Представление человека о строении планеты, о звездах и солнце формировалось на протяжении возникновения и смены цивилизаций. До современников дошли труды египетских ученых и более ранние факты, свидетельствующие о том, что люди пытались выяснить, на какой планете живут.

• Древние вопросы
• Современные исследования
• Физические фигуры
• Площадь планеты
• Первооткрыватель известных фактов
• Последователи ученого
• Радиус планеты
• Предел точности
• Центр планеты

Древние вопросы

Какую форму имеет Земля, ее размеры и расстояние до других объектов солнечной системы?

Сейчас многие факты, которые ранее были недоступны, известны в мельчайших подробностях. Освоив космическое пространство, человечество знает, как выглядит Земля в целом.

Самым интересным и спорным до некоторого времени вопросом, была форма и размеры Земли. Во времена Античности и Средневековья за предположения о шарообразной форме ученые изгонялись и даже подвергались казни. Сейчас этим фактом не удивить даже маленького ребенка.

Современные исследования

Форма планеты досконально была изучена лишь в середине 20 века, когда спутники из космоса смогли прислать снимки с красотами планеты. Кроме того, что она имеет голубой вид сверху, стало понятно, что она не идеальной сферической формы. Какие же изменения произошли после этого в определении понятий форма и размеры Земли?

Планета с полюсов немного сплюснута. Ее форму определяют с точностью астрофизики и математики, геодезисты и космонавты. Эти данные нужны для точности расчетов, но обычным обывателям достаточно знать, что наша планета — это шар.

Физические фигуры

Физики выделяют две фигуры похожие на форму планеты, это геоид и эллипсоид. Геоид, так называется форма Земли в общепринятом варианте, а вот эллипсоид служит идеальным показателем в математических формулах для описания планеты. Вращение, описанное с помощью эллипсоида, получается правильным, что с геодиом составляет огромные сложности.

Чтобы разобраться, почему же не получается идеальной формы шара, нужно знать физические законы. Один из них показывает, что при вращении планеты вокруг себя, возникает центробежная сила в районе экватора. Полюса такой силы не имеют, поэтому и образуется разница.

Площадь планеты

Кроме формы, ученые сумели подсчитать общую площадь поверхности Земли. По официальным данным она составляет 510,072 млн. квадратных километров. Кажется, что это большая цифра, но большую часть (почти 70%) приходится на покрытые водой поверхности, этот объем составляют океаны, моря и реки. На сушу остается немногим больше 30%. В Квадратных километрах это 148,940 млн. Если разделить площадь поверхности, то есть ее материки и острова, на примерное количество человек, живущее на планете, то каждый из них получит по 0,02 км суши. Это уже совсем небольшая цифра. А еще стоит отметить, что в эти части суши входят и горные массивы и пустыни.

Первооткрыватель известных фактов

Что планета круглая не остается сомнений, но кто/доказал это утверждение раньше всех? Первым определил размеры Земли математик из Древней Греции по имени Эратосфен из города Сиена. Ученый долго наблюдал за Солнцем, и обратил внимание на тот факт, что если в одной части планеты (в Сиене) солнце в зените, то в другой ее части (в Александрии) оно отклоняется на определенный угол. Астрономическими инструментами, которыми располагал Эратосфен в 3 веке нашей эры, помогли ему зафиксировать угол в день летнего солнцестояния. Свои замеры ученый проводил на протяжении нескольких лет. Эратосфен произвел необходимые вычисления, основываясь на предположении, что эти два города лежат на одном меридиане, получил окружность земного шара, в переводе на километры современной величины равна 6278.
а цифра очень близка к истинному значению, с ее помощью можно узнать расстояние до центра Земли, учитывая, что ученый не мог точно измерить расстояние между городами, в его времени это осуществлялось по скорости каравана верблюдов. Его расчеты оказались чуть менее точными, потому что в реальности радиус окружности Земли составляет 6371 километр или, отвечая на вопрос, какой диаметр, он равен 12 743 км.

