Форма и размеры земли, § 1. ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ
Раменский район. Светилом для измерения высот служило Солнце. Из-за этой разницы планета оказывается чуть сплюснута и ее диаметр, проходящий через экватор, становится на 43 км больше.
Но недавно , на нильском острове Рода , под Каиром , на колонне из тесанного камня , найдены черты , означающие арабские локти , подразделенные на дюймы. В средние века сведенья греков и арабов о шарообразности Земли и ее величине были забыты , и только в начале XVI века , после эпохи великих морских путешествий , произведена новая попытка определения размеров Земли.
Именно , французский ученый и врач короля Франциска II—го , Фернель — , в году , измерил дугу меридиана вблизи Парижа. Угловые высоты Солнца он определял при помощи треугольника с диоптрами , одна сторона которого была разделена на части , соответствующая минутам дуги , линейное же расстояние Фернель получил счетом оборотов колеса своей повозки.
Длина градуса меридиана под широтою Парижа получилась равною 56 тоазам или около саженей Итак , в первом приближении форма и размеры нашей планеты известны очень давно. А можно ли, находясь на ее поверхности , доказать , что она вращается? Оказывается , можно , и даже несколькими способами. В году француз Рише случайно заметил , что у экватора маятниковые часы идут медленнее , чем в Париже.
Объяснение этому факту нашел английский физик , астроном и математик Исаак Ньютон — Вращение Земли должно приводить к появлению центробежной силы , направленной перпендикулярно оси вращения не поверхности! В году французский физик Жан Фуко — продемонстрировал на опыте , что плоскость качания маятника со временем поворачивается , что объясняется суточным вращением Земли вокруг своей оси.
Позже этот опыт повторяли в разных городах , в том числе и в Ленинграде , в Исаакиевском соборе.
Очевидно , что эффект поворота плоскости качания маятника зависит от широты места проведения опыта , наиболее выражен на земных полюсах и отсутствует на экваторе.
Тот же Жан Фуко изобрел гироскоп , и его свойство сохранять направление оси вращения также доказывало суточное вращение Земли ось гироскопа при любом положении за сутки опишет окружность вокруг проекции на небо земной оси , а почему — будет объяснено в главе про экваториальную систему координат.
Другим свидетельством земного вращения является действие поворотного , или кориолисова ускорения на движущиеся воздушные и водные массы. Этот эффект проявляется как отклонение от меридианального направления ветров и океанских течений , а также в подмывании одного из берегов реками , текущими в направлении север — юг.
Суть явления очень проста. Если , например , река течет с юга на север , то ее воды по инерции стремятся сохранить ту линейную скорость вращения перпендикулярную направлению течения , которую они имели южнее , т. А в результате будет размываться восточный берег. И еще одно доказательство вращения Земли — отклонение падающих тела от направления отвесной линии. Объяснение точно такое же: линейная скорость вращения тем больше , чем выше над поверхностью тело , а при падении эта скорость сохраняется , и за время полета точка , прямо над которой сначала находилось падающее тело , сместится на восток на меньшее расстояние , чем само тело в момент приземления , т.
Отношение Fц к Fg для шарообразной Земли составит:. На самом деле это различие не превышает 0. Теперь самое время вспомнить , что форма Земли все—таки отличается от шара.
Еще Ньютон теоретически доказал , что если пробурить до центра Земли два сообщающихся канала — один от Северного полюса , другой — от экватора , и заполнить их водой , то вода установилась бы на разных уровнях. В полярном колодце на воду действует только сила тяготения , а в экваториальном — еще и центробежная сила. Для того , чтобы оба столба воды оказывали на центр Земли одинаковое давление т.
Такой расчет не так уж и сложен. Нужно прировнять вес каждого элементарного объема вещества на полюсе и на экваторе. То есть для равновесия на любом расстоянии r от центра Земли будет справедливо соотношение:. Если все это подставить в уравнение равновесия 3 , сократить на m и проинтегрировать по всему радису Земли левую часть — от 0 до полярного радиуса Rп, правую — от 0 до экваториального радиуса Rэ , то в результате получится соотношение:.
Подставив в 4 среднюю плотность Земли 5. Таким образом , вышеприведенный теоретический расчет хорошо согласуется с реальной формой земной поверхности. Даже несмотря на то, что мы не учитывали зависимость плотности от радиуса , а взяли усредненную плотность. Таким образом , еще Ньютон показал , что Земля должна быть сплюснута у полюсов.
То же самое следовало и из наблюдений быстровращающихся планет—гигантов — Юпитера и Сатурна. Однако проверить это на практике в отношении Земли было совсем не просто. Здесь следует пояснить , что измерения дают не радиус Земли т. Поскольку меридианы у полюсов изогнуты слабее , чем у экватора , то в первом случае и радиусы их кривизны больше. Эта единица получила название метр , и поэтому неудивительно , что длина земного экватора так близка к круглому числу 40 км.
Принятие новой единицы длины стало началом введения метрической системы мер и весов , а сам метр был выполнен в виде массивного стержня из сплава платины с иридием , переданного на вечное хранение в парижский архив. Знание формы и размеры Земли необходимы также для создания точной ее карты. В настоящие время такие данные получают с помощью искусственных спутников Земли. Содержание переместить в боковую панель скрыть.
Значение шарообразной формы Земли. Статья Обсуждение. Читать Править История. Инструменты Инструменты. Форма и размеры Земли [ править ] Неоспоримым доказательством шарообразности Земли сегодня являются космические фотоснимки. Значение шарообразной формы Земли [ править ] Так как Земля круглая, то солнечные лучи по ней распределяются не неравномерно. Вспомните, как падают солнечные лучи в полдень, утром и вечером? В какое время падают почти отвесно? Нужно прокопать две шахты: от полюса до центра Земли и от экватора до центра Земли.
Эти шахты заливаются водой. Если Земля имеет форму шара, то глубина шахт одинакова. Но на воду в экваториальной шахте действует центробежная сила , в то время как на воду в полярной шахте — нет. Поэтому для равновесия воды в обеих шахтах необходимо, чтобы экваториальная шахта была длиннее [3].
В нулевом приближении можно считать, что Земля имеет форму шара со средним радиусом ,3 км. 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 [4]. 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.
