Gjeoid i tokës. Çfarë është një gjeoid? Përkufizimi i gjeoidit

Rrotullimi i Tokës rreth boshtit të saj krijon një forcë centrifugale: sa më afër ekuatorit, aq më i fortë materiali i planetit tonë tërhiqet "nga jashtë".

Gjatë miliona viteve, rrotullimi i Tokës rreth boshtit të saj ka ndryshuar formën e saj - si një pikë uji fluturuese. Në vitin 1924, Unioni Ndërkombëtar Gjeodezik dhe Gjeofizik vendosi që forma e planetit tonë të përshkruhet më saktë nga një sipërfaqe gjeometrike simetrike - elipsoidi ndërkombëtar.

Megjithatë, dihet prej disa vitesh që e vërteta është larg të qenit elipsoidal. Këtë e dëshmojnë të dhënat satelitore që siguruan imazhe më të sakta të sipërfaqes së saj.

Gjeoidi i tokës është si një pikë uji

Për shkak se zonat e zgjatura e bëjnë të vështirë përcaktimin e saktë të formës së saj, shkencëtarët kanë zhvilluar një model teorik të një Toke të mbuluar plotësisht me ujë bazuar në nivelin mesatar të detit. Sipërfaqja e një trupi të tillë, si ajo e ujit, është e lëmuar dhe uniforme. U quajt gjeoidi i tokës.

Mjaft e çuditshme, edhe një trup i tillë abstrakt ka një formë mjaft komplekse - me zgjatime dhe depresione me një amplitudë deri në 100 m. Për shembull, jugu është në një vrimë qindra metra dhe Indonezia është në një tumë 75 m të lartë; në mes të Oqeanit Paqësor ka një tjetër zgjatje - 100 m mbi sipërfaqen përreth.

Shkencëtarët po studiojnë në detaje strukturën dhe përbërjen e bërthamës, në veçanti heterogjenitetin e saj gravitacional, i cili mund të shfaqet nga jashtë. Dihet që masa e kores së tokës shpërndahet në mënyrë të pabarabartë, kjo ndikon edhe në forcën e gravitetit. Në disa vende, për shembull nën oqeane, trashësia e kores është vetëm disa kilometra, por nën vargmalet malore është shumë më e madhe.

Në disa zona shkëmbinjtë janë të rëndë (dendësi të lartë), ndërsa në të tjera janë shumë më të lehtë. Në tokë, graviteti është mbi mesataren. Është këtu që gjeoidi i tokës formon depresione, dhe në zonën e oqeanit - zgjatime.

Në një përafrim të parë, toka mund të konsiderohet një sferë. Në përafrimin e dytë, Toka merret si një elipsoid i revolucionit; në disa studime konsiderohet si një elipsoid biaksial. gjeoid- një trup i pranuar si një figurë teorike e Tokës, i kufizuar nga sipërfaqja e oqeaneve në gjendjen e tyre të qetë, vazhdoi nën kontinente.Për shkak të shpërndarjes së pabarabartë të masave në koren e tokës, gjeoidi ka një formë të parregullt gjeometrike, dhe sipërfaqja nuk mund të shprehet matematikisht, gjë që është e nevojshme për zgjidhjen e problemeve gjeodezike. Gjatë zgjidhjes së problemeve gjeodezike, gjeoidi zëvendësohet me sipërfaqe gjeometrikisht të rregullta afër tij. Pra, për llogaritjet e përafërta, Toka merret si një sferë me një rreze prej 6371 km. Një elipsoid i afrohet më shumë formës së një gjeoidi - një figurë e marrë nga rrotullimi i një elipsi (Fig. 2.1) rreth boshtit të tij të vogël. Dimensionet e elipsoidit të tokës karakterizohen nga parametrat bazë të mëposhtëm: a- boshti gjysëm i madh, b boshti gjysmëminor,   ngjeshja polare dhe e– ekscentriciteti i parë i elipsit të meridianit, ku dhe.

Bëhet një dallim midis një elipsoidi të zakonshëm tokësor dhe një elipsoid referues.

Qendra elipsoid i zakonshëm i tokës i vendosur në qendër të masës së Tokës, boshti i rrotullimit është në një linjë me boshtin mesatar të rrotullimit të Tokës dhe përmasat merren të tilla që të sigurojnë afërsinë më të madhe të sipërfaqes së elipsoidit me sipërfaqen gjeoidale. Elipsoidi global përdoret në zgjidhjen e problemeve globale gjeodezike, dhe në veçanti, në përpunimin e matjeve satelitore. Aktualisht, dy elipsoidë globalë përdoren gjerësisht: PZ-90 (Parametrat e Tokës 1990, Rusi) dhe WGS-84 (Sistemi Botëror Gjeodez 1984, SHBA).

Elipsoid i referencës- një elipsoid i adoptuar për punë gjeodezike në një vend të caktuar. Sistemi i koordinatave i miratuar në vend shoqërohet me elipsoidin e referencës. Parametrat e elipsoidit të referencës zgjidhen nën kushtin e përafrimit më të mirë të një pjese të caktuar të sipërfaqes së Tokës. Në këtë rast, qendrat e elipsoidit dhe Tokës nuk janë të rreshtuara.

Në Rusi, që nga viti 1946, është përdorur elipsoidi i referencës elipsoidi i Krasovsky me parametra: A= 6,378,245 m, a = 1/298,3.

2. Sistemet e koordinatave në gjeodezi. Lartësitë absolute dhe relative.

Sistemet e koordinatave të përdorura në gjeodezi

Për të përcaktuar pozicionin e pikave në gjeodezi përdoren koordinatat hapësinore drejtkëndëshe, gjeodezike dhe drejtkëndore të sheshta.

Koordinatat hapësinore drejtkëndore. Origjina e sistemit të koordinatave ndodhet në qendër O elipsoidi i tokës (Fig. 2.2).

Boshti Z drejtuar përgjatë boshtit të rrotullimit të elipsoidit në veri. Boshti X shtrihet në kryqëzimin e rrafshit ekuatorial me Meridianin Kryesor të Greenwich. Boshti Y drejtuar pingul me boshtet Z Dhe X në Lindje.

Koordinatat gjeodezike. Koordinatat gjeodezike të një pike janë gjerësia, gjatësia dhe lartësia e saj (Fig. 2.2).

Gjerësia gjeodezike pikëM quhet kënd NË, i formuar nga normalja në sipërfaqe e elipsoidit që kalon nëpër një pikë të caktuar dhe rrafshin ekuatorial.

Gjerësia gjeografike matet nga ekuatori në veri dhe në jug nga 0 në 90 dhe quhet veri ose jug. Gjerësia veriore konsiderohet pozitive, dhe gjerësia jugore negative.

Planet seksionale të një elipsoidi që kalon nëpër bosht OZ, quhen meridianet gjeodezike.

Gjatësia gjeodezike pikë M quhet kënd dihedral L, i formuar nga rrafshet e meridianit gjeodezik fillestar (Greenwich) dhe meridianit gjeodezik të një pike të caktuar.

Gjatësia gjeografike matet nga meridiani kryesor në rangun nga 0 në 360 në lindje, ose nga 0 në 180 në lindje (pozitive) dhe nga 0 në 180 në perëndim (negativ).

Lartësia e pikës gjeodezike Mështë lartësia e saj N mbi sipërfaqen e elipsoidit të tokës.

Koordinatat gjeodezike dhe koordinatat drejtkëndore hapësinore lidhen me formulat

X =(N+H) cos B cos L, Y=(N+H) cos B mëkat L, Z=[(1  e 2 )N+H] mëkat B,

Ku eEkscentriciteti i parë i elipsit të meridianit dhe N  rrezja e lakimit të vertikalës së parë. Ku N= a/ (1e 2 mëkat 2 B) 1/2. Koordinatat drejtkëndore gjeodezike dhe hapësinore të pikave përcaktohen duke përdorur matjet satelitore, si dhe duke i lidhur ato me matje gjeodezike me pikat me koordinata të njohura. Vini re se, së bashku me gjeodezikën, ka edhe gjerësi dhe gjatësi astronomike. Gjerësia gjeografike astronomikeky është këndi i bërë nga një vijë plumbash në një pikë të caktuar me rrafshin e ekuatorit. Gjatësia gjeografike astronomike – këndi ndërmjet rrafsheve të meridianit të Grinuiçit dhe meridianit astronomik që kalon nëpër vijën e plumbit në një pikë të caktuar. Koordinatat astronomike përcaktohen në tokë nga vëzhgimet astronomike.Koordinatat astronomike ndryshojnë nga koordinatat gjeodezike sepse drejtimet e vijave të plumbave nuk përkojnë me drejtimet e normaleve në sipërfaqen e elipsoidit. Këndi ndërmjet drejtimit të normales në sipërfaqen e elipsoidit dhe vijës së plumbit në një pikë të caktuar të sipërfaqes së tokës quhet devijimi i vijës së plumbit.

