как называют ученые современную форму земли
Какую форму имеет Земля
Проблема формы Земли волнует людей множество тысячелетий. Это один из важных вопросов не только для географии и экологии, но и для астрономии, философии, физики, истории и даже литературы. Данному вопросу посвящено множество трудов ученых всех эпох, особенно Античности и Просвещения.
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.
Форма Земли: древние гипотезы и современные научные исследования.
Содержание статьи
Древние гипотезы о форме Земли
О том, какой именно Земля формы, на протяжении всей истории развития естественных наук спорили многие ученые и исследователи. Например, Гомер делал предположение, что Земля представляет собой круг. В свое время Анаксимандр исходил из того, что наша планета больше похожа на цилиндр. В древности люди предполагали также, что Земля представляет собой диск, который держится на черепахе, которая, в свою очередь, опирается на трех слонов и так далее. Были и такие предположения, что планета в форме лодки плавает по безбрежному океану Вселенной и возвышается над ним в форме горы.
В античные времена бытовало мнение, что небо является огромным куполом. Он перекрывает всю Землю, на нем закрепляются звезды, а Солнце и Луна разъезжают по нему на колесницах. В то время существовала легенда, будто странник, который дошел до края планеты, убедился во всем вышеизложенным воочию. Такие примитивные представления о мироздании Земли перестали удовлетворять ученых и философов Древней Греции более двух тысяч лет назад. В шестом веке до нашей эры Пифагор уже знал, что Земля имеет форму шара и ни на чем не держится. Аристотель обобщил разработки на эту тему всех философов и математиков того времени. Он принял точку зрения о том, что Земля является естественным центром всей Вселенной. Такое признание о шарообразности планеты стало значительным шагом вперед для науки того времени, хотя остальные рассуждения были очень спорными. Геоцентрическая система была принята большинством ученых вплоть до шестнадцатого века.
Однако еще в конце девятнадцатого века было общепринято мнение, что наша планета находится в абсолютно неподвижном состоянии. Позже официальная наука признала тот факт, что не Земля, а Солнце движется вокруг нашей планеты. Действительно верная гипотеза на этот счет была выдвинута только энциклопедистом Николаем Коперником.
Современные научные исследования формы Земли
Больше всех приблизился к истинной форме Земли Бессель. Немецкому ученому удалось рассчитать радиус сжатия планеты у полюсов. Эти данные получили еще в девятнадцатом веке и считались почти век неизменными. Цифры, точнее этих, получил только в 20 веке советский ученый Красовский Ф.Н. С этого времени точные размеры эллипсоида носят его имя. Разница экваториального и полюсного радиусов составляет 21 километр. Данные неизменны с 1963 г.
Форма Земли, или что такое геоид
Всем привет. Из дискуссий о форме Земли я часто замечаю, что люди знают слово геоид, но зачастую не представляют, что именно это слово означает. Хочу тезисно осветить тему.
В последующие века геодезия (наука о фигуре Земли) продолжала развиваться, а с появлением космических аппаратов в 20 веке появилась и спутниковая геодезия, с помощью которой удалось дополнительно уточнить параметры фигуры Земли.
В качестве системы описания параметров Земли используется WGS 84 или её российский аналог ПЗ-90. В качестве отсчётного тела используется общеземной эллипсоид вращения с большой полуосью (то есть средним экваториальным радиусом) 6378 км и сжатием эллипсоида 1/298. [3]
Например сверху Северный полюс, снизу Южный, вращаем этот эллипс вокруг оси, проходящей через полюса, и получаем общеземной эллипсоид вращения. Внимание, вопрос: видите ли вы отличие этого эллипса от окружности? Вряд ли. Поэтому если вы упоминаете сплюснутость Земли сами или слышите о сплюснутости от другого человека, вспоминайте эту картинку.
В некоторых сетевых дискуссиях люди меня уверяли, что если фигура хоть сколько-то отличается от шара, то это уже не шар. Вот такая, понимаете ли, принципиальность. Мои попытки рассказать этим людям, что идеальных геометрических фигур в физической реальности не существует, были не очень успешны. И когда я демонстрировал вышеприведённую картинку и спрашивал, чем же она так отличается от окружности, мне либо говорили, что я рисую вообще что-то не то, либо разводили руками.
Из вышесказанного вы уже понимаете, что вторым приближением к форме Земли является общеземной эллипсоид вращения (с вышеуказанными величинами большой полуоси и сжатия). Если представить себе Землю без суши, с ровным дном и без неоднородных вкраплений (плотные породы и тому подобное), то форма Земли (а именно поверхность мирового океана) с хорошей точностью совпадала бы с эллипсоидом вращения.
К слову, эллипсоид вращения и образовался как раз из-за суточного вращения нашей планеты, и когда возникает вопрос «почему нет горба воды в районе экватора из-за вращения», я отвечаю, что «горб» как раз есть, но он размазан между экватором и полюсом. Сумма гравитационной и центробежной сил как раз и дают направление силы тяжести (локальной вертикали), которая практически перпендикулярна к нашему эллипсоиду.
