Γεωειδές της γης. Τι είναι ένα γεωειδές; Ορισμός του γεωειδούς

Η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της δημιουργεί μια φυγόκεντρη δύναμη: όσο πιο κοντά στον ισημερινό, τόσο πιο ισχυρό το υλικό του πλανήτη μας έλκεται «προς τα έξω».

Κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, η περιστροφή της Γης γύρω από τον άξονά της άλλαξε το σχήμα της - σαν μια ιπτάμενη σταγόνα νερού. Το 1924, η Διεθνής Γεωδαιτική και Γεωφυσική Ένωση αποφάσισε ότι το σχήμα του πλανήτη μας περιγράφεται με μεγαλύτερη ακρίβεια από μια συμμετρική γεωμετρική επιφάνεια - το διεθνές ελλειψοειδές.

Ωστόσο, είναι γνωστό εδώ και αρκετά χρόνια ότι το αληθινό απέχει πολύ από το να είναι ελλειψοειδές. Αυτό αποδεικνύεται από δορυφορικά δεδομένα που παρείχαν πιο ακριβείς εικόνες της επιφάνειάς του.

Το γεωειδές της γης είναι σαν μια σταγόνα νερού

Επειδή οι προεξέχουσες περιοχές καθιστούν δύσκολο τον ακριβή προσδιορισμό του σχήματός της, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει ένα θεωρητικό μοντέλο μιας Γης πλήρως καλυμμένης με νερό με βάση τη μέση στάθμη της θάλασσας. Η επιφάνεια ενός τέτοιου σώματος, όπως και του νερού, είναι λεία και ομοιόμορφη. Ονομάστηκε γεωειδές της γης.

Παραδόξως, ακόμη και ένα τέτοιο αφηρημένο σώμα έχει ένα μάλλον περίπλοκο σχήμα - με προεξοχές και εσοχές με πλάτος έως και 100 μ. Για παράδειγμα, ο νότος βρίσκεται σε μια τρύπα εκατό μέτρων και η Ινδονησία βρίσκεται σε ένα ανάχωμα ύψους 75 μέτρων. στη μέση του Ειρηνικού Ωκεανού υπάρχει μια άλλη προεξοχή - 100 m πάνω από την γύρω επιφάνεια.

Οι επιστήμονες μελετούν λεπτομερώς τη δομή και τη σύνθεση του πυρήνα, ιδίως τη βαρυτική του ετερογένεια, η οποία μπορεί να εκδηλωθεί από το εξωτερικό. Είναι γνωστό ότι η μάζα του φλοιού της γης κατανέμεται άνισα, αυτό επηρεάζει επίσης τη δύναμη της βαρύτητας. Σε ορισμένα μέρη, για παράδειγμα κάτω από τους ωκεανούς, το πάχος του φλοιού είναι μόνο μερικά χιλιόμετρα, αλλά κάτω από οροσειρές είναι πολύ μεγαλύτερο.

Σε ορισμένες περιοχές τα πετρώματα είναι βαριά (μεγάλη πυκνότητα), ενώ σε άλλες είναι πολύ ελαφρύτερα. Στην ξηρά, η βαρύτητα είναι πάνω από το μέσο όρο. Είναι εδώ που το γεωειδές της γης σχηματίζει βαθουλώματα και στην ωκεάνια ζώνη - προεξοχές.

Με μια πρώτη προσέγγιση, η γη μπορεί να θεωρηθεί σφαίρα. Στη δεύτερη προσέγγιση, η Γη θεωρείται ένα ελλειψοειδές περιστροφής. σε ορισμένες μελέτες θεωρείται διαξονικό ελλειψοειδές. Γεωειδές-ένα σώμα αποδεκτό ως θεωρητικό σχήμα της Γης, που περιορίζεται από την επιφάνεια των ωκεανών στην ήρεμη κατάσταση τους, συνεχίστηκε κάτω από τις ηπείρους Λόγω της άνισης κατανομής των μαζών στο φλοιό της γης, το γεωειδές έχει ακανόνιστο γεωμετρικό σχήμα και η επιφάνεια δεν μπορεί να εκφραστεί μαθηματικά, κάτι που είναι απαραίτητο για την επίλυση γεωδαιτικών προβλημάτων. Κατά την επίλυση γεωδαιτικών προβλημάτων, το γεωειδές αντικαθίσταται από γεωμετρικά κανονικές επιφάνειες κοντά του. Έτσι, για κατά προσέγγιση υπολογισμούς, η Γη λαμβάνεται ως σφαίρα με ακτίνα 6371 km. Ένα ελλειψοειδές έρχεται πιο κοντά στο σχήμα ενός γεωειδούς - ένα σχήμα που λαμβάνεται με την περιστροφή μιας έλλειψης (Εικ. 2.1) γύρω από τον δευτερεύοντα άξονά του. Οι διαστάσεις του ελλειψοειδούς της γης χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες βασικές παραμέτρους: ένα- ημικύριος άξονας, σι ημι-άξονας,   πολική συμπίεση και μι– η πρώτη εκκεντρότητα της έλλειψης του μεσημβρινού, όπου και.

Γίνεται διάκριση μεταξύ ενός κοινού επίγειου ελλειψοειδούς και ενός ελλειψοειδούς αναφοράς.

Κέντρο κοινή γη ελλειψοειδέςτοποθετημένος στο κέντρο μάζας της Γης, ο άξονας περιστροφής ευθυγραμμίζεται με τον μέσο άξονα περιστροφής της Γης και οι διαστάσεις λαμβάνονται έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η μεγαλύτερη εγγύτητα της ελλειψοειδούς επιφάνειας με την επιφάνεια του γεωειδούς. Το παγκόσμιο ελλειψοειδές χρησιμοποιείται στην επίλυση παγκόσμιων γεωδαιτικών προβλημάτων και ειδικότερα στην επεξεργασία δορυφορικών μετρήσεων. Επί του παρόντος, δύο παγκόσμια ελλειψοειδή χρησιμοποιούνται ευρέως: PZ-90 (Earth Parameters 1990, Ρωσία) και WGS-84 (World Geodetic System 1984, USA).

Ελλειψοειδές αναφοράς– ένα ελλειψοειδές που υιοθετήθηκε για γεωδαιτικές εργασίες σε μια συγκεκριμένη χώρα. Το σύστημα συντεταγμένων που υιοθετείται στη χώρα συνδέεται με το ελλειψοειδές αναφοράς. Οι παράμετροι του ελλειψοειδούς αναφοράς επιλέγονται υπό την προϋπόθεση της καλύτερης προσέγγισης ενός δεδομένου τμήματος της επιφάνειας της Γης. Σε αυτή την περίπτωση, τα κέντρα του ελλειψοειδούς και της Γης δεν είναι ευθυγραμμισμένα.

Στη Ρωσία, από το 1946, χρησιμοποιείται το ελλειψοειδές αναφοράς Το ελλειψοειδές του Krasovsky με παραμέτρους: ΕΝΑ= 6.378.245 m, a = 1/298,3.

2. Συστήματα συντεταγμένων στη γεωδαισία. Απόλυτα και σχετικά ύψη.

Συστήματα συντεταγμένων που χρησιμοποιούνται στη γεωδαισία

Για τον προσδιορισμό της θέσης των σημείων στη γεωδαισία, χρησιμοποιούνται χωρικές ορθογώνιες, γεωδαιτικές και επίπεδες ορθογώνιες συντεταγμένες.

Χωρικές ορθογώνιες συντεταγμένες. Η αρχή του συστήματος συντεταγμένων βρίσκεται στο κέντρο Οελλειψοειδές της γης (Εικ. 2.2).

Αξονας Ζκατευθύνεται κατά μήκος του άξονα περιστροφής του ελλειψοειδούς προς τα βόρεια. Αξονας Χβρίσκεται στη διασταύρωση του ισημερινού επιπέδου με τον πρώτο μεσημβρινό του Γκρίνουιτς. Αξονας Υκατευθύνεται κάθετα στους άξονες ΖΚαι Χστην Ανατολή.

Γεωδαιτικές συντεταγμένες. Οι γεωδαιτικές συντεταγμένες ενός σημείου είναι το γεωγραφικό πλάτος, το γεωγραφικό μήκος και το ύψος του (Εικ. 2.2).

Γεωδαιτικό γεωγραφικό πλάτος σημείαΜονομάζεται γωνία ΣΕ, που σχηματίζεται από την κάθετη προς την επιφάνεια του ελλειψοειδούς που διέρχεται από ένα δεδομένο σημείο και το ισημερινό επίπεδο.

Το γεωγραφικό πλάτος μετράται από τον ισημερινό βόρεια και νότια από 0 έως 90 και ονομάζεται βόρεια ή νότια. Το βόρειο γεωγραφικό πλάτος θεωρείται θετικό και το νότιο γεωγραφικό πλάτος αρνητικό.

Επίπεδα τομής ενός ελλειψοειδούς που διέρχεται από τον άξονα ΟΖ, λέγονται γεωδαιτικοί μεσημβρινοί.

Γεωδαιτικό γεωγραφικό μήκοςσημεία Μονομάζεται διεδρική γωνία μεγάλο, που σχηματίζονται από τα επίπεδα του αρχικού (Γκρίνουιτς) γεωδαιτικού μεσημβρινού και του γεωδαιτικού μεσημβρινού ενός δεδομένου σημείου.

Το γεωγραφικό μήκος μετράται από τον πρώτο μεσημβρινό στην περιοχή από 0 έως 360 ανατολικά, ή από 0 έως 180 ανατολικά (θετικό) και από 0 έως 180 δυτικά (αρνητικό).

Ύψος γεωδαιτικού σημείου Μείναι το ύψος του Νπάνω από την επιφάνεια του ελλειψοειδούς της γης.

Οι γεωδαιτικές συντεταγμένες και οι χωρικές ορθογώνιες συντεταγμένες σχετίζονται με τους τύπους

X =(Ν+Η) cos σι cos μεγάλο, Υ=(Ν+Η) cos σιαμαρτία μεγάλο, Ζ=[(1  μι 2 )Ν+Η] αμαρτία σι,

Οπου μιη πρώτη εκκεντρότητα της έλλειψης του μεσημβρινού και Ν  ακτίνα καμπυλότητας του πρώτου κατακόρυφου. Εν Ν= ένα/ (1μι 2 αμαρτία 2 σι) 1/2. Οι γεωδαιτικές και χωρικές ορθογώνιες συντεταγμένες σημείων καθορίζονται με δορυφορικές μετρήσεις, καθώς και με τη σύνδεσή τους με γεωδαιτικές μετρήσεις με σημεία με γνωστές συντεταγμένες. Σημειώστε ότι, μαζί με τη γεωδαισία, υπάρχουν και αστρονομικό γεωγραφικό πλάτος και μήκος. Αστρονομικό γεωγραφικό πλάτοςαυτή είναι η γωνία που δημιουργεί ένα βαρίδι σε ένα δεδομένο σημείο με το επίπεδο του ισημερινού. Αστρονομικό γεωγραφικό μήκος – η γωνία μεταξύ των επιπέδων του μεσημβρινού του Γκρίνουιτς και του αστρονομικού μεσημβρινού που διέρχεται από την ευθεία γραμμή σε ένα δεδομένο σημείο. Οι αστρονομικές συντεταγμένες προσδιορίζονται στο έδαφος από αστρονομικές παρατηρήσεις.Οι αστρονομικές συντεταγμένες διαφέρουν από τις γεωδαιτικές συντεταγμένες επειδή οι κατευθύνσεις των γραμμών του βάθους δεν συμπίπτουν με τις κατευθύνσεις των κανονικών προς την επιφάνεια του ελλειψοειδούς. Η γωνία μεταξύ της διεύθυνσης της κανονικής προς την επιφάνεια του ελλειψοειδούς και της γραμμής βάθους σε ένα δεδομένο σημείο της επιφάνειας της γης ονομάζεται απόκλιση της γραμμής του αυλού.

Μια γενίκευση των γεωδαιτικών και αστρονομικών συντεταγμένων είναι ο όρος - γεωγραφικές συντεταγμένες.

Επίπεδες ορθογώνιες συντεταγμένες. Για την επίλυση προβλημάτων μηχανικής γεωδαισίας, μετακινούνται από τις χωρικές και γεωδαιτικές συντεταγμένες σε απλούστερες - επίπεδες συντεταγμένες, οι οποίες καθιστούν δυνατή την απεικόνιση του εδάφους σε ένα επίπεδο και τον προσδιορισμό της θέσης των σημείων χρησιμοποιώντας δύο συντεταγμένες ΧΚαι στο.

Δεδομένου ότι η κυρτή επιφάνεια της Γης δεν μπορεί να απεικονιστεί σε ένα επίπεδο χωρίς παραμόρφωση, η εισαγωγή επίπεδων συντεταγμένων είναι δυνατή μόνο σε περιορισμένες περιοχές όπου οι παραμορφώσεις είναι τόσο μικρές που μπορούν να παραμεληθούν. Στη Ρωσία, έχει υιοθετηθεί ένα σύστημα ορθογώνιων συντεταγμένων, η βάση του οποίου είναι η ισογωνική εγκάρσια κυλινδρική προβολή Gauss. Η επιφάνεια ενός ελλειψοειδούς απεικονίζεται σε ένα επίπεδο σε μέρη που ονομάζονται ζώνες. Οι ζώνες είναι σφαιρικά τρίγωνα, που οριοθετούνται από μεσημβρινούς και εκτείνονται από τον βόρειο πόλο προς το νότο (Εικ. 2.3). Το μέγεθος της ζώνης σε γεωγραφικό μήκος είναι 6. Ο κεντρικός μεσημβρινός κάθε ζώνης ονομάζεται αξονικός μεσημβρινός. Οι ζώνες αριθμούνται από το Γκρίνουιτς προς τα ανατολικά.

Το γεωγραφικό μήκος του αξονικού μεσημβρινού της ζώνης με αριθμό Ν είναι ίσο με:

 0 = 6 N  3 .

Ο αξονικός μεσημβρινός της ζώνης και ο ισημερινός απεικονίζονται στο επίπεδο με ευθείες γραμμές (Εικ. 2.4). Ο αξονικός μεσημβρινός λαμβάνεται ως άξονας της τετμημένης Χ, και ο ισημερινός βρίσκεται πίσω από τον άξονα τεταγμένων y. Τομή τους (σημείο Ο) χρησιμεύει ως η αρχή των συντεταγμένων για αυτή τη ζώνη.

Για να αποφευχθούν αρνητικές τιμές τεταγμένων, οι συντεταγμένες τομής λαμβάνονται ως Χ 0 = 0, y 0 = 500 km, που ισοδυναμεί με μετατόπιση άξονα Χ 500 χλμ δυτικά.

Ώστε από τις ορθογώνιες συντεταγμένες ενός σημείου μπορεί κανείς να κρίνει σε ποια ζώνη βρίσκεται, στην τεταγμένη yο αριθμός της ζώνης συντεταγμένων εκχωρείται στα αριστερά.

Έστω, για παράδειγμα, οι συντεταγμένες ενός σημείου ΕΝΑέχουν τη μορφή:

Χ ΕΝΑ = 6.276.427 m, y ΕΝΑ= 12.428.566 μ

Αυτές οι συντεταγμένες δείχνουν ότι το σημείο ΕΝΑβρίσκεται σε απόσταση 6276427 μ. από τον ισημερινό, στο δυτικό τμήμα ( y 500 km) της 12ης ζώνης συντεταγμένων, σε απόσταση 500000  428566 = 71434 m από τον αξονικό μεσημβρινό. Για χωρικές ορθογώνιες, γεωδαιτικές και επίπεδες ορθογώνιες συντεταγμένες στη Ρωσία, έχει υιοθετηθεί ένα ενοποιημένο σύστημα συντεταγμένων SK-95, στερεωμένο στο έδαφος από σημεία του κρατικού γεωδαιτικού δικτύου και κατασκευασμένο σύμφωνα με δορυφορικές και επίγειες μετρήσεις από το 1995

Συστήματα ύψους

Τα ύψη στη μηχανική γεωδαισία υπολογίζονται από μία από τις επίπεδες επιφάνειες. Ύψος σημείουκαλέστε την απόσταση κατά μήκος μιας γραμμής από ένα σημείο σε μια επίπεδη επιφάνεια, που λαμβάνεται ως αρχή του υπολογισμού των υψών.

Τα ύψη είναι απόλυτα,εάν μετρώνται από την κύρια επίπεδη επιφάνεια, δηλαδή από την επιφάνεια του γεωειδούς. Στο Σχ. 2,5 τμήματα πετονιάς ΑχΚαι Vv- απόλυτα ύψη πόντων ΕΝΑΚαι ΣΕ.

Τα ύψη ονομάζονται υπό όρους,εάν επιλεγεί οποιαδήποτε άλλη επίπεδη επιφάνεια ως σημείο εκκίνησης για τον υπολογισμό των υψών. Στο Σχ. 2,5 τμήματα πετονιάς Αχ Και Vv - ύψη ​​σημείων υπό όρους ΕΝΑΚαι ΣΕ.

Αποδεκτό στη Ρωσία Σύστημα ύψους της Βαλτικής.Τα απόλυτα ύψη υπολογίζονται από την επίπεδη επιφάνεια. Η αριθμητική τιμή του ύψους ονομάζεται συνήθως σημάδι.Για παράδειγμα, αν το ύψος ενός σημείου ΕΝΑίσο με H ΕΝΑ= 15.378 m, τότε λέμε ότι το υψόμετρο του σημείου είναι 15.378 m.

Η διαφορά ύψους δύο σημείων ονομάζεται υπερβαίνει. Άρα, υπερβαίνοντας το σημείο ΣΕπάνω από το σημείο ΕΝΑισοδυναμεί

η ΑΒ = H ΣΕ  H ΕΝΑ .

Γνωρίζοντας το ύψος του σημείου ΕΝΑ, για τον προσδιορισμό του ύψους ενός σημείου ΣΕη υπέρβαση μετριέται στο έδαφος η ΑΒ. Ύψος σημείου ΣΕυπολογίζεται με τον τύπο

H ΣΕ = H ΕΝΑ + η ΑΒ .

Η μέτρηση των υψών και ο μετέπειτα υπολογισμός των υψών των σημείων ονομάζεται ισοπέδωση.

Το απόλυτο ύψος ενός σημείου πρέπει να διακρίνεται από αυτό γεωδαιτικήύψος, δηλαδή το ύψος που μετράται από την επιφάνεια του ελλειψοειδούς της γης (βλ. ενότητα 2.2). Το γεωδαιτικό ύψος διαφέρει από το απόλυτο ύψος κατά την ποσότητα της απόκλισης της επιφάνειας του γεωειδούς από την ελλειψοειδή επιφάνεια.

Τι είναι το GEOID;

Δεν ξέρω:
Αλήθεια πιστεύεις ότι η Γη είναι μπάλα; Αναρωτιέμαι γιατί βρήκαν τον όρο «γεωειδές» για το σχήμα της Γης;

Η ισχυρότερη βαρύτητα είναι σε περιοχές με κίτρινο χρώμα, η πιο αδύναμη στις μπλε περιοχές. Το ανάγλυφο του γεωειδούς ενισχύεται σκόπιμα - για μεγαλύτερη σαφήνεια, οι διαφορές στα ύψη πολλαπλασιάζονται κατά 10 χιλιάδες φορές.

Δεν ξέρω:
Γιατί βρήκαν το δικό τους όνομα για το σχήμα της Γης - γεωειδές, αν οι αποκλίσεις του σχήματος της Γης από τη σφαίρα είναι τόσο μικρές (κατά τη γνώμη σας) που μπορούν να παραμεληθούν;
Με το σχήμα της Γης, εννοώ την επιφάνεια που περιορίζει τον όγκο της Γης.

Πολλοί πιστεύουν ότι αυτή η εικόνα δείχνει το ανάγλυφο του πλανήτη.
Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια. Αυτό είναι το γεωειδές.

Δεν ξέρω:
Κάτι νέο. Εξηγώ. Εάν το γεωειδές δεν είναι μια επιφάνεια που περιορίζει τον όγκο της Γης, τότε τι είναι κατά τη γνώμη σας;

Το γεωειδές (κυριολεκτικά «κάτι σαν τη Γη») είναι ένα γεωμετρικό σώμα που αντανακλά τις ιδιότητες του δυναμικού βαρύτητας στη Γη (κοντά στην επιφάνεια της γης.

Δεν είναι κάθε άτομο που δεν είναι τοπογράφος, τοπογράφος ή γεωλόγος μπορεί να καταλάβει τι σημαίνουν αυτοί οι περίπλοκοι όροι.

Ας προσπαθήσουμε λοιπόν να το εξηγήσουμε πιο απλά.

Ένα γεωειδές είναι μια φιγούρα πολύπλοκου σχήματος που σχηματίζεται από την επιφάνεια της στάθμης του νερού του Παγκόσμιου Ωκεανού και συνεχίζεται κάτω από τις ηπείρους. Αυτή η επιφάνεια είναι κάθετη (κανονική) στο διάνυσμα της βαρύτητας σε όλα τα σημεία. Η πετονιά κατευθύνεται κάθετα στην επιφάνεια του γεωειδούς και όχι στο κέντρο της Γης! Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πυκνότητα της Γης είναι άνισα κατανεμημένη.

Είναι δηλαδή μια φανταστική φιγούρα που δεν υπάρχει στην πραγματικότητα.

Το γεωειδές δεν είναι το ανάγλυφο της επιφάνειας της Γης. Μπορεί να φανεί ότι στα Ιμαλάια υπάρχει μείωση της ισόπεδης επιφάνειας στο γεωειδές, αν και όσον αφορά το ανάγλυφο αυτά είναι τα υψηλότερα βουνά στη Γη.

Και αυτό που εννοούσε ο Dunno ήταν η ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΚΑΙ ΥΓΡΩΝ Κοχυλιών ΤΗΣ ΓΗΣ.

Έτσι μοιάζει η Γη από το Διάστημα.

Αυτή η αναπαράσταση του πλανήτη μας είναι κατάλληλη για προβλήματα στα οποία η ακρίβεια των υπολογισμών δεν υπερβαίνει το 0,5%. Στην πραγματικότητα, η Γη δεν είναι μια τέλεια σφαίρα. Λόγω της καθημερινής περιστροφής, είναι πεπλατυσμένο στους πόλους. Τα ύψη των ηπείρων είναι διαφορετικά. Οι παλιρροϊκές παραμορφώσεις παραμορφώνουν επίσης το σχήμα της επιφάνειας. Στη γεωδαισία και την αστροναυτική, ένα ελλειψοειδές περιστροφής ή ένα γεωειδές επιλέγεται συνήθως για να περιγράψει τη μορφή της Γης. Ένα σύστημα αστρονομικών συντεταγμένων συνδέεται με το γεωειδές και ένα σύστημα γεωδαιτικών συντεταγμένων συνδέεται με το ελλειψοειδές της περιστροφής.

Όλα όσα έχουμε εξετάσει μέχρι στιγμής σχετίζονται με τη στερεή και υγρή επιφάνεια του πλανήτη.

Όμως, στη Γη υπάρχει επίσης ένα αέριο κέλυφος του πλανήτη, που ονομάζεται ατμόσφαιρα.

Επιπλέον, η ατμόσφαιρα δεν έχει ξεκάθαρα όρια με το διάστημα.

Η γραμμή Κάρμαν είναι ένα υψόμετρο πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, το οποίο είναι συμβατικά αποδεκτό ως το όριο μεταξύ της ατμόσφαιρας της Γης και του διαστήματος.
Σύμφωνα με τον ορισμό της Fédération Aéronautique Internationale (FAI), η γραμμή Karman βρίσκεται σε υψόμετρο 100 km πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας.
Το ύψος πήρε το όνομά του από τον Theodore von Karman, έναν Αμερικανό επιστήμονα ουγγρικής καταγωγής. Ήταν ο πρώτος που διαπίστωσε ότι σε αυτό το ύψος η ατμόσφαιρα γίνεται τόσο σπάνια που η αεροναυπηγική καθίσταται αδύνατη, καθώς η ταχύτητα του αεροσκάφους που απαιτείται για να δημιουργήσει επαρκή ανύψωση γίνεται μεγαλύτερη από την πρώτη κοσμική ταχύτητα, και επομένως, για να επιτευχθούν μεγαλύτερα ύψη είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσει τα μέσα της αστροναυτικής.
Η ατμόσφαιρα της Γης συνεχίζει πέρα ​​από τη γραμμή Κάρμαν. Το εξωτερικό μέρος της ατμόσφαιρας της γης, η εξώσφαιρα, εκτείνεται σε υψόμετρο 10 χιλιάδων χιλιομέτρων ή περισσότερο· σε αυτό το υψόμετρο, η ατμόσφαιρα αποτελείται κυρίως από άτομα υδρογόνου που είναι ικανά να φύγουν από την ατμόσφαιρα.
Η επίτευξη της γραμμής Karman ήταν η πρώτη προϋπόθεση για τη λήψη του βραβείου Ansari X, καθώς αυτό είναι η βάση για την αναγνώριση της πτήσης ως διαστημικής πτήσης.

Η Γη είναι ο μεγαλύτερος από τους εσωτερικούς πλανήτες και ο πιο ογκώδης. Όταν παρατηρείται απευθείας στο έδαφος, η επιφάνεια της Γης φαίνεται επίπεδη. Έτσι θεωρούνταν στα αρχαία χρόνια. Χρειάστηκε πολύς χρόνος και προσπάθεια στην ανθρωπότητα για να βεβαιωθεί ότι η Γη είναι σφαιρική. Πότε και ποιος το κατάλαβε για πρώτη φορά είναι άγνωστο ακριβώς· αναμφίβολα, ήταν πολύ καιρό πριν.

Η έννοια της σφαιρικότητας της Γης.Μέχρι τον 5ο αιώνα π.Χ. η ιδέα του σχήματος της Γης βασίστηκε στην αισθητηριακή αντίληψη: θεωρήθηκε επίπεδη, σε σχήμα δίσκου, που περιβαλλόταν από τον μυθικό ποταμό Ωκεανό. Τον 4ο αιώνα. ΠΡΟ ΧΡΙΣΤΟΥ. Οι Πυθαγόρειοι δημιούργησαν το δόγμα της σφαιρικότητας της Γης. Δεν προήλθε από πειραματικές παρατηρήσεις, αλλά βασίστηκε στη λογική: η Γη, ως τέλειο σώμα, πρέπει επίσης να έχει ένα «τέλειο» σχήμα - σφαιρικό. Η ιδέα του σφαιρικού σχήματος της Γης δεν εφαρμόστηκε αμέσως.

Παρήχθησαν αφού ο Αριστοτέλης (IV αι. π.Χ.) απέδειξε ότι η Γη είναι σφαίρα. Ο Ερατοσθένης (3ος αιώνας π.Χ.) υπολόγισε τις διαστάσεις του, φτάνοντας εκπληκτικά κοντά στο πραγματικό μήκος του μεγάλου κύκλου - περίπου 40.000 χλμ. Προχώρησε από το γεγονός ότι την ημέρα του θερινού ηλιοστασίου στην πόλη Σιένα (τώρα Azucene, Αίγυπτος) , ο Ήλιος, όντας στο ζενίθ, αντανακλάται σε βαθιά πηγάδια. Στην Αλεξάνδρεια (790 χλμ. βόρεια της Συήνης), αυτή τη στιγμή οι ακτίνες του ήλιου δεν πέφτουν κατακόρυφα, αλλά σε γωνία 7 περίπου 12 "(η γωνία προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας ένα σκαφίδι). Ο Ερατοσθένης θεώρησε την απόσταση μεταξύ Αλεξάνδρειας και Συήνης ως μέρος του τόξου της περιφέρειας της γης, που είναι ίσο με 790 km, και προσδιόρισε το μήκος του τόξου να είναι 1° - 107 km, και στη συνέχεια προσδιόρισε με τι ισούνται όλες οι 360°, δηλαδή πήρε 39500 km

Η έννοια της σφαιρικής Γης έφερε επανάσταση στην κοσμοθεωρία της ιδέας του διαστήματος και είχε μεγάλη σημασία στην ανάπτυξη της φυσικής επιστήμης και της φιλοσοφίας.

1. Ένα σφαιρικό σχήμα με ελάχιστο όγκο συγκεντρώνει τη μέγιστη μάζα της ύλης. Η ουσία του πλανήτη συμπιέζεται, ένας κεντρικός πυρήνας και μέσα σχηματίζονται κοχύλια. Η δομή του κελύφους της Γης είναι μια από τις πιο θεμελιώδεις ιδιότητες της. Μέσα στο σώμα της Γης κυριαρχούν οι βαρυτικές δυνάμεις και στην ατμόσφαιρα κυριαρχούν οι δυνάμεις συνοχής.

2. Οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν στη σφαιρική επιφάνεια σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη, σε διαφορετικές γωνίες (Εικ. 1.3). Αυτό δημιουργεί ένα σφαιρικό θερμικό πεδίο της Γης - η ποσότητα της θερμότητας από τον ισημερινό στους πόλους μειώνεται, σχηματίζονται θερμικές ζώνες - θερμές, δύο μέτριες και δύο ψυχρές. Η κατανομή της θερμότητας στην επιφάνεια της γης είναι η κύρια αιτία σχηματισμού κλίματος.

Το σφαιρικό σχήμα του πλανήτη καθορίζει τη συνεχή διαίρεση του σε φωτισμένα μισά ημέρας και άφωτα νυχτερινά μισά. Μαζί με την περιστροφή γύρω από τον άξονα, αυτό καθορίζει τον ημερήσιο ρυθμό του θερμικού καθεστώτος του γεωγραφικού κελύφους.

Η Γη είναι ένα σφαιροειδές.Οι μορφές των πλανητών δημιουργούνται από τη δράση δυνάμεων δύο ειδών:

α) η βαρύτητα, η οποία σχηματίζει ένα σφαιρικό σχήμα (στη Γη, οι βαρυτικές δυνάμεις είναι εκατοντάδες φορές μεγαλύτερες από την πρόσφυση του χάλυβα· σε μικρά ουράνια σώματα, όπως οι αστεροειδείς, δρουν δυνάμεις πρόσφυσης, επομένως αυτά τα σώματα δεν έχουν σφαιρικό σχήμα).

β) φυγόκεντρο από αξονική περιστροφή, που προκαλούν πολική συμπίεση (όγκωμα) και καθορίζουν το σφαιροειδές σχήμα.

Ρύζι. 1.3. Γωνίες των ακτίνων του ήλιου στην μπάλα
επιφάνεια του εδάφους

Η φυγόκεντρος δύναμη έδωσε στη Γη το σχήμα ενός ελλειψοειδούς περιστροφής, η επιφάνεια του οποίου είναι πιο κοντά στο κέντρο της Γης στους πόλους και πιο μακριά από αυτό στον ισημερινό, όπως η επιφάνεια των δακτυλίων που συμπιέζονται κατά την περιστροφή.

Η απόκλιση του ελλειψοειδούς από τη σφαίρα είναι μικρή - μόνο 21,5 km στους πόλους (Εικ. 1.4). Για διεργασίες που συμβαίνουν στο γεωγραφικό περίβλημα, κατανομή θερμότητας, κίνηση των μαζών αέρα, εγκατάσταση φυτών και ζώων, αυτό δεν έχει σημασία.

Ρύζι. 1.4. Σχήμα του ελλειψοειδούς της Γης. Rn – 6356,8 km; Re – 6378,3 km; Re – Rn = 6378,2– 6356,8 = 21,5 km

Αλλά η σφαιρική παραμόρφωση αντανακλάται στην τεκτονική του φλοιού της γης και, κατά συνέπεια, στην τοπογραφία.

Πίσω στο 1754, ο I. Kant μίλησε για την παλιρροιακή τριβή που επιβραδύνει την περιστροφή της Γης. Αργότερα αποδείχθηκε ότι κατά τη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου (από την Αρχαία), η ημέρα επιμηκύνονταν κατά περίπου 4 ώρες. Υπάρχει μια κοσμική επιβράδυνση στην αξονική περιστροφή της Γης. Σε ένα δισεκατομμύριο χρόνια, η διάρκεια της ημέρας θα αυξηθεί σε 31 ώρες. Η πολική κοιλότητα της Γης ανακαλύφθηκε τον 17ο αιώνα. Το 1672, ένα ρολόι μεταφέρθηκε από το Παρίσι στην Κοέννα, το εκκρεμές του οποίου είχε τέτοιο μήκος που στο Παρίσι η περίοδος αιώρησης ήταν ίση με ένα δευτερόλεπτο. Κοντά στον ισημερινό, τα ρολόγια άρχισαν να υποχωρούν κατά 2 λεπτά την ημέρα και το εκκρεμές έπρεπε να μικρύνει κατά 2 mm. Ο Νεύτωνας εξήγησε αυτό το φαινόμενο με τη μείωση της βαρύτητας στα ισημερινά γεωγραφικά πλάτη σε σύγκριση με τον μέσο όρο, η οποία προκαλείται από τη συμπίεση της Γης από τους πόλους και την ανάκληση κατά μήκος του ισημερινού.

Γεωδαιτικές εργασίες που πραγματοποιήθηκαν υπό την ηγεσία του Φ.Ν. Ο Krasovsky έδειξε ότι η ιδέα του σχήματος της Γης ως σφαιροειδούς δεν είναι αρκετή. Οι ισημερινοί ημιάξονες ή ακτίνες του σφαιροειδούς της γης δεν είναι οι ίδιοι.

Οι άμπωτες και οι ροές παρατηρούνται όχι μόνο στη θάλασσα, αλλά και στην ξηρά. Στην περιοχή της Μόσχας, για παράδειγμα, η επιφάνεια της γης ανεβαίνει και πέφτει κατά περίπου 1040 cm δύο φορές την ημέρα, αλλά δεν το νιώθουμε αυτό.

Η γη είναι ένα γεωειδές.Εκτός από τις βαρυτικές δυνάμεις, το σχήμα της Γης καθορίζεται και από την κατανομή των βαρέων και σχετικά ελαφρών πετρωμάτων στο σώμα της, αφού η τιμή της βαρύτητας συνδέεται με την πυκνότητά τους. Σε μέρη όπου συσσωρεύονται βαριά πετρώματα, η επιφάνεια της φιγούρας πρέπει να υποχωρεί προς το κέντρο του πλανήτη και όπου συσσωρεύονται βράχοι χαμηλότερης πυκνότητας - από το κέντρο.

Φιγούρα πλανήτηδεν είναι η φυσική του επιφάνεια με βουνά και χαμηλές πεδιάδες που ονομάζεται? πρόκειται για μια θεωρητική - επίπεδη επιφάνεια, η οποία είναι παντού κάθετη προς την κατεύθυνση της βαρύτητας ή της βαρύτητας. Ονομάζεται γεωειδές (που κυριολεκτικά σημαίνει το σχήμα της Γης)· το σχήμα της Γης δεν συμπίπτει με κανένα μαθηματικό σχήμα και είναι καθαρά ατομικό.

Τα τελευταία χρόνια, ανακαλύφθηκε ότι η Γη έχει ελαφρώς σχήμα αχλαδιού: στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη του νότιου ημισφαιρίου, η επιφάνεια του γεωειδούς είναι ελαφρώς (20 m) υψηλότερη από τη σφαιροειδή. Στον ισημερινό συμπίπτουν, στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ημισφαιρίου το γεωειδές είναι χαμηλότερο από το σφαιροειδές. Ο Βόρειος Πόλος ανυψώνεται κατά 15 μ., ο Νότιος Πόλος χαμηλώνει κατά 20 μ. Και όλη η Ανταρκτική είναι 30 μέτρα κάτω από το ελλειψοειδές.

Κοντά στη Βιβλιοθήκη της Αλεξάνδρειας, κατά τη θέση του Ήλιου πάνω από τη Σιένα στο ζενίθ της, μπόρεσε να μετρήσει το μήκος του μεσημβρινού της Γης και να υπολογίσει την ακτίνα της Γης. Ήταν ο Νεύτωνας που έδειξε πρώτος ότι το σχήμα της Γης πρέπει να είναι διαφορετικό από αυτό μιας σφαίρας.

Είναι γνωστό ότι ο πλανήτης σχηματίστηκε υπό την επίδραση δύο δυνάμεων - της δύναμης της αμοιβαίας έλξης των σωματιδίων του και της φυγόκεντρης δύναμης που προκύπτει από την περιστροφή του πλανήτη γύρω από τον άξονά του. Η βαρύτητα είναι το αποτέλεσμα αυτών των δύο δυνάμεων. Ο βαθμός συμπίεσης εξαρτάται από τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής: όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται το σώμα, τόσο περισσότερο ισοπεδώνεται στους πόλους.

Ρύζι. 2.1. Περιστροφή της Γης

Η έννοια του σχήματος της Γης μπορεί να ερμηνευτεί διαφορετικά ανάλογα με τις απαιτήσεις που επιβάλλονται στην ακρίβεια επίλυσης ορισμένων προβλημάτων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η Γη μπορεί να ληφθεί ως επίπεδο, σε άλλες - ως μπάλα, σε άλλες - ως διαξονικό ελλειψοειδές περιστροφής με χαμηλή πολική συμπίεση, σε τέταρτα - ως τριαξονικό ελλειψοειδές.

Ρύζι. 2.2. Φυσική επιφάνεια της Γης ( θέα από το διάστημα)

Η γη αποτελεί περίπου το ένα τρίτο της συνολικής επιφάνειας της Γης. Ανεβαίνει πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας κατά μέσο όρο 900 - 950 μ. Σε σύγκριση με την ακτίνα της Γης (R = 6371 km), αυτή είναι μια πολύ μικρή τιμή. Δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας της Γης καταλαμβάνεται από θάλασσες και ωκεανούς, το σχήμα της Γης μπορεί να ληφθεί ως μια επίπεδη επιφάνεια που συμπίπτει με την αδιατάρακτη επιφάνεια του Παγκόσμιου Ωκεανού και συνεχίζεται νοητικά κάτω από τις ηπείρους. επιστήμονας Λίστα, αυτό το σχήμα ονομάστηκε γεωειδές .
Μια φιγούρα που οριοθετείται από μια επίπεδη επιφάνεια που συμπίπτει με την επιφάνεια του νερού του Παγκόσμιου Ωκεανού σε ήρεμη κατάσταση, διανοητικά συνεχιζόμενη κάτω από τις ηπείρους, ονομάζεταιγεωειδές .
Ο Παγκόσμιος Ωκεανός αναφέρεται στις επιφάνειες των θαλασσών και των ωκεανών που συνδέονται μεταξύ τους.
Η επιφάνεια του γεωειδούς είναι κάθετη στη γραμμή του βάθρου σε όλα τα σημεία.
Το σχήμα του γεωειδούς εξαρτάται από την κατανομή των μαζών και των πυκνοτήτων στο σώμα της Γης. Δεν έχει ακριβή μαθηματική έκφραση και είναι πρακτικά απροσδιόριστο και επομένως στις γεωδαιτικές μετρήσεις αντί για το γεωειδές χρησιμοποιείται η προσέγγισή του -οιονεί γεωειδές. Ημιγεωειδές, σε αντίθεση με το γεωειδές, προσδιορίζεται μοναδικά από τα αποτελέσματα των μετρήσεων, συμπίπτει με το γεωειδές στην επικράτεια του Παγκόσμιου Ωκεανού και είναι πολύ κοντά στο γεωειδές στην ξηρά, αποκλίνοντας μόνο μερικά εκατοστά σε επίπεδο έδαφος και όχι περισσότερο από 2 μέτρα σε ψηλά βουνά.
Για να μελετήσετε το σχήμα του πλανήτη μας, προσδιορίστε πρώτα το σχήμα και τις διαστάσεις ενός συγκεκριμένου μοντέλου, η επιφάνεια του οποίου είναι σχετικά καλά μελετημένη γεωμετρικά και χαρακτηρίζει πλήρως το σχήμα και τις διαστάσεις της Γης. Στη συνέχεια, λαμβάνοντας αυτό το υπό όρους σχήμα ως το αρχικό, τα ύψη των σημείων προσδιορίζονται σε σχέση με αυτό. Για την επίλυση πολλών προβλημάτων γεωδαισίας, λαμβάνεται το μοντέλο της Γης Ελλειψοειδές της επανάστασης (σφαιροειδές).

Η κατεύθυνση της γραμμής του βάθους και η φορά της κανονικής (κάθετης) προς την επιφάνεια του ελλειψοειδούς σε σημεία της επιφάνειας της γης δεν συμπίπτουν και σχηματίζουν γωνία ε , που ονομάζεται απόκλιση της γραμμής του αυλού . Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στο γεγονός ότι η πυκνότητα των μαζών στο σώμα της Γης δεν είναι η ίδια και η γραμμή του κυλίνδρου αποκλίνει προς τις πυκνότερες μάζες. Κατά μέσο όρο, η τιμή του είναι 3 - 4", και σε σημεία ανωμαλιών φτάνει τα δεκάδες δευτερόλεπτα. Η πραγματική στάθμη της θάλασσας σε διάφορες περιοχές της Γης θα αποκλίνει περισσότερο από 100 μέτρα από το ιδανικό ελλειψοειδές.

Ρύζι. 2.3. Η σχέση μεταξύ των επιφανειών του γεωειδούς και του ελλειψοειδούς της γης.
1) ο παγκόσμιος ωκεανός. 2) ελλειψοειδές της γης. 3) υδραυλικές γραμμές? 4) το σώμα της Γης. 5) γεωειδές

Για να προσδιοριστεί το μέγεθος του ελλειψοειδούς της γης στην ξηρά, πραγματοποιήθηκαν ειδικές μετρήσεις βαθμών (προσδιορίστηκε η απόσταση κατά μήκος ενός τόξου μεσημβρινού 1º). Κατά τη διάρκεια ενάμιση αιώνα (από το 1800 έως το 1940), ελήφθησαν διάφορα μεγέθη του ελλειψοειδούς της γης (ελλειψοειδή του Delembert (d'Alembert), Bessel, Hayford, Clark, Krasovsky, κ.λπ.).
Το ελλειψοειδές του Delembert έχει μόνο ιστορική σημασία ως βάση για την καθιέρωση του μετρικού συστήματος μέτρων (στην επιφάνεια του ελλειψοειδούς του Delembert, μια απόσταση 1 μέτρου ισούται με το ένα δέκα εκατομμυριοστό της απόστασης από τον πόλο στον ισημερινό).
Το ελλειψοειδές Clark χρησιμοποιείται στις ΗΠΑ, τη Λατινική Αμερική, την Κεντρική Αμερική και άλλες χώρες. Στην Ευρώπη χρησιμοποιείται το ελλειψοειδές Hayford. Συνιστήθηκε επίσης ως διεθνής, αλλά οι παράμετροι αυτού του ελλειψοειδούς λήφθηκαν από μετρήσεις που έγιναν μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες και, επιπλέον, περιέχουν μεγάλα σφάλματα.
Μέχρι το 1942 χρησιμοποιήθηκε στη χώρα μας το ελλειψοειδές Bessel. Το 1946, οι διαστάσεις του ελλειψοειδούς γης του Krasovsky εγκρίθηκαν για γεωδαιτικές εργασίες στο έδαφος της Σοβιετικής Ένωσης και εξακολουθούν να ισχύουν στο έδαφος της Ουκρανίας.
Το ελλειψοειδές, το οποίο χρησιμοποιείται από μια δεδομένη κατάσταση, ή μια ξεχωριστή ομάδα καταστάσεων, για την εκτέλεση γεωδαιτικών εργασιών και την προβολή σημείων στη φυσική επιφάνεια της Γης στην επιφάνειά της ονομάζεται ελλειψοειδές αναφοράς. Το ελλειψοειδές αναφοράς χρησιμεύει ως βοηθητική μαθηματική επιφάνεια στην οποία οδηγούνται τα αποτελέσματα των γεωδαιτικών μετρήσεων στην επιφάνεια της γης. Το πιο επιτυχημένο μαθηματικό μοντέλο της Γης για την επικράτειά μας με τη μορφή ελλειψοειδούς αναφοράς προτάθηκε από τον καθ. F. N. Krasovsky. Το σύστημα γεωδαιτικών συντεταγμένων Pulkovo-1942 (SK-42), το οποίο χρησιμοποιήθηκε στην Ουκρανία για τη δημιουργία τοπογραφικών χαρτών από το 1946 έως το 2007, βασίζεται σε αυτό το ελλειψοειδές.

Διαστάσεις του ελλειψοειδούς της γης σύμφωνα με τον Krasovsky

Ημιμικρός άξονας (πολική ακτίνα)
Ημικύριος άξονας (ισημερινή ακτίνα)
Μέση ακτίνα της Γης ως σφαίρα
Πολική συμπίεση (αναλογία διαφοράς ημιαξόνων προς ημι-κύριο άξονα)
επιφάνεια της γης	510083058 km²
Μήκος μεσημβρινού
Μήκος Ισημερινού
Μήκος τόξου 1° κατά μήκος του μεσημβρινού σε γεωγραφικό πλάτος 0°
Μήκος τόξου 1° κατά μήκος του μεσημβρινού σε γεωγραφικό πλάτος 45°
Μήκος τόξου 1° κατά μήκος του μεσημβρινού σε γεωγραφικό πλάτος 90°

Κατά την εισαγωγή του συστήματος συντεταγμένων Pulkovo και του συστήματος ύψους της Βαλτικής, το Συμβούλιο Υπουργών της ΕΣΣΔ ανέθεσε στο Γενικό Επιτελείο των Ενόπλων Δυνάμεων της ΕΣΣΔ και στην Κύρια Διεύθυνση Γεωδαισίας και Χαρτογραφίας υπό το Συμβούλιο Υπουργών της ΕΣΣΔ τον εκ νέου υπολογισμό του τριγωνισμού και ισοπέδωση του δικτύου σε ένα ενιαίο σύστημα συντεταγμένων και υψών, που ολοκληρώθηκε πριν από το 1946, και τους υποχρέωσε να ολοκληρώσουν το έργο αυτό μέσα σε μια περίοδο 5 ετών. Ο έλεγχος της επανέκδοσης των τοπογραφικών χαρτών ανατέθηκε στο Γενικό Επιτελείο των Ενόπλων Δυνάμεων της ΕΣΣΔ και των ναυτικών χαρτών στο Κεντρικό Αρχηγείο των Ναυτικών Δυνάμεων.
Την 1η Ιανουαρίου 2007, α USK-2000 - Ουκρανικό σύστημα συντεταγμένων αντί για SK-42. Η πρακτική αξία του νέου συστήματος συντεταγμένων είναι η ικανότητα αποτελεσματικής χρήσης παγκόσμιων δορυφορικών συστημάτων πλοήγησης στην τοπογραφική και γεωδαιτική παραγωγή, τα οποία έχουν πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους.
Ο συγγραφέας αυτού του εγχειριδίου δεν έχει πληροφορίες ότι στην Ουκρανία οι συντεταγμένες του SK-42 υπολογίστηκαν εκ νέου σε USK-2000 και δημοσιεύτηκαν νέοι τοπογραφικοί χάρτες. Σε εκπαιδευτικούς τοπογραφικούς χάρτες που εκδόθηκαν το 2010 από την Κρατική Ερευνητική και Παραγωγική Επιχείρηση «Χαρτογραφία», η επιγραφή «Σύστημα Συντεταγμένων 1942» παραμένει ακόμα στην επάνω αριστερή γωνία.
Το σύστημα συντεταγμένων του 1963 (SK-63) ήταν παράγωγο του προηγούμενου συστήματος συντεταγμένων κατάστασης του 1942 και είχε ορισμένες παραμέτρους σύνδεσης με αυτό. Για να εξασφαλιστεί η μυστικότητα, τα πραγματικά δεδομένα παραμορφώθηκαν τεχνητά στο SK-63. Με την έλευση της ισχυρής τεχνολογίας υπολογιστών για τον προσδιορισμό υψηλής ακρίβειας των παραμέτρων επικοινωνίας μεταξύ διαφορετικών συστημάτων συντεταγμένων, αυτό το σύστημα συντεταγμένων έχασε το νόημά του στις αρχές της δεκαετίας του '80. Να σημειωθεί ότι το SK-63 ακυρώθηκε με απόφαση του Υπουργικού Συμβουλίου της ΕΣΣΔ τον Μάρτιο του 1989. Αλλά στη συνέχεια, δεδομένου του μεγάλου όγκου συσσωρευμένων γεωχωρικών δεδομένων και χαρτογραφικών υλικών (συμπεριλαμβανομένων των αποτελεσμάτων των εργασιών διαχείρισης γης κατά την ΕΣΣΔ), η περίοδος χρήσης του παρατάθηκε μέχρι να μεταφερθούν όλα τα δεδομένα στο τρέχον σύστημα συντεταγμένων κατάστασης.
Για τη δορυφορική πλοήγηση χρησιμοποιείται το τρισδιάστατο σύστημα συντεταγμένων WGS 84 (World Geodetic System 1984). Σε αντίθεση με τα τοπικά συστήματα, είναι ένα ενιαίο σύστημα για ολόκληρο τον πλανήτη. Το WGS 84 καθορίζει συντεταγμένες σε σχέση με το κέντρο μάζας της Γης, το σφάλμα είναι μικρότερο από 2 εκ. Στο WGS 84, ο πρώτος μεσημβρινός θεωρείται ο Μεσημβρινός Αναφοράς IERS. Βρίσκεται 5,31″ ανατολικά του μεσημβρινού του Γκρίνουιτς. Η βάση είναι ένα σφαιροειδές με μεγαλύτερη ακτίνα - 6.378.137 m (ισημερινή) και μια μικρότερη - 6.356.752,3142 m (πολική). Διαφέρει από το γεωειδές κατά λιγότερο από 200 m.
Τα δομικά χαρακτηριστικά του σχήματος της Γης λαμβάνονται πλήρως υπόψη στη μαθηματική επεξεργασία γεωδαιτικών μετρήσεων υψηλής ακρίβειας και στη δημιουργία κρατικών γεωδαιτικών δικτύων αναφοράς. Λόγω της μικρότητας της συμπίεσης (ο λόγος της διαφοράς μεταξύ του κύριου και του ισημερινού ημιάξονα ( ΕΝΑ) του ελλειψοειδούς της γης και του πολικού ημιμικρού άξονα ( σι) στον ημι-κύριο άξονα [ α-β]/σι) ≈ 1:300) κατά την επίλυση πολλών προβλημάτων, το σχήμα της Γης μπορεί να ληφθεί με αρκετή ακρίβεια για πρακτικούς σκοπούς σφαίρα , ίσο σε όγκο με το ελλειψοειδές της γης . Η ακτίνα μιας τέτοιας σφαίρας για το ελλειψοειδές Krasovsky είναι R = 6371,11 km.

2.2. ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΡΑΜΜΕΣ ΚΑΙ ΕΠΙΠΕΔΑ ΤΟΥ ΕΛΛΗΨΕΙΔΙΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ

Κατά τον προσδιορισμό της θέσης των σημείων στην επιφάνεια της Γης και στην επιφάνεια του γήινου ελλειψοειδούς, χρησιμοποιούνται ορισμένες γραμμές και επίπεδα.
Είναι γνωστό ότι τα σημεία τομής του άξονα περιστροφής του ελλειψοειδούς της γης με την επιφάνειά του είναι πόλοι, ένας από τους οποίους ονομάζεται Βόρειος Rs, και το άλλο - Νότια Ryu(Εικ. 2.4).

Ρύζι. 2.4. Οι κύριες γραμμές και τα επίπεδα του ελλειψοειδούς της γης

Τμήματα του ελλειψοειδούς της γης από επίπεδα κάθετα στον δευτερεύοντα άξονά του σχηματίζουν ένα ίχνος με τη μορφή κύκλων, οι οποίοι ονομάζονται παράλληλα. Οι παράλληλοι έχουν ακτίνες διαφορετικών μεγεθών. Όσο πιο κοντά είναι οι παράλληλες στο κέντρο του ελλειψοειδούς, τόσο μεγαλύτερες είναι οι ακτίνες τους. Η παράλληλη με τη μεγαλύτερη ακτίνα ίση με τον ημι-κύριο άξονα του ελλειψοειδούς της γης ονομάζεται ισημερινός . Το επίπεδο του ισημερινού διέρχεται από το κέντρο του ελλειψοειδούς της γης και το χωρίζει σε δύο ίσα μέρη: το βόρειο και το νότιο ημισφαίριο.
Η καμπυλότητα της επιφάνειας του ελλειψοειδούς είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό. Χαρακτηρίζεται από τις ακτίνες καμπυλότητας του μεσημβρινού τμήματος και του τμήματος του πρώτου κατακόρυφου, που ονομάζονται κύρια τμήματα
Τμήματα της επιφάνειας του ελλειψοειδούς της γης από επίπεδα που διέρχονται από τον δευτερεύοντα άξονά του (άξονας περιστροφής) σχηματίζουν ένα ίχνος με τη μορφή ελλείψεων, τα οποία ονομάζονται μεσημβρινά τμήματα .
Στο Σχ. 2,4 ευθεία CO", κάθετο στο επίπεδο της εφαπτομένης QC"στο σημείο επαφής ΜΕ, που ονομάζεται κανονικός στην επιφάνεια του ελλειψοειδούς σε αυτό το σημείο. Κάθε κάθετο στην επιφάνεια του ελλειψοειδούς βρίσκεται πάντα στο μεσημβρινό επίπεδο και επομένως τέμνει τον άξονα περιστροφής του ελλειψοειδούς. Οι κανονικές σε σημεία που βρίσκονται στην ίδια παράλληλη τέμνουν τον δευτερεύοντα άξονα (άξονα περιστροφής) στο ίδιο σημείο. Κανονικές σε σημεία που βρίσκονται σε διαφορετικές παράλληλες τέμνονται με τον άξονα περιστροφής σε διαφορετικά σημεία. Η κανονική σε ένα σημείο που βρίσκεται στον ισημερινό βρίσκεται στο ισημερινό επίπεδο και η κανονική στο σημείο του πόλου συμπίπτει με τον άξονα περιστροφής του ελλειψοειδούς.
Το αεροπλάνο που διέρχεται από την κανονική ονομάζεται κανονικό αεροπλάνο , και το ίχνος από το τμήμα του ελλειψοειδούς από αυτό το επίπεδο είναι κανονικός διατομή . Ένας άπειρος αριθμός κανονικών τμημάτων μπορεί να σχεδιαστεί σε οποιοδήποτε σημείο στην επιφάνεια ενός ελλειψοειδούς. Ο μεσημβρινός και ο ισημερινός είναι ειδικές περιπτώσεις κανονικών τομών σε ένα δεδομένο σημείο του ελλειψοειδούς.
Κανονικό επίπεδο κάθετο στο επίπεδο του μεσημβρινού σε ένα δεδομένο σημείο ΜΕ, που ονομάζεται επίπεδο της πρώτης κατακόρυφου , και το ίχνος κατά μήκος του οποίου τέμνει την επιφάνεια του ελλειψοειδούς είναι ένα τμήμα της πρώτης κατακόρυφου (Εικ. 2.4).
Η σχετική θέση του μεσημβρινού και κάθε κανονικού τμήματος που διέρχεται από το σημείο ΜΕ(Εικ. 2.5) σε δεδομένο μεσημβρινό, προσδιορίζεται στην επιφάνεια του ελλειψοειδούς από τη γωνία ΕΝΑ, που σχηματίζεται από τον μεσημβρινό ενός δεδομένου σημείου ΜΕκαι κανονικό τμήμα.

Ρύζι. 2.5. Κανονικό τμήμα

Αυτή η γωνία ονομάζεται γεωδαιτικό αζιμούθιο κανονικό τμήμα. Μετράται από τη βόρεια κατεύθυνση του μεσημβρινού δεξιόστροφα από 0 έως 360°.
Αν πάρουμε τη Γη ως μπάλα, τότε το κανονικό σε οποιοδήποτε σημείο της επιφάνειας της μπάλας θα περάσει από το κέντρο της μπάλας και οποιοδήποτε κανονικό επίπεδο σχηματίζει ένα ίχνος στην επιφάνεια της μπάλας με τη μορφή κύκλου. , που ονομάζεται μεγάλος κύκλος.

2.3. ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΤΟΥ ΣΧΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΤΗΣ ΓΗΣ

Οι ακόλουθες μέθοδοι χρησιμοποιήθηκαν για τον προσδιορισμό του σχήματος και του μεγέθους της Γης:

Αστρονομική - γεωδαιτική μέθοδος

Ο προσδιορισμός του σχήματος και του μεγέθους της Γης βασίζεται στη χρήση μετρήσεων βαθμών, η ουσία των οποίων συνοψίζεται στον προσδιορισμό της γραμμικής τιμής μιας μοίρας του τόξου του μεσημβρινού και παραλλήλου σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη. Ωστόσο, οι άμεσες γραμμικές μετρήσεις σημαντικής έκτασης στην επιφάνεια της γης είναι δύσκολες· η ανομοιομορφία της μειώνει σημαντικά την ακρίβεια της εργασίας.
Μέθοδος τριγωνοποίησης. Η υψηλή ακρίβεια στη μέτρηση μεγάλων αποστάσεων εξασφαλίζεται με τη χρήση της μεθόδου τριγωνοποίησης, που αναπτύχθηκε τον 17ο αιώνα. Ο Ολλανδός επιστήμονας W. Snellius (1580 - 1626).
Οι εργασίες τριγωνοποίησης για τον προσδιορισμό των τόξων των μεσημβρινών και των παραλλήλων πραγματοποιήθηκαν από επιστήμονες από διαφορετικές χώρες. Πίσω στον 18ο αιώνα. διαπιστώθηκε ότι μία μοίρα τόξου του μεσημβρινού στον πόλο είναι μακρύτερο από τον ισημερινό. Τέτοιες παράμετροι είναι τυπικές για ένα ελλειψοειδές συμπιεσμένο στους πόλους. Αυτό επιβεβαίωσε την υπόθεση του I. Newton ότι η Γη, σύμφωνα με τους νόμους της υδροδυναμικής, θα έπρεπε να έχει το σχήμα ενός ελλειψοειδούς περιστροφής, ισοπεδωμένο στους πόλους.

Γεωφυσική (βαρυμετρική) μέθοδος

Βασίζεται στη μέτρηση μεγεθών που χαρακτηρίζουν το πεδίο βαρύτητας της γης και την κατανομή τους στην επιφάνεια της γης. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα νερά των θαλασσών και των ωκεανών, όπου δηλαδή οι δυνατότητες της αστρονομικής-γεωδαιτικής μεθόδου είναι περιορισμένες. Τα δεδομένα από μετρήσεις του βαρυτικού δυναμικού που έγιναν στην επιφάνεια του πλανήτη καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό της συμπίεσης της Γης με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι με την αστρονομική-γεωδαιτική μέθοδο.
Οι βαρυμετρικές παρατηρήσεις ξεκίνησαν το 1743 από τον Γάλλο επιστήμονα A. Clairaut (1713 - 1765). Υπέθεσε ότι η επιφάνεια της Γης έχει τη μορφή σφαιροειδούς, δηλαδή τη μορφή που θα έπαιρνε η Γη αν βρισκόταν σε κατάσταση υδροστατικής ισορροπίας υπό την επίδραση μόνο των δυνάμεων αμοιβαίας βαρύτητας των σωματιδίων της και της φυγόκεντρης δύναμη περιστροφής γύρω από σταθερό άξονα. Ο A. Clairaut πρότεινε επίσης ότι το σώμα της Γης αποτελείται από σφαιροειδή στρώματα με κοινό κέντρο, η πυκνότητα των οποίων αυξάνεται προς το κέντρο.

Μέθοδος χώρου

Η ανάπτυξη της διαστημικής μεθόδου και η μελέτη της Γης συνδέεται με την εξερεύνηση του εξωτερικού διαστήματος, η οποία ξεκίνησε με την εκτόξευση του σοβιετικού τεχνητού δορυφόρου Γης (AES) τον Οκτώβριο του 1957. Η Γεωδαισία αντιμετώπισε νέα καθήκοντα σχετικά με την ταχεία ανάπτυξη της αστροναυτικής. Αυτά περιλαμβάνουν την παρακολούθηση δορυφόρων σε τροχιά και τον προσδιορισμό των χωρικών συντεταγμένων τους σε μια δεδομένη χρονική στιγμή. Οι εντοπισμένες αποκλίσεις των πραγματικών δορυφορικών τροχιών από τις προυπολογισμένες, που προκαλούνται από την άνιση κατανομή των μαζών στον φλοιό της γης, καθιστούν δυνατή την αποσαφήνιση της ιδέας του βαρυτικού πεδίου της Γης και, ως εκ τούτου, του σχήματός του.

Ερωτήσεις και εργασίες για αυτοέλεγχο

Για ποιους σκοπούς χρησιμοποιούνται δεδομένα για το σχήμα και το μέγεθος της Γης;

Με ποια σημάδια προσδιόρισαν οι αρχαίοι άνθρωποι ότι η Γη έχει σφαιρικό σχήμα;

Ποιο σχήμα ονομάζεται γεωειδές;

Ποιο σχήμα ονομάζεται ελλειψοειδές;

Ποιο σχήμα ονομάζεται ελλειψοειδές αναφοράς;

Ποια είναι τα στοιχεία και οι διαστάσεις του ελλειψοειδούς του Krasovsky;

Ονομάστε τις κύριες γραμμές και τα επίπεδα του ελλειψοειδούς της γης.

Ποιες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του σχήματος και του μεγέθους της Γης;

Δώστε μια σύντομη περιγραφή κάθε μεθόδου.