Një përgjithësim i koordinatave gjeodezike dhe astronomike është termi - koordinatat gjeografike.

Koordinatat e planit drejtkëndor. Për të zgjidhur problemet e gjeodezisë inxhinierike, ato kalojnë nga koordinatat hapësinore dhe gjeodezike në ato më të thjeshta - koordinatat e sheshta, të cilat bëjnë të mundur përshkrimin e terrenit në një aeroplan dhe përcaktimin e pozicionit të pikave duke përdorur dy koordinata. X Dhe në.

Meqenëse sipërfaqja konvekse e Tokës nuk mund të përshkruhet në një aeroplan pa shtrembërim, futja e koordinatave të sheshta është e mundur vetëm në zona të kufizuara ku shtrembërimet janë aq të vogla sa mund të neglizhohen. Në Rusi, është miratuar një sistem i koordinatave drejtkëndëshe, baza e të cilit është projeksioni cilindrik tërthor Gaussian barabrinjës. Sipërfaqja e një elipsoidi përshkruhet në një plan në pjesë të quajtura zona. Zonat janë trekëndësha sferikë, të kufizuar nga meridianët dhe që shtrihen nga poli verior në jug (Fig. 2.3). Madhësia e zonës në gjatësi është 6. Meridiani qendror i secilës zonë quhet meridian boshtor. Zonat numërohen nga Greenwich në lindje.

Gjatësia e meridianit boshtor të zonës me numër N është e barabartë me:

 0 = 6 N  3 .

Meridiani boshtor i zonës dhe ekuatori paraqiten në rrafsh me vija të drejta (Fig. 2.4). Meridiani boshtor merret si bosht i abshisave x, dhe ekuatori është prapa boshtit të ordinatave y. Kryqëzimi i tyre (pika O) shërben si origjina e koordinatave për këtë zonë.

Për të shmangur vlerat negative të ordinatave, koordinatat e kryqëzimit merren të jenë x 0 = 0, y 0 = 500 km, që është e barabartë me zhvendosjen e boshtit X 500 km në perëndim.

Kështu që me koordinatat drejtkëndore të një pike mund të gjykohet se në cilën zonë ndodhet, sipas ordinatës y numri i zonës së koordinatave caktohet në të majtë.

Le të, për shembull, koordinatat e një pike A kanë formën:

x A = 6,276,427 m, y A= 12,428,566 m

Këto koordinata tregojnë se pika A ndodhet në një distancë prej 6276427 m nga ekuatori, në pjesën perëndimore ( y 500 km) të zonës së koordinatave të 12-të, në një distancë prej 500000  428566 = 71434 m nga meridiani boshtor. Për koordinatat hapësinore drejtkëndëshe, gjeodezike dhe drejtkëndore të sheshta në Rusi, është miratuar një sistem i unifikuar koordinativ SK-95, i fiksuar në tokë nga pikat e rrjetit shtetëror gjeodezik dhe i ndërtuar sipas matjeve satelitore dhe tokësore që nga viti 1995.

Sistemet e lartësisë

Lartësitë në gjeodezinë inxhinierike llogariten nga një nga sipërfaqet e nivelit. Lartësia e pikës quajmë distancën përgjatë vijës së plumbit nga një pikë në një sipërfaqe të niveluar, e marrë si fillim i llogaritjes së lartësive.

Lartësitë janë absolute, nëse maten nga sipërfaqja e nivelit kryesor, pra nga sipërfaqja gjeoid. Në Fig. 2.5 segmente plumbash Ahh Dhe Vv- lartësitë absolute të pikave A Dhe NË.

