Поиск

Фигура и размер земли
15.06.2015

Еще древним культурным народам за семь веков до нашей эры было известно, что Земля шарообразна. Во II в. до н. э., после измерений Земли Эратосфеном, люди получили почти правильное представление о размерах Земли. С течением времени появлялись новые доказательства ее шарообразности (например, возможность кругосветных плаваний), совершенствовались методы определения углов и применялись новые методы измерения расстояний на местности. Применение триангуляции и более совершенные приборы позволили французскому ученому Жану Пикару произвести в 1669—1670 гг. наиболее точное из всех до этого времени измерение величины градуса меридиана. По измерениям Пикара радиус Земли оказался равным 6371,7 км.
Результаты этих измерений были использованы Ньютоном для обоснования открытого им закона всемирного тяготения, из которого следовал вывод, что Земля, как вращающееся тело, должна иметь форму сжатого эллипсоида.
Земля могла бы быть правильным шаром только в том случае, если бы она не вращалась. В результате взаимного притяжения, составляющие ее частицы расположились бы равномерно вокруг общего центра притяжения — центра фигуры. При вращении тела возникает центробежная сила, прямо пропорциональная квадрату скорости вращения частицы и обратно пропорциональная расстоянию от оси вращения (V2/R). Центробежная сила равна нулю на полосе и имеет максимальное значение на экваторе, где скорость вращения достигает 464 м/сек. Центробежная сила уменьшает силу притяжения. Равнодействующая силы притяжения и центробежной силы называется силой тяжести (гравитационной силой, от греч. gravitos — тяжесть). Сила тяжести в направлении от полюсов к экватору уменьшается. Все тела на полюсе на 1/298 тяжелее, чем на экваторе. Под влиянием центробежной силы частицы земного вещества должны переместиться по направлению к экватору. Земля приобретает сжатие вдоль оси вращения, в результате которого расстояние от центра Земли до поверхности окажется на разных широтах различным.
До нашего времени сохранил значение воображаемый опыт Ньютона, использованный им для определения сжатия. Ученый представил себе, что Землю прорезает заполненный водой канал, проходящий под прямым углом от полюса через центр Земли к экватору. В экваториальном отрезке канала вода на всех уровнях будет легче, чем в полярном его отрезке. Если яа поверхности в экваториальном отрезке это облегчение веса равно /298, то с глубиной оно несколько уменьшается. Различие в весе воды компенсируется объемом, и соответственно уровень воды в полярном отрезке канала опускается, а в экваториальном поднимается.
На основании этого опыта легко представить себе, что если бы Земля была жидкой, она непременно сплюснулась бы по оси вращения и вытянулась бы по экватору.
Ньютон считал, что так и произошло, когда Земля была расплавленной. Известно, что твердое вещество Земли на длительное воздействие силы реагирует как пластичная масса, и поэтому для того, чтобы возникло сжатие, Земля не обязательно должна была быть расплавленной.
Уточнить фигуру Земли и выявить ряд ее неизвестных ранее особенностей помогли искусственные спутники. Прежде всего точно было определено сжатие Земли. При движении спутников по орбите наиболее удаленная от Земли (апогей) и наиболее близкая к Земле (перигей) точки их орбиты не сохраняют неизменного положения по отношению к звездам (как это было бы, если бы Земля была шаром). И апогей и перигей не видны с Земли в одно и то же время, в одном и том же направлении. Эти точки обходят вокруг Земли, причем их движение тем быстрее, чем больше сжатие Земли и чем меньше наклонена плоскость орбиты спутника к плоскости земного экватора. Зная величины смещения апогея (или перигея) после каждого оборота Земли, среднее расстояние спутника от центра Земли, период его обращения вокруг Земли и наклон его орбиты к плоскости земного экватора, по соответствующей формуле вычисляют сжатие Земли.
Сжатый эллипсоид — правильное тело вращения. Правильную фигуру может иметь только однородное или обладающее равномерным распределением плотности вращающееся тело. Поверхность такого тела во всех точках перпендикулярна направлению силы тяжести (направлению отвеса). В действительности массы в земной коре распределяются неравномерно. Поэтому поверхность, перпендикулярная во всех точках отвесу, — уровенная поверхность не может совпадать с поверхностью эллипсоида. Угол, образованный этими поверхностями, в разных точках различен.
Уровенных поверхностей можно провести бесчисленное множество, причем они нигде не совпадут и не пересекутся. Ту из уровенных поверхностей, которая ближе всего подходит к поверхности земного эллипсоида, называют геоидом. Геоид не представляет собой правильного геометрического тела. Его фигуру можно установить только на основании конкретных измерений, тогда как в отношении эллипсоида для этоuо достаточно измерить кривизну по одному меридиану (и даже только в двух пунктах).

Фигура и размер земли

С поверхностью геоида совпадает спокойная поверхность Мирового океана, на материках поверхность геоида можно наблюдать в глубоких, соединенных с Океаном каналах. Действующие на земную поверхность силы нарушают ее устойчивое (перпендикулярное направлению силы тяжести) положение, вызывая отклонение от уровенной поверхности. С прекращением действия силы, вызывавшей отклонение, водная поверхность быстро принимает положение уровенной, поверхность же суши выравнивается сравнительно медленно. Ta поверхность Земли, которую мы видим, осложненная действием внешних и внутренних процессов, представляет собой так называемую физическую поверхность Земли. Фигура геоида подвержена изменениям, вызываемым изменениями скорости вращения Земли и перераспределением масс земного вещества. При обработке результатов движения спутников по полярным орбитам ученые обратили внимание на асимметричность северного и южного полушарий. Оказалось, что южное полушарие более сжато, около южного полюса имеется впадина (осевая). В северном полушарии, наоборот, существует осевой выступ и Северный полюс приподнят по сравнению с Южным примерно на 30 м.
Фигура Земли обусловливает закономерное уменьшение угла падения солнечных лучей на ее поверхность в направлении от экватора к полюсам. Следствием являются убывание в том же направлении количества солнечной энергии, получаемой поверхностью, и связанная с этим зональность природы (широтная поясность) на земной поверхности.
Размеры земного эллипсоида были вычислены по данным геодезических съемок, проведенных на территории России с учетом результатов градусных измерений, производившихся в других странах. Экваториальный радиус (большая полуось) а — 6 378 245 м, полярный радиус (малая полуось) b — 6 356 863 м, средний радиус — 6 371 110 м. Сжатие a-b/b = 1/298,3.
Фигура и размер земли

Длина окружности меридиана — 40 008 550 м.
Длина экватора — 40 075 696 м.
Площадь поверхности Земли — 510*10в6 км2.
Объем Земли — 1,083*10в12 км3.
Приведенные размеры Земли приняты в России. Обладающий им эллипсоид назван эллипсоидом Ф.Н. Красовского.
Если учитывать асимметрию северного и южного полушарий (сердцевидность Земли), принятые размеры потребуют незначительных поправок, которые практически можно не принимать во внимание. Так, полярное сжатие составит 1/298,24 вместо 1,298,3.
Размерами Земли определяются размеры географической оболочки, пространственные масштабы происходящих в ней процессов. От размеров зависит масса Земли, обусловливающая силу земного притяжения. Земное притяжение оказывает непрерывное влияние на все процессы, происходящие в географической оболочке, а часто и обусловливает их.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *