Фігура Землі

Фігура Землі є певною ідеалізацією, за допомогою якої намагаються описати форму планети. Залежно від мети опису користуються різними моделями планети – різними фігурами.

Розглянемо відомі моделі форми Землі, починаючи від найзагальнішої до все деталізованіших, вважаючи їх послідовним наближенням до істинної форми.

Перше наближення – сфера. Це найбільш груба та загальна модель форми планети. В задачах загального землезнавства часто вдається вдовольнитися цією моделлю. Сплющеність Землі на полюсах не має для деяких географічних процесів суттєвого значення.

Однак Земля має одну вісь обертання та екваторіальну площину – площину симетрії (а також площини симетрії меридіанів). Сфера не має вираженої єдиної осі симетрії – всі її осі рівноправними, їх нескінчена кількість, як і екваторів. Ця невідповідність сферичної моделі Землі реальній форм планети відчутно виявляється при вивченні горизонтальної структури географічної оболонки, яка характеризується визначеною поясністю та певною симетрією щодо екватора (з елементами дисиметрії).

Друге наближення – еліпсоїд обертання. Тип симетрії еліпсоїда відповідає зазначеним вище особливостям форми Землі (виражена вісь, екваторіальна площина симетрії, меридіональні площини). Модель ця використовується у вищій геодезії для розрахунків, обчислення координат, побудування картографічних мереж. Різниця довжин півосей еліпсоїда обертання становить 21 км, довжина великої осі – 6378,160 км, малої – 6356,777 км, ексцентриситет дорівнює 1/298,25. Положення поверхні еліпсоїда обертання легко розраховується, але не визначається за допомогою фізичного експерименту.

Третє наближення – тривісний еліпсоїд. Виявлено, що екваторіальний переріз Землі – також еліпс, різниця довжин півосей якого всього лише близько 200 м, а ексцентриситет – 1/30000.

Екваторіальне стиснення свідчить про складну внутрішню будову планети, що виявляється в несиметричному розподілі мас. У географічних дослідженнях ця модель майже не використовується.

Четверте наближення – геоїд. Геоїд – це рівнева, або еквіпотенціальна поверхня, що збігається з середнім рівнем Світового океану та є геометричним місцем точок простору, що мають однаковий потенціал сили ваги. Така поверхня має складну неправильну форму, тобто не є площиною, як то мало здаватись при спостереженні. Рівнева поверхня в кожній точці перпендикулярна до виска. Відповідно до закону сполучених посудин рідина в двох посудинах розміщується на тій самій рівневій поверхні. Завдяки подібним властивостям рівневих поверхонь можна простежити їхнє положення (в т.ч. й геоїда) за допомогою простих засобів: виска, рівня, нівеліра та інших геодезичних приладів. У цьому полягає практичне значення та важливість цієї моделі фігури Землі.