Lartësitë quhen të kushtëzuara, nëse si pikënisje për llogaritjen e lartësive zgjidhet ndonjë sipërfaqe tjetër e niveluar. Në Fig. 2.5 segmente plumbash Ahh Dhe Vv - lartësitë e kushtëzuara të pikave A Dhe NË.

Pranuar në Rusi Sistemi Baltik i lartësisë. Lartësitë absolute llogariten nga sipërfaqja e nivelit. Zakonisht quhet vlera numerike e lartësisë shenjë. Për shembull, nëse lartësia e një pike A e barabartë me H A= 15.378 m, atëherë themi se lartësia e pikës është 15.378 m.

Diferenca në lartësi prej dy pikash quhet tejkaluar. Pra, duke e tejkaluar pikën NË mbi pikë A barazohet

h AB = H NË  H A .

Njohja e lartësisë së një pike A, për të përcaktuar lartësinë e një pike NË tejkalimi matet në tokë h AB. Lartësia e pikës NË llogaritur me formulë

H NË = H A + h AB .

Matja e lartësive dhe llogaritja e mëvonshme e lartësive të pikave quhet nivelim.

Lartësia absolute e një pike duhet të dallohet nga ajo gjeodezike lartësia, domethënë lartësia e matur nga sipërfaqja e elipsoidit të tokës (shih seksionin 2.2). Lartësia gjeodezike ndryshon nga lartësia absolute nga sasia e devijimit të sipërfaqes gjeoidale nga sipërfaqja elipsoidale.

Çfarë është GEOID?

Nuk e di:
A mendoni vërtet se Toka është një top? Pyes veten pse ata dolën me termin "gjeoid" për formën e Tokës?

Graviteti më i fortë është në zonat me ngjyrë të verdhë, më i dobët në zonat blu. Relievi i gjeoidit është rritur qëllimisht - për qartësi më të madhe, ndryshimet në lartësi shumëzohen me 10 mijë herë.

Nuk e di:
Pse ata dolën me emrin e tyre për formën e Tokës - gjeoid, nëse devijimet e formës së Tokës nga sfera janë aq të vogla (sipas mendimit tuaj) sa mund të neglizhohen?
Me formën e Tokës, nënkuptoj sipërfaqen që kufizon vëllimin e Tokës.

Shumë njerëz mendojnë se kjo foto tregon relievin e globit.
Por kjo nuk është e vërtetë. Ky është gjeoid.

Nuk e di:
Diçka e re. Shpjegoni. Nëse gjeoidi nuk është një sipërfaqe që kufizon vëllimin e Tokës, atëherë çfarë është sipas mendimit tuaj?

Gjeoid (fjalë për fjalë "diçka si Toka") është një trup gjeometrik që pasqyron vetitë e potencialit të gravitetit në Tokë (afër sipërfaqes së tokës.

Jo çdo person që nuk është topograf, topograf ose gjeolog do të jetë në gjendje të kuptojë se çfarë kuptimi kanë këto terma të ndërlikuar.

Pra, le të përpiqemi ta shpjegojmë më thjeshtë.

Një gjeoid është një figurë me formë komplekse e formuar nga sipërfaqja e nivelit të ujit të Oqeanit Botëror, e vazhduar nën kontinente. Kjo sipërfaqe është pingul (normale) me vektorin e gravitetit në të gjitha pikat. Linja e plumbit drejtohet pingul me sipërfaqen e gjeoidit, dhe jo në qendër të Tokës! Kjo për faktin se dendësia e Tokës shpërndahet në mënyrë të pabarabartë.

Domethënë është një figurë imagjinare që nuk ekziston në realitet.

Gjeoidi nuk është relievi i sipërfaqes së Tokës. Mund të shihet se në Himalajet ka një rënie të sipërfaqes së nivelit në gjeoid, megjithëse për nga relievi këto janë malet më të larta në Tokë.

Dhe ajo që donte të thoshte Dunno ishte SIPËRFAQJA E GODAVE TË NGURTA DHE TË LËNGËT TË TOKËS.

Kështu duket Toka nga Hapësira.

