Понятие о форме и размерах Земли

Поверхность Земли. Физическая поверхность Земли состоит из поверхности суши, представляющей собой сложное сочетание возвышенностей и низменностей, хребтов и долин, гор и котловин, и из водной поверхности океанов, морей и озер, рассматриваемой в спокойном состоянии. Задачу определения фигуры и размеров Земли принято делить на две части:

1) установление размеров и формы некоторой типичной фигуры — математической поверхности Земли ;

2) изучение отступлений действительной — физической — поверхности Земли от этой типичной фигуры.

Уровенная поверхность. Геоид

За математическую поверхность Земли принимают ее уровенную поверхность, в каждой точке которой нормаль к ней совпадает с направлением отвесной линии, т. е. с направлением силы тяжести. Именно такого рода поверхность образует поверхность жидкости под влиянием силы тяжести. Очевидно, что уровенных поверхностей, огибающих Землю, можно вообразить бесчисленное множество. Та из них, которая совпадает со средним уровнем океана в момент полного равновесия всей находящейся в нем массы воды, принята за основную, представляющую собой общую математическую фигуру Земли. Уровенная поверхность — поверхность, в каждой точке которой потенциал силы тяжести Земли имеет одно и то же значение. Потенциалом силы тяжести Земли называют величину, численно равную работе по переносу единицы массы в поле силы тяжести Земли из бесконечности в данную точку. Небольшой участок уровенной поверхности Земли практически можно принять за участок горизонтальной плоскости, участок большей величины — за часть сферы, крупный участок уровенной поверхности Земли следует считать принадлежащим поверхности сжатого эллипсоида вращения, но в целом уровенная поверхность Земли не совпадает с поверхностью ни одной математической фигуры. Поэтому тело, образованное уровенной поверхностью Земли, получило индивидуальное название геоид (от греч. ge — Земля и ¦eido — вид).

1.4.2 Референц-эллипсоид.

Эллипсоид, характеризующий фигуру и размеры Земли, называют земным эллипсоидом; это сжатый эллипсоид вращения, т. е. фигура, которую можно получить вращением эллипса вокруг его малой оси. Такая форма Земли, сплюснутая в направлении полюсов, обусловлена центробежной силой, возникающей при вращении Земли вокруг своей оси. Земной эллипсоид, принятый для обработки геодезических измерений и установления системы геодезических координат, называют референц-эллипсоидом. Большой вклад в решение вопроса о форме и размерах Земли внесли отечественные ученые Ф. А. Слудский A841 —1897), В. Я. Струве A793—1864), А. А. Михайлов A888—1983), Ф. Н.Красовский, М. С. Молоденский, А. А. Изотов и др. В СССР приняты размеры референц-эллипсоида, выведенные под руководством

Рис. 1.2 – Меридианный                               Рис. 1.3 – Поверхность Земли:

эллипс                                     1 – физическая земная поверхность; 2 – поверхность геоида; 3 – поверхность эллипсоида

Ф. Н. Красовского: большая полуось а = 6 378 245 м и сжатие а = (а—b)/b

 = 1/298,3, где b— малая полуось (рис. 1.2).

Этот референц-эллипсоид называют эллипсоидом Красовского. Из каждой точки А физической поверхности Земли можно провести две нормали (рис. 1.3): АА₀ — к поверхности эллипсоида и AA_g — к поверхности геоида (направление отвесной линии). Вообще говоря, эти направления не совпадают, а образуют угол A₀AA_g, называемый уклонением отвесной линии. Несовпадение этих направлений приводит к двум системам поверхностных координ

Влияние кривизны Земли на измеряемые расстояния и высоты точек