Поговорим о нашем доме, а точнее о том, какой диаметр у Земли.
Родная голубая планета прекраснейшее, что может быть в космосе. Как минимум, потому что здесь есть жизнь, здесь есть мы. Само собой, что охарактеризовать её одним словом или параметром невозможно. Существует несколько важных особенностей. Например, её размер, форма, масса, цвет, а также диаметр и радиус Земли.

Планета Земля

Рассматривая последние характеристики, нужно узнать какая форма и размеры Земли. И хотя многие представляют, что Земля круглая, как шар, это не совсем верно. На самом деле наша планета немного приплюснута у полюсов. По этой причине в их районе диаметр меньше, чем на экваторе.
То есть получается для того, чтобы определить диаметр Земли, справедливо использовать пару параметров. А именно два диаметра:
экваториальный равен 12756,2 км. Стоит отметить, что выпуклая форма приводит к большей окружности и диаметру в отличие от другого.


Размеры Земли

Полюсный (полярный) — 12713,6 км. Немного меньше, потому как в этой области планета Земля наиболее сплюснута.
Однако для удобства учёные выделили среднее значение — 12743 км. Разумеется, разницу между удалённостью объектов от центра учитывают. Например, каждое значение играет важную роль при запусках ракет в космос, а также для управления ими. Конечно же, здесь нужна точность.

– Существует теория, что Землю пересекают особые линии, и там, где они сходятся, случаются странные вещи.
Стивен Фрай. Лжец

Окружность планеты


Интересно, что окружность и диаметр Земли различаются между собой. Собственно, это также связано со сплюснутой формой.
Важно понимать, что диаметральный показатель определяет расстояние от центра планеты до объектов на её поверхности. А окружность — это промежуток, расположенный на экваторе.

Сплюснутая у полюсов Земля (изображение)

Кроме того, зная сколько километров составляет Земля по окружности, люди могут проводить расчёты в таких сферах, как география, геодезия и астрономия. А вот диаметр Земли важен, главным образом, в астрономии.
Собственно, экваториальная окружность равна 40075 км. Причём это самая протяжённая параллель на планете.
На сегодняшний день для того, чтобы измерить круг Земли по экватору, применяют специальные приборы. В том числе и спутники.

Искусственный спутник Земли

Также стоит отметить, что вопросами: на сколько километров Земля протяжена на поверхности, и какой у неё диаметр, задавались ещё в древности. Эти загадки пытались решить многие. Однако современная астрономия даёт исчерпывающие ответы. Которые, к тому же, подтверждены, обоснованы и доказаны.
Бесспорно, наш дом — это одна из крупнейших планет земной группы по показателям длины окружности и диаметру. И мы, к нашей радости, не просто живём на ней. Но изучаем, и многое нам уже известно.

Источник: Kosmosgid.ru

Источник: zen.yandex.ru

Как изменялись представления о форме Земли?

В Древней Греции в IX-VIII вв. до н. э. (время Гомера) Землю стали представлять выпуклой полусферой, похожей на щит воина. Греки считали, что сушу со всех сторон омывает океан.

Форма Земли по Гомеру фото
Представление о Земле и Вселенной во времена Гомера
iv>

Пифагор и его ученики (VI в. до н. э.) провозгласили Землю шаром. Считается, что Пифагор заимствовал эти знания у египетских жрецов, которые в отличие от философов Древней Греции скрывали свои открытия. Но он не смог доказать своей гипотезы. Первые доказательства шарообразности Земли привёл Аристотель (IV в. до н. э.). Одни из них абсолютно верны, другие ошибочны. Об этом мы поговорим позже. Аристотель доказывал, что Земля – шар следующими результатами наблюдений:

  • во время лунных затмений, каким бы боком не была повёрнута Земля, тень от неё на поверхности Луны всегда круглая, а ведь только шар может отбрасывать всегда круглую тень;
  • корабли, уплывая вдаль, не постепенно удаляются, оставаясь видимыми полностью, а почти мгновенно «тонут» за линией горизонта;
  • при поднятии горизонт расширяется;
  • при движении по меридиану видимые звёзды на небе меняются: некоторые звёзды можно увидеть из одних районов Земли, а в других они не видны никогда.
Доказательства шарообразности Земли по Аристотелю фото
Доказательства шарообразности Земли по Аристотелю

Со временем представления о шарообразности Земли стали основываться не на наблюдениях, а на точных расчетах. Впервые высчитал размер Земли древнегреческий учёный Эратосфен (III-II вв. до н. э.). Он рассчитал длину дуги 1° меридиана.

Эратосфен заметил, что в Сиене (Асуане) в день летнего солнцестояния (21 июня) Солнце освещает дно самых глубоких колодцев, следовательно стоит в зените и угол падения его лучей равен 90°. В Александрии в это время Солнце отстоит от зенита на угол 7°12′, что составляет 1/50 часть окружности. Измерив расстояние между Сиеной и Александрией и умножив на 50, Эратосфен высчитал длину меридиана Земли, а следовательно и её радиус. Полученные им размеры расходятся с результатами современных вычислений меньше чем на 25 км.

Рассчёты Эратосфена Киренского фото
Рассчёты Эратосфена Киренского

Следовательно учёные Древней Греции имели в целом правильные представления о форме и размерах Земли. Но их географические карты были несовершенными из-за недостатка знаний и малоизученности суши и океана в тот период времени.

>

В Средние века, вплоть до XV в., из-за господства церкви большая часть научных знаний античных народов отрицалась. После уничтожения александрийской библиотеки почти все научные работы были прерваны. Учение о шарообразности Земли считалось ересью и категорически отвергалось. Измерения длины меридиана заново проводились арабами и китайцами, а европейцами они открывались заново, благодаря знаниям, полученным от этих народов.

Средневековые представления о Земле фото
Представления европейцев о форме Земли в Средневековье

В конце XV в. началась эпоха Возрождения, а вскоре и усиленное навёрстывание получения знаний во всех научных сферах того времени. Наступившая эпоха Великих географических открытий расширяла горизонты Земли.

  • Х. Колумб, пытаясь найти западный путь в Индию, открыл Новый Свет (Америку) в 1497 г.
  • Васко-да-Гама проложил путь в Индию вокруг Африки (1497).
  • Ф. Магеллан и его команда осуществили первое кругосветное плавание (1519-15220).

Карты становились всё точнее и подробнее, а сомнений о форме планеты не осталось. Землю «признали» шаром и стали изображать в виде объёмной модели – глобуса. Первый глобус был диаметром в 0,5 м, он был сделан в 1492 году. Его изготовил Мартин Бехайм – немецкий мореплаватель и учёный.

Первый глобус фото
«Земное яблоко» Мартина Бехайма

Из-за развития знаний о Земле представления о её форме совершенствовались. В конце XVII в., благодаря работам И. Ньютона, возникло предположение, что Земля из-за осевого вращения должна быть сжатой с полюсов. На вращение Земли действует сила притяжения и центробежная сила, величина и направление силы тяжести зависит от сложения этих сил. На полюсе центробежная сила равна нулю, поэтому сила тяжести равна силе притяжения и величина её самая большая. На экваторе возрастает центробежная сила и уменьшается сила тяжести. Равнодействующая силы притяжения и центробежной силы – сила тяжести – направлена к экватору. Под её влиянием масса планеты перемещается к экватору, и Земля приобретает форму эллипсоида.


Подтверждением этого теоретического предположения послужил такой факт. В 1672 году из Франции в Кайенну (Французская Гвиана) для изучения Марса в год Великого противостояния был отправлен 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.

<!— Реклама —>

Для измерения длины дуги 1° меридиана Французская академия наук в IXX в. отправила две экспедиции: одну к Северному полярному кругу, другую в экваториальные районы. У полюса длина меридиана оказалась равной 11,7 км, на экваторе – 110,6 км. Предположение Ньютона было доказано.

Шар, равномерно сплюснутый у полюсов, называется сфероидом, или эллипсоидом вращения. Сжатие Земли невелико, её экваториальный радиус всего на 21,4 км длиннее полярного.

Земля - эллипсоид вращения фото
Размеры и форма Земли. Эллипсоид вращения

Но истинная фигура не полностью соответствует эллипсоиду вращения. Эллипсоид вращения – фигура правильная, возникающая при вращении тела, имеющего однородное строение.  Фигура Земли сложнее из-за неоднородности её состава и неравномерного распределения масс. В 1873 году И. Листинг ввёл для обозначения названия фигуры Земли слово «геоид».

Истинная геометрическая фигура Земли была названа геоидом («землеподобным»). Геоид определяется как фигура, поверхность которой всюду перпендикулярна направлению силы тяжести, т. е. отвесу. Поверхность геоида совпадает с уровенной поверхностью Мирового океана. Поднятия и опускания геоида над эллипсоидом составляет  плюс-минус 50-60 м.

Геоид фото
Геоид

Размеры и форма Земли и другие её характеристики


Истинная поверхность Земли со всеми её горами и впадинами не совпадает с поверхностью геоида и отступает от него на несколько километров. Действительная поверхность планеты с её горами и впадинами постоянно подвергается силе тяжести, которая стремится выровнять её и привести в соответствие с уровенной поверхностью.

Работы по вычислению размеров Земли, выполненные под руководством Ф.Н. Красовского (1940-1946) показали, что разница между геоидом и сфероидом невелика и для картографических и геодезических работ в СССР были приняты величины земного эллипсоида названные по имени руководителя исследований. Размеры эллипсоида Красовского следующие:

  • экваториальный радиус – а=6378,2 км;
  • полярный радиус – b=6356,8 км;
  • полярное сжатие — (a-b):а =1/298;
  • длина меридиана – 40008,5 км;
  • длина экватора – 40075,7 км;
  • площадь поверхности Земли – 510 млн. км².

Размеры и форма Земли: эддипсоид Красовского фото

При анализе космических снимков Земли выяснилось, что северный полярный радиус больше южного на 30-100 м., что незначительно отличается от данных эллипсоида Красовского и для практического применения значения не имеет. Но благодаря уточнению размеров оказалось, что Земля имеет форму кардиоида. Однако для анализа большей части географических процессов Землю вообще можно принимать за шар.

Доказательства шарообразности Земли

В настоящее время научными доказательствами шарообразности Земли считаются следующие.

  1. Фотографии и измерения из Космоса с искусственных спутников Земли с разных расстояний и точек траекторий полётов.
  2. Градусные измерения по поверхности Земли.
  3. Лунные затмения.
Размеры и форма Земли: снимок из космоса фото
Снимок Земли из Космоса

Доказательства шарообразности Земли, сформулированные в древности: постепенное сокрытие предметов за горизонт, увеличение площади обзора при подъёме, изменение видимого звёздного неба при передвижении вдоль меридиана, кругосветные путешествия, освещение высоких предметов после захода и перед восходом Солнца, говорят только о выпуклости Земли, а не о её шарообразности.

Значение шарообразной формы Земли

Размеры и форма Земли имеют важное географическое значение. Её шарообразность обуславливает уменьшение угла падения солнечных лучей от низких широт (экватора) к высоким (полюсам). Вследствие этого образуется главная географическая закономерность – зональность комплексов (тепловые пояса) географической оболочки. Тепловые пояса совместно с другими причинами (расстоянием Земли от Солнца, её массой и размерами) обуславливает закономерное изменение природных явлений и процессов от экватора к полюсам.

Угол падения солнечных лучей на Землю фото
Угол падения солнечных лучей на Землю

Масса и размер Земли определяют силу земного притяжения, которая удерживает водную и воздушную оболочки, позволяя жизни развиваться на планете. Расстояние до Солнца – ещё одна счастливая для всего живого на Земле случайность. При более близком положении, чем теперь, наша планета могла бы превратиться в раскалённую пустыню, при более удалённом – приобрести постоянный ледяной панцирь.