Последователи ученого

Кроме Эратосфена, и другие ученые в разные времена пытались сделать свое открытие и уточнить окружность планеты, тем самым определить расстояние до центра Земли. Одним из таких деятелей был голландец Сибелиус. В его руках был более современный для того времени прибор – теодолит. Произошло это в 17 веке. Еще до Сибелиуса, в 9 веке ученые пытались определить размер земного шара по градусам. Но такие измерения были трудоемкими и почти невыполнимыми, так как сталкивались с проблемами горных вершин, рек, озер и селений. То есть, по пересеченной местности выполнить линейные измерения в точности не представлялось возможным. Лишь в 17 веке, с изобретением метода триангуляции эта проблема была решена.

Способ строится на построении треугольников и измерении базиса каждого из них.

Радиус планеты

В 17 веке многие ученые вели дискуссии на тему разницы земного притяжения в разных точках планеты. Вскоре проявилось достаточно фактов, что действительно притяжение ближе к северному полюсу снижается.
ичиной этому могло стать лишь сжатие полюсов. Сейчас точно известно, что расстояние до центра Земли короче всего именно у полюсов. Подтвердить эту гипотезу отправились две экспедиции. Одна должна была подсчитать полярный радиус, другая – экваториальный. Происходили эти события в 1735-36 годах. Тогда же было доказано, что радиус полюсов длиннее, чем экваториальный. Позже исследования в этой области продолжались и сейчас известна точная цифра расхождения между двумя радиусами, это /длина/ равна 21,4 км.

Точные значения окружности и радиусы земного шара:

• По экватору окружность земного шара – 40 075,7 км;
• По меридиану – 40 008,55 км;
• Радиус большой полуоси – 6 378,2 км;
• Радиус малой полуоси – 6 356,8 км;
• Средний диаметр – 12 743,2 км;
• Расстояние до центра Земли- 6371,3 км.

Предел точности

Параметры планеты не зафиксированы окончательно. С каждым годом ученые проводят все новые методы и способы исследования окружности, площади и прочих параметров. Оказывается, что используя самые передовые технологии можно получать разные данные. Например, диаметр окружности у Земли, посчитанный в 2000-м году отличается на 5 мм от тех данных, что получили в 2007 году. Это не говорит о непрофессионализме ученых или о сжатии Земли, скорее всего, наука идет по пути прогресса, и вводятся более точные приборы для измерения, так что ширина, как и другие параметры, может варьироваться со временем.

Современные лаборатории используют следующие методы в своих исследованиях:

• Радиоволны. Их значение измеряют несколько десятков радиотелескопов по всему миру.
• Измерение расстояние лазером от спутника в космосе до поверхности планеты.
• GPS – программы.

Центр планеты

Еще один не менее любопытный момент, так это расстояние до центра планеты. Эта цифра также известна достаточно точно – 6371,3 км. Многие помнят, что в основе планеты есть ядро. Расстояние до него еще меньше, примерно 2900 км. Преодолеть расстояние до центра Земли не под силу ни одному человеку. Температура ядра очень высока, эта цифра доходит до 5000 градусов. 

 

Форма, размеры и движение Земли | География 6 класс #4 | Инфоурок

 

1.2 Форма и размеры Земли

Источник: uchim.guru

Современные представления о фигуре Земли

В нулевом приближении можно считать, что Земля имеет форму шара со средним радиусом 6371,3 км. Такое представление нашей планеты хорошо подходит для задач, точность вычислений в которых не превышает 0,5 %. В действительности Земля не является идеальным шаром. Из-за суточного вращения она сплюснута с полюсов; высоты материков различны; форму поверхности искажают и приливные деформации. В геодезии и космонавтике для описания фигуры Земли обычно выбирают эллипсоид вращения или геоид. С геоидом связана система астрономических координат, с эллипсоидом вращения — система геодезических координат.

По определению, геоид — это поверхность, всюду нормальная силе тяжести. Если бы Земля была целиком покрыта океаном и не подвергалась приливному воздействию других небесных тел и прочим подобным возмущениям, она имела бы форму геоида. В действительности в различных местах поверхность Земли может значительно отличаться от геоида. Для лучшей аппроксимации поверхности вводят понятие референц-эллипсоида, который хорошо совпадает с геоидом только на каком-то участке поверхности. Геометрические параметры референц-эллипсоидов отличаются от параметров среднего земного эллипсоида, который описывает земную поверхность в целом.