Ky përfaqësim i planetit tonë është i përshtatshëm për problemet në të cilat saktësia e llogaritjeve nuk kalon 0.5%. Në realitet, Toka nuk është një sferë e përsosur. Për shkak të rrotullimit të përditshëm, është rrafshuar në pole; lartësitë e kontinenteve janë të ndryshme; deformimet e baticës shtrembërojnë gjithashtu formën e sipërfaqes. Në gjeodezi dhe astronautikë, zakonisht zgjidhet një elipsoid i rrotullimit ose një gjeoid për të përshkruar figurën e Tokës. Një sistem i koordinatave astronomike është i lidhur me gjeoidin, dhe një sistem i koordinatave gjeodezike shoqërohet me elipsoidin e revolucionit.

Gjithçka që kemi shqyrtuar deri më tani lidhet me sipërfaqen e ngurtë dhe të lëngët të planetit.

Por, në Tokë ekziston edhe një guaskë e gaztë e planetit, e quajtur atmosferë.

Për më tepër, atmosfera nuk ka një kufi të qartë me hapësirën e jashtme.

Linja Karman është një lartësi mbi nivelin e detit, e cila pranohet në mënyrë konvencionale si kufiri midis atmosferës së Tokës dhe hapësirës.
Sipas përcaktimit të Fédération Aéronautique Internationale (FAI), linja Karman ndodhet në një lartësi prej 100 km mbi nivelin e detit.
Lartësia u emërua pas Theodore von Karman, një shkencëtar amerikan me origjinë hungareze. Ai ishte i pari që përcaktoi se afërsisht në këtë lartësi atmosfera bëhet aq e rrallë saqë aeronautika bëhet e pamundur, pasi shpejtësia e avionit që kërkohet për të krijuar ngritje të mjaftueshme bëhet më e madhe se shpejtësia e parë kozmike, dhe për këtë arsye, për të arritur lartësi më të mëdha është e nevojshme. për të përdorur mjetet e astronautikës.
Atmosfera e Tokës vazhdon përtej vijës Karman. Pjesa e jashtme e atmosferës së tokës, ekzosfera, shtrihet në një lartësi prej 10 mijë km ose më shumë; në këtë lartësi, atmosfera përbëhet kryesisht nga atome hidrogjeni që janë në gjendje të largohen nga atmosfera.
Arritja e linjës Karman ishte kushti i parë për marrjen e çmimit Ansari X, pasi kjo është baza për njohjen e fluturimit si fluturim në hapësirë.

Toka është më i madhi nga planetët e brendshëm dhe më masivi. Kur vërehet drejtpërdrejt në tokë, sipërfaqja e Tokës duket e sheshtë. Kështu konsiderohej në kohët e lashta. Njerëzimit iu deshën shumë kohë dhe përpjekje për t'u siguruar që Toka të ishte sferike. Kur dhe kush e kuptoi për herë të parë këtë nuk dihet saktësisht; padyshim, ishte shumë kohë më parë.

Kuptimi i sfericitetit të Tokës. Deri në shekullin e 5-të para Krishtit. Ideja e formës së Tokës bazohej në perceptimin ndijor: ajo konsiderohej e sheshtë, në formë disku, e rrethuar nga lumi mitik i Oqeanit. Në shek. para Krishtit. Pitagorianët krijuan doktrinën e sfericitetit të Tokës. Ai nuk rrjedh nga vëzhgimet eksperimentale, por bazohej në logjikë: Toka, si një trup i përsosur, duhet të ketë gjithashtu një formë "perfekte" - sferike. Ideja e formës sferike të Tokës nuk u mbajt menjëherë.

Ato u prodhuan pasi Aristoteli (shekulli IV para Krishtit) vërtetoi se Toka është një sferë. Eratosthenes (shek. III p.e.s.) llogariti dimensionet e tij, duke marrë çuditërisht afër gjatësisë aktuale të rrethit të madh - rreth 40 000 km. Ai u nis nga fakti se në ditën e solsticit veror në qytetin e Sienës (tani Azucene, Egjipt) , Dielli, duke qenë në zenit, reflektohet në puse të thella. Në Aleksandri (790 km në veri të Sienës), në këtë kohë rrezet e diellit nuk bien vertikalisht, por në një kënd prej 7 rreth 12 "(këndi u përcaktua duke përdorur një scaphis). Eratosthenes e konsideroi distancën midis Aleksandrisë dhe Syenës si pjesë të harkut të perimetrit të tokës, i cili është i barabartë me 790 km, dhe përcaktoi gjatësinë e harkut të jetë 1° - 107 km, dhe më pas përcaktoi se me çfarë janë të barabarta të gjitha 360°, d.m.th. mori 39500 km

Koncepti i një Toke sferike revolucionarizoi botëkuptimin e idesë së hapësirës dhe kishte një rëndësi të madhe në zhvillimin e shkencës natyrore dhe filozofisë.