Шаровая фигура при минимальном объёме концентрирует максимальную массу материи. Вещество планеты сжимается, внутри формируется центральное ядро, снаружи оболочки. Оболочечное строение Земли – одно из самых фундаментальных её свойств. Сферическая форма оболочек, в том числе и географической, обуславливает бесконечность и единство пространства.

Отклонение истинной формы Земли (геоид) от эллиптической обуславливает стремление вещества Земли растечься, чтобы приобрести фигуру равновесия. В результате на земной поверхности возникают секторы с тенденцией к опусканию и поднятию, а между ними формируются зоны разломов.

В настоящее время из-за замедления вращения Земли, фигура планеты стремится приобрести форму шара. В результате начинается переток земного вещества к полюсам и активация тектонических движений.

Вопросы и задания:

  1. Какова форма Земли? Сколько ответов можно дать на этот вопрос?
  2. Какими доказательствами шарообразности Земли располагает современная наука?
  3. Расскажите об основных величинах, характеризующих размеры Земли?
  4. Как изменилась бы природа Земли, если бы она была значительно меньших или больших размеров при той же плотности вещества?

 

Используемая литература:

  1. Физическая география: Справ. пособие для подгот. отд. вузов/ Г.В. Володина, И.В. Душина, С.Г. Любушкина и др.; Под ред. К.В. Пашканга. – М.: Высш. шк.. 1991.
  2. Мильков Ф.Н. Общее землеведение: Учеб. для студ. географ. спец. вузов. М.: Высш. шк. 1990.
  3. Савцова Т.М. Общее землеведение: Учеб. для студ. высш. педагог. учеб. заведений / Татьяна Михайловна Савцова. М.: Издательский центр «Академия», 2003.

 

Источник: tvoiklas.ru

Мы живём на огромном шаре. Лучшие умы человечества начали об этом догадываться, отказываясь от представлений о «плоском, как блин», мире, очень давно. Ещё древнегреческий математик Пифагор (VI в. до н.э.) высказывал мысль о шарообразности нашей планеты.

Внутреннее строение Земли
Внутреннее строение Земли

Он же довольно робко предположил, что Земля делает «вокруг себя» оборот между восходом и заходом светила один раз (т.е. за сутки), а за 365 дней огибает Солнце, — теперь мы называем это годом. Сегодня всё это доказано наукой, а 2500 лет назад подобное мог предположить только гениальный учёный.

Но подтвердить эту смелую гипотезу тогда ещё было невозможно: слишком мало фактических сведений накопили люди к тому времени. Первые подлинно научные свидетельства шарообразности Земли представил великий древнегреческий философ Аристотель (IV в. до н.э.). Наблюдая лунные затмения (а они происходят потому, что Земля на время оказывается между Солнцем и Луной), он следил за тенью, отбрасываемой Землёй на Луну. Какой бы стороной ни была повёрнута к Луне Земля, эта тень всегда круглая. А какое тело в любом положении отбрасывает круглую тень? Шар. Значит, планета наша имеет шарообразную форму — к такому заключению пришёл Аристотель. (Необходимо отметить, что до Аристотеля халдеи — племена, обитавшие в Южной Месопотамии, — наблюдали лунные затмения и обращали внимание на форму тени, которую при этом Земля отбрасывает на Луну.)

Аристотель приводил и другие доказательства шарообразности Земли. Одно из них — то, что при движении на север или на юг мы видим в небе над собой уже другие созвездия.

За 250 лет до нашей эры древнегреческий учёный Эратосфен Киренский, хранитель крупнейшей в античном мире Александрийской библиотеки в Египте, уже решился измерить Землю.

