экспедиции Бугер опирался на земной шар и слегка его сплющивал.
Какую форму имеет поверхность нашей планеты?
Если большим—пребольшим бульдозером срезать все горы и засыпать ими все впадины Земли, то получим не совсем правильный шар, сплюснутый у полюсов и утолщённый на экваторе. Этот шар назвали геоидом. Именно его поверхность называют средним уровнем мирового океана.
Мы привыкли считать, что вершина горы Джомолунгма (Эверест) -высшая точка поверхности Земли, находящаяся в Гималаях (8 848 метров над уровнем моря), а самая глубокая- расположенная в Тихом океане Марианская впадина (10 911 метров под уровнем моря). Однако из-за выпуклости экватора самой удаленной точкой от центра Земли фактически является вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре.
bookbug.ru
Новый этап в определении формы Земли связан с именами Декарта и Ньютона. По расчетам Ньютона, вращение планеты влечет за собой ее сжатие, то есть Земля должна быть сплюснута у полюсов, как мандарин. А французский ученый Декарт утверждал, что Земля, наоборот, должна быть больше похожа на лимон. Борьба этих двух теорий продолжалась 50 лет. Оказалось, что экспериментально определить, какую форму имеет Земля, не так-то просто. Если прав Декарт, то дуга меридиана (равная 1 градусу) должна увеличится при приближении к полюсам, ежели Ньютон, то наоборот.
Французская академия наук поручила измерить дугу на юге и на севере страны директору Парижской обсерватории Джованни Кассини. Результаты, полученные Кассини, доказали правоту Декарта. Но Ньютон всё равно от своих не отказался выводов и уверял, что Кассини ошибся при измерениях.
Авторитет Ньютона был настолько высок, что Французская академия наук в 1735 году снарядила еще две грандиозные экспедиции: к экватору (в Перу) и полярному кругу (в Лапландию).
В результате выяснилось, что Земля действительно немного сплюснута у полюсов: ее полярный радиус на 21 километр короче экваториального. В честь этого события была отчеканена медаль, на которой руководитель перуанской экспедиции Бугер опирался на земной шар и слегка его сплющивал.
Какую форму имеет поверхность нашей планеты?
Если большим—пребольшим бульдозером срезать все горы и засыпать ими все впадины Земли, то получим не совсем правильный шар, сплюснутый у полюсов и утолщённый на экваторе. Этот шар назвали геоидом. Именно его поверхность называют средним уровнем мирового океана.
Мы привыкли считать, что вершина горы Джомолунгма (Эверест) -высшая точка поверхности Земли, находящаяся в Гималаях (8 848 метров над уровнем моря), а самая глубокая- расположенная в Тихом океане Марианская впадина (10 911 метров под уровнем моря). Однако из-за выпуклости экватора самой удаленной точкой от центра Земли фактически является вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре.
bookbug.ru
Астрономические воззрения всего человечества формировались веками. Начиная с Древнего Египта и, возможно, еще более ранних цивилизаций, ученые направляли взгляд к небу, стремясь узнать больше об устройстве нашего мира. Интересовала, конечно же, форма и размеры планеты Земля.
С тех пор мы пошли много вперед. Достаточно фактов теперь можем сказать наверняка.
И один из таких вопросов: какую форму имеет Земля? История разнообразных представлений о форме нашей планеты долгая и крайне интересная. Ее выстраивали уважаемые ученые мужи современности, Средневековья и Античности. За правду (ту, которой придерживались они) они бывали гонимы и даже умирали. Но от осознанной правды не отказывались.
А сейчас о том, какую форму имеет Земля, 4 класс школы скажет с полной уверенностью.
Давайте же вспомним, как на самом деле обстоят дела с формами нашей родной планеты.
В прошедшем веке человечество сумело сделать большой рывок вперед: запустило первые космические аппараты в далекие космические дали. Те же привезли (прислали) ученым фото планеты. Она оказалась красивейшим голубым небесным телом, однако с формой произошли некоторые поправки.
Итак, по новой, наиболее достоверной информации о планете, мы знаем, что Земля немного сплюснута с полюсов. То есть она представляет собой не шар, а эллипсоид вращения, или геоид. Выбор между двумя этими терминами имеет значение лишь в астрофизике, геодезии, космонавтике. Численное выражение параметров планеты будет необходимо при точных расчетах. И тут у формы Земли есть свои особенности.
Для раздела общих знаний об окружающем мире больше принято использовать термин геоид. Последний, к слову, с греческого языка означает буквально "нечто, подобное Земле".
Интересно, что описать математическими способами форму Земли как эллипсоид вращения нетрудно. А вот как геоид практически невозможно: для получения максимально точных данных приходится измерять гравитацию в разных точках планеты.
Из всего вышесказанного теперь мы намерены рассмотреть некоторые отдельные аспекты всей темы. Теперь, когда мы узнали, какую форму имеет Земля на самом деле, интересно будет понять, почему так.
Повторимся: наша планета немного сплюснута с полюсов, а не является идеальным шаром. Почему так? Ответ прост, очевиден для всех, кто имеет начальные представления о физике. При вращении Земли вокруг своей оси в областях экватора возникают центробежные силы. Соответственно, на полюсах их быть не может. Так и образовалась разница в радиусе полярном и экваториальном: последний больше где-то на 50 км.
Как мы знаем, планета вращается не только вокруг своей оси, а и совершает длительное путешествие вокруг центра Солнечной системы. Та условная линия, по которой она движется в космическом пространстве, называется орбитой. Мы узнали, какую форму имеет планета Земля. Также выяснили, что приобрела ее она из-за вращения.
А вот какую форму имеет орбита Земли? Вокруг Солнца она проделывает путь в форме эллипса, находясь в разное время года на разном расстоянии от светила. От пребывания в том или ином участке орбиты зависит сезон на планете.
Состояние, когда планеты дальше всего от Солнца, называется афелием, ближе всего к нему - перигелием (оба слова греческого происхождения).
Напоследок скрасим нашу статью яркими образными картинами, которые нам обрисовали предшественники современной цивилизации. Фантазия у них, надо сказать, была славная.
На вопрос "Какую форму имеет Земля?" древний вавилонянин утверждал бы, что это огромная гора, на одном из склонов которой находится их страна. Над ней возвышается купол - небо, и было оно твердым, как камень.
Индийцы были уверены, что Земля держится на четырех слонах, которых держит на своей спине черепаха, плавая в молочном море. Направление же голов слонов - это четыре стороны света.
Лишь в 8-7-м веке до н. э. люди стали постепенно приходить к выводу, что Земля - нечто обособленное со всех сторон, а никак не стоит на чем-либо. К нему подтолкнуло ежевечернее исчезновение Солнца, перед которым испытывался благоговейный страх.
Грубо говоря, Земля - круглая. Для обывателя этого вполне будет достаточно, однако не для определенных наук. В геодезии, космонавтике, астрофизике нужны точные данные для расчетов. И тут уже пригодится точный ответ на вопрос, какую форму имеет Земля. И это геоид, или же эллипсоид вращения. Планета под воздействием центробежных сил сплюснута с полюсов. Учитывать точные данные о планете важно для получения правильных расчетов.
Давно канули в Лету времена, когда Землю возносили на спины слонов или представляли ее плоской поверхностью. Давайте же будем посвященными в правду об окружающем мире и мы, оставаясь достойными своего времени!
fb.ru
woprosi.ru
|
|
|
|
|
|