На практике используется несколько различных средних земных эллипсоидов и связанных с ними систем земных координат.

Источник: xn—-7sbiajdngd3akr1a1d5j.xn--p1ai

Какую форму имеет Земля

С того момента как человек получил доступ в космос, ему открылись невообразимые возможности для исследования. Практически сразу, закрыли вопрос формы нашей Земли. В основном, все ученные стремятся обобщить и приблизить форму к какой-то определённой фигуре. Если быть совсем точным, наша Земля просто неправильной формы, которую описать невозможно, так как она постоянно изменяет её.

Какой Земля казалась людям раньше

Самыми причудливыми и невероятными формами описывали планету раньше:

• Греки думали, что она плоская и окружена океаном, к которому нельзя достигнуть. Аполлон на своей колеснице озарял небо каждое утро, а звезды тонули в этом океане и возрождались ночью.
• Индийцы верили в то, что Земля опирается на четырёх слонов, которые стояли на огромной черепахе, а она в свою очередь плавала в молочном море и была обвита ещё большей змеёй.
• Китайцы видели Землю в виде прямоугольника стоящего на колонах, над которым раскинулось круглое небо. Дракон погнул одну из колон и поэтому солнце постоянно садилось на западе, а всходило на востоке.
• Древние славяне принимали её за огромное дерево, которое соединяло все 7 миров, на верху этого дерева был остров Буян. Там жили прародители всех зверей.
• Для Египтян, Земля имела такую структуру: снизу богиня почвы, сверху небо, по нему плывет бог солнца от рассвета до заката.
• Древним Майя она казалась квадратной, а небо держалось на 5 деревьях, на востоке — красное, на севере — белое, на западе — чёрное, на юге — желтое, в центре — зелёное первоначальное дерево. Окраска деревьев, соответствовала цвету солнца в разные периоды суток.
  

  

Источник: travelask.ru

Гипотезы ученых о форме Земли

Так Пифагор в VI веке до нашей эры уже считал, что наша планета имеет форму шара. Его утверждение разделил Парменид, Анаксимандр Милетский, Эратосфен и другие. Аристотель проводил различные эксперименты и смог доказать, что у Земли круглая форма, так как во время затмений Луны тень всегда в форме круга. Учитывая, что в то время велись дискуссии между сторонниками абсолютно двух противоположных точек зрения, одни из которых утверждали, что земля плоская, другие – что круглая, то теория шарообразности хоть и была принята многими мыслителями, но нуждалась в существенной доработке.

О том, что фигура нашей планеты отличается от шара, заявил Ньютон. Он склонялся к тому, что это скорее эллипсоид, и чтобы это доказать, проводил различные эксперименты. Далее форме земли посвящали работы Пуанкаре и Клеро, Гюйгенс и д’Аламбер.

Современное понятие формы планеты

Множество поколений ученых проводили фундаментальные исследования, чтобы установить форму Земли. Только после первого полета в космос получилось развеять все мифы. Сейчас принята точка зрения, что наша планета имеет форму эллипсоида, и она далека от идеальной формы, сплющена с полюсов.

Для различных исследований и образовательных программ создана модель земли – глобус, который имеет форму шара, но это все весьма условно. На его поверхности сложно в масштабе и соотношении изобразить абсолютно все географические объекты нашей планеты. Что касается радиуса, то для различных задач используется значение 6371,3 километра.

Для задач космонавтики и геодезии для того, чтобы описать фигуру планеты, используют понятие эллипсоида вращения или геоида. Однако и в разных точках земля отличается от геоида. Для решения различных задач в дальнейшем используются различные модели земных эллипсоидов, например, референец-эллипсоид.

Таким образом, форма планеты – это сложный вопрос даже для современной науки, который волновал людей с древних времен. Да, мы можем полететь в космос и увидеть форму Земли, но математических и других расчетов пока не хватает, чтобы точно изобразить фигуру, поскольку наша планета уникальная, и имеет не такую простую форму, как геометрические тела.