Он знал, что в городке Сиена (ныне он называется Асуан), расположенном точно к югу от Александрии, у первых порогов Нила, в день летнего солнцестояния Солнце, находясь в зените, освещает дно одного очень глубокого колодца. А на севере Египта, в его столице, в тот же момент оно отстоит от зенита на 1/50 (запомним эту дробь) долю окружности. Следовательно, расстояние между этими городами составляет 1/50 долю земной окружности, или 7°12′ долготы. А в мерах длины эту дистанцию он приблизительно определил по тому, за сколько времени её преодолевает… верблюжий караван — других «измерительных приборов» в то время ещё не было. Оказалось, что расстояние равно 5 тыс. египетских стадий, а одна стадия — немного меньше 160 м. Значит, от Александрии до Сиены около 800 км, окружность же всей планеты в 50 раз больше — около 40 тыс. км. А любой, знакомый с геометрией, по длине окружности может вычислить её радиус. Он в данном случае равен 6311 км.

Можно возразить, что это неправильно, — окружность Земли по экватору составляет почти 40 100 км. А средний её радиус, как известно, 6371 км. Знаменитый Эратосфен километров на шестьдесят ошибся… Однако если учесть, какими «приборами» (колодец + верблюд) он пользовался, то надо признать, что для своего времени вывод древнегреческого учёного был довольно точным.

Этот момент можно считать днём рождения теоретической геодезии — науки о форме Земли. А немного позднее появилась и геофизика — наука о её строении, развитии, физических процессах, происходящих в теле планеты (ведь не зная размеры Земли, нельзя судить о её плотности, массе и других характеристиках). Результаты, полученные Эратосфеном, «продержались» целое тысячелетие… Лишь в 827 г. н.э. астрономы, трудившиеся в Багдадской обсерватории халифа аль-Мамуна (он был сыном Гаруна аль-Рашида, известного по арабским сказкам «Тысяча и одна ночь», и сам занимался науками), немного подправили величину радиуса планеты, давным-давно определённую библиотекарем из Александрии.

…Шар-то шар, но не совсем правильный. Понимал это ещё знаменитый математик Архимед (III в. до н.э.), друг Эратосфена. Он учитывал, что есть на Земле высокие горы, есть равнины и глубокие провалы; значит, идеальным шаром она быть не может. Он первым предложил термин «сфероид» — фигура, близкая к сфере, но не совсем идеальный шар…

Идея «непогрешимой» шарообразности планеты не была полностью отвергнута ещё очень долго. Даже не принимая на веру догадки античных мыслителей, европейские учёные считали, что Земля — правильный шар. Так было до самого конца XVII столетия, когда англичанин Исаак Ньютон и голландец Христиан Гюйгенс нашли физические опровержения того, что Земля имеет форму правильного шара: раз тело долго и быстро вращается, значит, оно должно быть сплющено сверху и снизу. Ведь центробежные силы на экваторе действуют сильнее, чем у полюсов. И расстояние от полюса до полюса (полярный диаметр) будет короче, чем диаметр Земли в плоскости экватора. Это следует из законов физики, а им подчиняется весь материальный мир.

В 1680 г. Ньютон подсчитал, что наша планета сплющена вдоль оси вращения на 1/230 долю этой оси. Как ни велик был авторитет знаменитого учёного, следовало проверить его вычисления на практике. И в 1734 г. французские исследователи во главе с астрономом Жаком Кассини отправились измерять длину земного меридиана на север — от Парижа до Дюнкерка, города у пролива Па-де-Кале, и на юг — от Парижа до Перпиньяна на берегу Средиземного моря. Это расстояние побольше, чем между Александрийской библиотекой и Сиенским  колодцем  в Египте,  и точность измерений была уже выше. И всё-таки ошибок оказалось тоже немало.

Караван верблюдов
Караван верблюдов, пересекающий пустыню, «помог» знаменитому Эратосфену измерить Землю

Сплющена ли Земля с полюсов, оставалось неясным (а если да, то насколько?). В век Просвещения так обстоять дело не могло, и Парижская академия наук послала ещё две экспедиции. Одну возглавил астроном Шарль Кондамин; она работала в Южной Америке. А другую — Пьер Луи Мопертюи; ей «достался» север Европы — скандинавская Лапландия.