Практически перпендикулярна, однако в следующем, третьем приближении, есть отклонения направления силы тяжести (называется уклонением отвеса), связанные с неоднородностями: неровная поверхность суши и дна водоёмов, а также неравномерное распределение плотностей во внутренней структуре Земли. Это приводит к тому, что реальная поверхность мирового океана отличается от эллипсоида на величины до 100 метров. Такая уровенная поверхность невозмущённой поверхности мирового океана, причём продолженная под континентами, и называется геоидом. [4]
Так выглядит карта высот геоида относительно эллипсоида:
Понятно, что если на глаз трудно отличить даже 20-километровую сплюснутость Земли (эллипсоид в сравнении с шаром), то отличия геоида от эллипсоида в десятки метров в масштабе были бы тем более незаметны. Поэтому для целей визуализации отличий геоида от эллипсоида (не от шара, подчёркиваю) была сделана картинка, в которой эти отличия были утрированы на несколько порядков. А затем эту картинку кто-то вбросил со словами «так выглядит Земля без воды!» И почему-то этот вброс в своё время приобрёл вирусный характер, и до сих пор многие так и продолжают считать, что это форма Земли без воды:
Ну и завершим мы такой, например, вполне подходящей картинкой, на которой не в масштабе, а условно приведены разные поверхности всех трёх приближений к форме Земли (сфера, эллипсоид вращения, геоид):
[1] Эти измерения проводили с помощью триангуляционной разметки на Земле и последующих астрономических измерений высоты кульминации выбранной звезды.
[3] Приведённые значения округлены, более точные значения составляют 6378136 метров и 1/298.258.
Древние и современные научные изыскания о форме Земли
Форма Земли со времен доказательства Христофора Колумба уже была известна.
Когда Христофор Колумб достиг берегов Америки, он полагал, что достиг своей цели — Индии, поскольку искал иной, более легкий путь на другую сторону мира. Его путешествие, как и путешествия других мореплавателей того периода, уже основывалось на представлении о шарообразности планеты.
Кроме того греческие философы Аристотель, Посидоний, Александрийский философ Эратосфен первые доказывали что Земля круглая.
История доказательств шарообразности Земли
При наличии всевозможных удивительных взглядов на мир, на положение планеты в Космосе и на ее внутреннее устройство, концепция о шарообразности Земли была сравнительно быстро принята и доказана. Лишь некоторые арабские и индийские цивилизации продолжали придерживаться представления о том, что планета плоская и стоит на подставке.
В древнем мире отцом идеи о шарообразности Земли был Пифагор и его школа, а первые измерения, проведенные греческими учеными-геометрами, были исключительно точными. Принципы измерения, использованные греками — простая геометрия треугольников — использовались еще в недалеком прошлом при измерении формы Земли.
В настоящее время классические геометрические методы заменены искусственными спутниками Земли, с помощью которых проводится не только измерение, но и взвешивание земного шара.
Современное представление фигуры нашей планеты
При взгляде на глобус Земля представляется в виде совершенного, идеального шара. Также она выглядит и с космического тела. Но уже ученые Возрождения, и среди них известный Исаак Ньютон, сделали вывод о том, что Земля имеет несколько сплющенную форму.
Аргументы в пользу этого факта были весьма разнообразными, поэтому одни считали, что Земля сплюснута на полюсах, другие — в области экватора.
Французская академия наук послала две научные экспедиции на разные места земного шара — в область экватора и в полярную область. Экспедиции попытались измерить сжатие и пришли к заключению, что планета сплющена на полюсах, поэтому экваториальный радиус несколько длиннее, чем полярный.
Из этого вытекает и тот факт, что гравитационное ускорение (или сила притяжения) неодинаково на полюсах и на экваторе. В процентах эта разница составляет 0,3% общего среднего значения.
Форму Земли можно характеризовать как ротационный эллипсоид, а не шар. Еще точнее планета имеет форму геоида, то есть фигура, ограниченная поверхностью, которая в данном месте пересекает направление отвесной линии под прямым углом.
Геоид весьма сложен по форме, и каждая крупная масса, например, высокие горные массивы, оказывают влияние на его форму.
В настоящее время форма Земли выводится из измерения гравитационного ускорения, которое производится не на нашей планете, а в Космосе, на спутниках. Движение спутников испытывает изменения в гравитационном поле. Анализируя траекторию, можно определить гравитацию, а потом и форму нашей планеты.
Сила тяжести и масса нашей планеты
С величиной силы тяжести связана масса и форма Земли, известная с тех пор, когда Исаак Ньютон сформулировал закон о взаимном притяжении тел, известный со школьной скамьи.
Английскому ученому Генри Кэвендишу более двухсот лет тому назад удалось в лаборатории измерить величину гравитационной константы, которая не отличается от полученных значительно позже с помощью гораздо более сложных и точных приборов.
Земля более чем в 81 раз тяжелее Луны, но в 100 тысяч раз легче Солнца.
При сравнении объема Земли и ее массы видно, что она обладает довольно высокой удельной плотностью, что намного больше, чем плотность горных пород на ее поверхности. И хотя примерный возраст Земли известен, но за это время человечество не смогло проникнуть глубоко вовнутрь планеты.
Как называют ученые современную форму земли
происхождение земли форма и размеры земли движение земли солнечная система геологическое летоисчисление