Источник: ECOportal.info

Какую форму имеет планета Земля?
 Имеет ли Земля форму шара? Этот вопрос один из самых древних в астрономии, можно даже сказать, что проблема формы и размеров Земли была той задачей, из которой родилась вся наука человечества.
 Опуская всевозможные предания народов мира о плоских и иных формах Земли, первое упоминание о сферической форме Земли содержится в дошедших до нас пересказах сочинений Фалеса Милетского (около 624–547 г.
н. э.). Аналогичное мнение относится к мыслям Пифагора (ок. 570–500 г. до н. э.) о мировой гармонии сфер.
 Его идеи в дальнейшем развивали многие последователи пифагорейской школы. Первые научные наблюдательные доказательства шарообразности Земли приведены Аристотелем (384–322 г. до н. э.) в его сочинении «О небе» (ок. 360–340 г. до н. э.). Аристотель указывает на круглую тень Земли во время лунных затмений и изменение высоты светил при перемещении с юга на север. Он впервые дал и оценку размеров земного шара, который много меньше по сравнениюс величиной звёзд: 400 000 стадий в окружности (60–75 тыс. км).
 Первое в истории измерение размеров Земли произвёл греческий астроном Эратосфен Киренский (276–194 г. до н. э.) около 230 г. до н. э.
 Он знал, что в южном Египте в городе Сиена (Асуан), который лежит на северном тропике, в день летнего солнцестояния лучи Солнца падают вертикально, а предметы не отбрасывают тени. В этот же полдень он измерил высоту Солнца и у себя, в г. Александрии на берегу Средиземного моря, и обнаружил, что здесь Солнце отклонено от вертикали на 1/50 часть окружности (истинная разница по широте составляет 6°47^/ или 1/53 часть). Зная расстояние между Александрией и Сиеной по земле (около 5000 стадий), Эратосфен весьма точно определил длину земной окружности в 252000 стадий (в зависимости от истинного значения египетской стадии это составляет от 36690 до 45000 км).
 Позднее Эратосфен возглавил Мусейон (Дом Муз в Александрии, он же Музей), − крупнейший научный центр не только Египта, но и всего древнего мира. Он же первым создал и географические карты с обозначением на них меридианов и параллелей.
 Через полтора века, в 85 г. до н. э. другой александриец Посидоний применил принципиально иную методику градусного измерения дуги меридиана. Он наблюдал звезду Канопус, самую яркую в созвездии Киль, из двух разных мест, и по разнице её высоты над горизонтом получил величину окружности Земли в 180000 стадий (32400 км).
 В 100 г. китайский учёный Цай Пи в сочинении «Гайтянь» («Покрывающее небо») описал Землю и небо, как две параллельные сферические поверхности, отстоящие друг от друга на 80000 ли (46080 км).
 Индийский астроном и математик Ариабхата (476 г.) в своём труде «Ариабхатиам» описал Землю, как вращающийся шар. Тем забавнее через 900 лет после Аристотеля и 800 лет после Эратосфена встречать в «Христианской топографии» Козьмы Индикоплова (550 г.) рассуждения о плоской прямоугольной Земле, помещённой внутри Вселенной в виде ящика по образцу Скинии Завета божьего.
 В Китае попытка измерения длины дуги меридиана по методу градусных измерений была предпринята в 725 г. под руководством Нань Гун-шо. Расстояние между городами Хуанчжоу и Шанчай было измерено непосредственно, а разность широт конечных пунктов (более 2?) определялась по изменению высоты полюса мира.
 Через 100 лет, в 827 г. по приказу Багдадского халифа аль-Мамуна, известного как покровитель астрономии и точных наук, в пустыне Синджар между реками Тигром и Евфратом было выполнено градусное измерение дуги меридиана. Длины отрезков на местности измерялись с помощьюк олышков и веревочек, а на конечных пунктах базового расстояния определялись высоты звёзд. Длина 1° дуги меридиана составила 56,6 арабские мили (113 км, истинное значение − 111,8 км). Таким образом, и китайцы, и арабы, как и древние греки, прекрасно знали истинные размеры сферической Земли.
 Между 1022–1024 гг. Бируни (973–1048 г.) применил метод измерения радиуса земного шара по величине понижения видимого горизонта и описал его в своём капитальном трактате «Геодезия» (1025 г.): «Я нашёл в земле индийцев [в Пенджабе] гору, возвышающуюся над широкой равниной, поверхность которой гладка, как поверхность моря. Я искал на вершине горы видимое место встречи неба и земли, то есть круг горизонта, и обнаружил его ниже линии восток-запад менее чем на треть и четверть градуса (34 угловые минуты). Затем я определил высоту горы (652,05 локтей). . . ». Из расчётов Бируни длина 1° дуги меридиана составляла 110275 м (истинное значение 110895 м для этой местности).
 Европейцы первыми в истории добились фактического подтверждения шарообразности Земли − им стало кругосветное плавание Магеллана и Эль Кано в 1519–1522 гг.
 Но первое измерение размеров Земли в Европе случилось через 17 веков (!) после Эратосфена. Только в 1528 г. Жан Фернель путём подсчёта числа оборотов колеса экипажа измерил расстояние от Парижа до Амьена. Величина 1° дуги меридиана у него составила
110,6 км.
 Ещё век спустя, в 1614–1617 гг. голландский астроном Виллеброрд Снеллиус впервые применил метод триангуляции, когда линейная протяжённость большой дуги на поверхности Земли измеряется через систему последовательно сопряжённых треугольников. Его измерение
1° дало 107335 м.
 Наконец, в 1671 г. член Парижской академии Жан Пикар (1620–1682) опубликовал свой труд «Измерение Земли», в котором не только сообщил результаты высокоточных триангуляционных измерений в 1669–1670 гг. дуги Париж-Амьен (1° = 111210 м, истинное
значение 111180 м), но и высказал предположение о том, что истинная форма Земли − не шар!
 Буквально через год, в 1672 г. Жан Рише, проводя наблюдения Марса в Кайенне (Гвиана в Южной Америке, широта +5°), обнаружил явление замедления периода секундного маятника по сравнениюс его периодом в Париже. Это было первое инструментальное свидетельство уменьшения силы тяжести на экваторе. Это открытие вновь заострило бурный спор, имевший место в то время в европейской науке. Дело в том, что в соответствии с теорией всемирного тяготения Ньютона, вращающиеся тела (в том числе наша Земля) должны принимать форму сплюснутого эллипсоида, а по теории эфирных вихрей Декарта, напротив, вытянутого сфероида. Поэтому вопрос об истинной форме Земли для ньютонианцев и картезианцев был принципиально важен. Дыня или тыква, огурец или помидор, мандарин или лимон − эта дилемма имела воистину вселенское значение.
 Директор Парижской обсерватории Джованни Доменико Кассини (1625–1712 г.) с 1683 г. начал проводить новые обширные работы по градусным измерениям уже на длинной дуге − от нормандских берегов Франции на севере до испанской границы на юге. К сожалению, из-за
смерти Кольбера (министр финансов Людовика 14) и самого Кассини работы прерывались и были завершены его сыном Жаком Кассини (1677–1756 г.) только в 1718 г., а результаты опубликованы в 1720 г. Кассини также был картезианцем по своим взглядам и даже вступил в спор с Ньютоном, утверждая, что земной шар имеет вытянутую форму. Сам Ньютон давал теоретическую оценку сжатия Земли в 1/230.
 Чтобы окончательно разобраться с «дынями», «помидорами» и прочими «лимонами», Французская академия наук в 1735 г. организовала две грандиозные по тому времени экспедиции к экватору и полярному кругу. В Лапландию( 66° с. ш.) отправились Пьер Мопертюи и Алексис Клеро, где измерили дугу протяжённостью 57^/30^// и получили длину 1° равной 57422 туаз (111,9 км). В Перу под руководством академика Пьера Бугера (1698–1758) методом триангуляции была измерена дуга от +0°2^/30^// с. ш. до ?3°04^/30^// ю.ш., по которой длина 1° составила 56748 туаз (110,6 км). Результат этой экспедиции стал первым опытным подтверждением сплюснутости Земли, что могло иметь место в случае, когда Земля имеет форму эллипсоида вращения. В честь этого события была даже выбита медаль, на которой изображённый Бугер слегка опирался на земной шар и слегка его сплющивал.
 Первую теорию фигуры Земли предложил в 1743 г. Алексис Клод Клеро (1713–1765 г.). Теоремы Клеро устанавливают связь между формой Земли, её вращением и распределением силы тяжести на её поверхности, тем самым были заложены основы нового направления науки − гравиметрии.