После нескольких лет странствий в тяжёлых условиях Андского высокогорья и скандинавской тундры учёные привезли свои ценнейшие данные в Париж (Мопертюи в 1737 г., а Кондамин в 1742 г.). Здесь их обработал Кассини, и был сделан окончательный вывод: Ньютон прав, расстояние от центра Земли до экватора больше, чем до полюса!

…Итак, сегодня очевидно: наша планета немного сплющена с полюсов, поэтому её экваториальный радиус больше, чем у идеального шара, а вдоль оси вращения радиус Земли на 5 км меньше, чем у правильной геометрической сферы.

Но до сих пор мы всё время говорили только о том, что специалисты называют фигурой Земли, т.е. о форме планеты. Пора заглянуть себе «под ноги»…

Источник: www.what-this.ru

2.2. ОСНОВНЫЕ ЛИНИИ И ПЛОСКОСТИ ЗЕМНОГО ЭЛЛИПСОИДА

При определении положения точек на поверхности Земли и на поверхности земного эллипсоида пользуются некоторыми линиями и плоскостями.
Известно, что точки пересечения оси вращения земного эллипсоида с его поверхностью являются полюсами, один из которых называется Северным Рс, а другой – Южным Рю (рис. 2.4).

Сечения земного эллипсоида плоскостями, перпендикулярными к малой его оси, образуют след в виде окружностей, которые называются параллелями. Параллели имеют различные по величине радиусы. Чем ближе расположены параллели к центру эллипсоида, тем больше их радиусы. Параллель с наибольшим радиусом, равным большой полуоси земного эллипсоида, называется экватором. Плоскость экватора проходит через центр земного эллипсоида и делит его на две равные части: Северное и Южное полушария.
Кривизна поверхности эллипсоида является важной характеристикой. Она характеризуется радиусами кривизны меридианного сечения и сечения первого вертикала, которые называются главными сечениями
Сечения поверхности земного эллипсоида плоскостями, проходящими через его малую ось (ось вращения), образуют след в виде эллипсов, которые называются меридианными сечениями.
На рис. 2.4 прямая СО’, перпендикулярная к касательной плоскости КК’ в точке ее касания С, называется нормалью к поверхности эллипсоида в этой точке. Каждая нормаль к поверхности эллипсоида всегда лежит в плоскости меридиана, а следовательно, пересекает ось вращения эллипсоида. Нормали к точкам, лежащим на одной параллели, пересекают малую ось (ось вращения) в одной и той же точке. Нормали к точкам, расположенным на разных параллелях, пересекаются с осью вращения в различных точках. Нормаль к точке, расположенной на экваторе, лежит в плоскости экватора, а нормаль в точке полюса совпадает с осью вращения эллипсоида.
Плоскость, проходящая через нормаль, называется нормальной плоскостью, а след от сечения этой плоскостью эллипсоида – нормальным сечением. Через любую точку на поверхности эллипсоида можно провести бесчисленное множество нормальных сечений. Меридиан и экватор являются частными случаями нормальных сечений в данной точке эллипсоида.
Нормальная плоскость, перпендикулярная к плоскости меридиана в данной точке С, называется плоскостью первого вертикала, а след, по которой она пересекает поверхность эллипсоида, – сечением первого вертикала (рис. 2.4).
Взаимное положение меридиана и любого нормального сечения, проходящего через точку С (рис. 2.5) на данном меридиане, определяется на поверхности эллипсоида углом А, образованным меридианом данной точки С и нормальным сечением.

Этот угол называется геодезическим азимутом нормального сечения. Он отсчитывается от северного направления меридиана по ходу часовой стрелки от 0 до 360°.
Если принять Землю за шар, то нормаль к любой точке поверхности шара пройдет через центр шара, а любая нормальная плоскость образует на поверхности шара след в виде окружности, которая называется большим кругом.

Источник: topography.ltsu.org