 В 1841 г. Фридрих Бессель (1784–1846) установил для Земли форму сфероида со сжатием в 1/299,15, а в 1909 г. Джон Хейфорд получил эллипсоид с экваториальным радиусом 6378,3884 км и сжатием 1/297,0, который использовался в качестве стандарта до 1964 г.
 Фундаментальные определения были выполнены в 1940 г. Ф.Н.Красовским и А.А.Изотовым и опубликованы в 1950 г. Эллипсоид Красовского очень близок к современной системе астрономических постоянных, принятых Международным астрономическим союзом: экваториальный радиус Земли 6378160 ± 3 м, полярный радиус 6356779 м, сжатие 0,0033529 = 1/298,25. При этом было введено и экваториальное сжатие 1/30000. Таким образом, некоторым промежуточным приближением формы Земли служит трёхосный эллипсоид, у которого разница
между экваториальным и полярным радиусами составляет 21381 м, а экваториальные радиусы в направлении Африки и Бразилии отличаются на 200 м.
 На самом деле, истинная форма Земли на уровне точности в сотни метров уже не может быть представлена ни одной достаточно простой математической фигурой, и для её представления применяется понятие геоида. Геоид − условная поверхность равного потенциала (поверхность равновесия), совпадающая с поверхностью свободно покоящейся воды в открытом океане. Отклонения геоида от эллипсоида не превышают, как правило, 100 м. Тем не менее, при условном представлении отклонений реальной формы Земли от аналитической фигуры, эти отклонения напоминают по форме грушу: «шишка» на северном полюсе и «провал» в Антарктиде. С помощьюсовр еменных методов определения координат, в том числе и высоты над уровнем моря (спутниковые навигационные системы GPS, радиоинтерферометрические измерения и т. д.) реальная поверхность Земли описывается огромным массивом данных, при этом положение любого репера в трёхмерном пространстве может быть определено с точностьюдо сантиметра.
 Не надо путать форму Земли (геоид) с её реальной твёрдой поверхностью. Очевидно, что рельеф литосферы в океанах располагается ниже поверхности геоида, а на материках − выше (говорят: «высота над уровнем моря»). Самая глубокая (относительно геоида) точка литосферы расположена в Марианском желобе (?11022 м), а самая высокая − г. Джомолунгма (8848 м). Наибольший перепад высот рельефа находится около Южной Америки, где разница высоты Анд (гора Аконкагуа − 6960 м) и прилегающего Чилийского желоба (максимальная глубина − 8180 м) составляет 15140 м.
 Интересно напомнить, что форма Земли изменяется во времени. На ранних этапах существования Земли, как планетного тела, она вращалась вокруг своей оси значительно быстрее; предполагается, что древние земные сутки могли составлять 4-5 часов. Очевидно, что сжатие Земли в ту эпоху было значительно больше современного (попробуйте оценить самостоятельно − на сколько?). С течением времени скорость вращения Земли замедляется (примерно на 15 % за полмиллиарда лет), а её форма, соответственно, «округляется».
 На меньших отрезках времени и меньших масштабах по высоте существеннуюро ль играет геотектоника плит. Как известно, материки «плавают» по поверхности магмы, как льдины по воде, и, перемещаясь, искажают при этом форму геоида на величины ≈ 100 м за времена ≈ 200•10⁶ лет.
 Наиболее «быстрыми» искажениями формы Земли являются приливы − гравитационные возмущения от Луны и Солнца. Наиболее известны эти возмущения в водной оболочке Земли, хотя присутствуют они и в атмосфере, и в литосфере. Теоретическая высота прилива (т. е. искажение формы геоида вследствие гравитационного возмущения от Луны) составляет около 50 см. Однако «приподнимание» «твёрдой» земной поверхности из-за упругости тела Земли существенно меньше (10–20 см). Наибольшуювеличину имеют водные приливы, связанные с воздействием на океаническую прилив ную волну мелкого дна и узостей береговой линии (до 18 м в заливе Фанди). Провалы вследствие землетрясений, извержения вулканов и иные изменения ландшафта на форму Земли не влияют.

• Качественные задачи и вопросы по физике.
• Физические явления, интересные физические вопросы, о физике интересно.

Источник: mail.fizportal.ru