1. Një figurë sferike me një vëllim minimal përqendron masën maksimale të materies. Substanca e planetit është e ngjeshur, një bërthamë qendrore dhe predha formohen brenda. Struktura e guaskës së Tokës është një nga vetitë e saj më themelore. Brenda trupit të Tokës dominojnë forcat gravitacionale dhe në atmosferë dominojnë forcat e kohezionit.

2. Rrezet e diellit bien në sipërfaqen sferike në gjerësi të ndryshme gjeografike, në kënde të ndryshme (Fig. 1.3). Kjo krijon një fushë termike sferike të Tokës - sasia e nxehtësisë nga ekuatori në pole zvogëlohet, formohen zona termike - të nxehta, dy të moderuara dhe dy të ftohta. Shpërndarja e nxehtësisë në sipërfaqen e tokës është arsyeja kryesore për formimin e klimës.

Forma sferike e planetit përcakton ndarjen e tij të vazhdueshme në gjysma të ndriçuara të ditës dhe të pandritura të natës. Së bashku me rrotullimin rreth boshtit, kjo përcakton ritmin ditor të regjimit termik të guaskës gjeografike.

Toka është një sferoid. Shifrat e planetëve krijohen nga veprimi i forcave të dy llojeve:

a) graviteti, i cili formon një formë sferike (në Tokë, forcat gravitacionale janë qindra herë më të mëdha se ngjitja e çelikut; në trupat e vegjël qiellorë, si asteroidët, veprojnë forcat ngjitëse, pra këta trupa nuk kanë formë sferike);

b) centrifugale nga rrotullimi boshtor, të cilat shkaktojnë ngjeshje polare (shfaqje) dhe përcaktojnë formën sferoide.

Oriz. 1.3. Këndet e rrezeve të diellit në top
sipërfaqen e tokës

Forca centrifugale i dha Tokës formën e një elipsoidi revolucioni, sipërfaqja e të cilit është më afër qendrës së Tokës në pole dhe më larg nga ajo në ekuator, si sipërfaqja e unazave që ngjeshen gjatë rrotullimit.

Devijimi i elipsoidit nga topi është i vogël - vetëm 21.5 km në pole (Fig. 1.4). Për proceset që ndodhin në mbështjellësin gjeografik, shpërndarjen e nxehtësisë, lëvizjen e masave ajrore, vendosjen e bimëve dhe kafshëve, kjo nuk ka rëndësi.

Oriz. 1.4. Forma e elipsoidit të Tokës. Rn – 6356,8 km; Re – 6378,3 km; Re – Rn = 6378,2– 6356,8 = 21,5 km

Por deformimi sferik reflektohet në tektonikën e kores së tokës dhe, rrjedhimisht, në topografinë.

Në vitin 1754, I. Kant foli për fërkimin e baticës që ngadalëson rrotullimin e Tokës. Më vonë u vërtetua se gjatë kohës gjeologjike (që nga arkeani), dita zgjatej me rreth 4 orë. Ka një ngadalësim laik në rrotullimin boshtor të Tokës. Në një miliard vjet, kohëzgjatja e ditës do të rritet në 31 orë. Shtrirja polare e Tokës u zbulua në shekullin e 17-të. Në 1672, një orë u transportua nga Parisi në Coenna, lavjerrësi i së cilës kishte një gjatësi të tillë që në Paris periudha e lëkundjes ishte e barabartë me një sekondë. Pranë ekuatorit, orët filluan të bien mbrapa me 2 minuta në ditë, dhe lavjerrësi duhej të shkurtohej me 2 mm. Njutoni e shpjegoi këtë fenomen me një ulje të gravitetit në gjerësi gjeografike ekuatoriale në krahasim me mesataren, e cila shkaktohet nga ngjeshja e Tokës nga polet dhe tërheqja përgjatë ekuatorit.

Puna gjeodezike e kryer nën udhëheqjen e F.N. Krasovsky tregoi se ideja e formës së Tokës si sferoid nuk është e mjaftueshme. Gjysmë boshtet ose rrezet ekuatoriale të sferoidit të tokës nuk janë të njëjta.

Zbaticat dhe flukset vërehen jo vetëm në det, por edhe në tokë. Në rajonin e Moskës, për shembull, sipërfaqja e tokës ngrihet dhe bie me rreth 1040 cm dy herë në ditë, por ne nuk e ndjejmë këtë.

Toka është një gjeoid. Përveç forcave gravitacionale, figura e Tokës përcaktohet edhe nga shpërndarja e shkëmbinjve të rëndë dhe relativisht të lehtë në trupin e saj, pasi vlera e gravitetit lidhet me dendësinë e tyre. Në vendet ku grumbullohen shkëmbinj të rëndë, sipërfaqja e figurës duhet të tërhiqet drejt qendrës së planetit, dhe ku grumbullohen shkëmbinj me densitet më të ulët - nga qendra.

Figura e planetit nuk quhet sipërfaqja e saj fizike me male dhe fusha të ulëta; kjo është një sipërfaqe teorike - e niveluar, e cila është kudo pingul me drejtimin e gravitetit ose plumbit. Quhet gjeoid (që fjalë për fjalë do të thotë forma e Tokës); forma e Tokës nuk përkon me asnjë figurë matematikore dhe është thjesht individuale.

Vitet e fundit, është zbuluar se Toka është paksa në formë dardhe: në gjerësinë e mesme të hemisferës jugore, sipërfaqja e gjeoidit është pak (20 m) më e lartë se sferoidi. Në ekuator ato përkojnë, në gjerësitë e mesme të hemisferës veriore gjeoidi është më i ulët se sferoidi. Poli i Veriut është ngritur për 15 m, Poli i Jugut është ulur me 20 m Dhe e gjithë Antarktida është 30 m poshtë elipsoidit.

Pranë Bibliotekës së Aleksandrisë, gjatë pozicionit të Diellit mbi Sienën në zenitin e tij, ai ishte në gjendje të matë gjatësinë e meridianit të Tokës dhe të llogarisë rrezen e Tokës. Ishte Njutoni i pari që tregoi se forma e Tokës duhet të ishte e ndryshme nga ajo e një sfere.

Dihet se planeti u formua nën ndikimin e dy forcave - forcës së tërheqjes së ndërsjellë të grimcave të tij dhe forcës centrifugale që lind nga rrotullimi i planetit rreth boshtit të tij. Graviteti është rezultat i këtyre dy forcave. Shkalla e ngjeshjes varet nga shpejtësia këndore e rrotullimit: sa më shpejt të rrotullohet trupi, aq më shumë rrafshohet në pole.

Oriz. 2.1. Rrotullimi i Tokës

Koncepti i figurës së Tokës mund të interpretohet ndryshe në varësi të kërkesave të vendosura për saktësinë e zgjidhjes së problemeve të caktuara. Në disa raste, Toka mund të merret si një aeroplan, në të tjera - si një top, në të tjera - si një elipsoid biaksial i rrotullimit me ngjeshje të ulët polare, në të katërtat - si një elipsoid treaksial.

Oriz. 2.2. Sipërfaqja fizike e Tokës ( pamje nga hapësira)

Toka përbën afërsisht një të tretën e sipërfaqes totale të Tokës. Ngrihet mbi nivelin e detit mesatarisht 900 - 950 m Krahasuar me rrezen e Tokës (R = 6371 km), kjo është një vlerë shumë e vogël. Meqenëse pjesa më e madhe e sipërfaqes së Tokës është e zënë nga detet dhe oqeanet, forma e Tokës mund të merret si një sipërfaqe e niveluar që përkon me sipërfaqen e patrazuar të Oqeanit Botëror dhe vazhdon mendërisht nën kontinente.Me sugjerimin e gjermanit shkencëtari Listing, kjo shifër u quajt gjeoid .
Një figurë e kufizuar nga një sipërfaqe e niveluar që përkon me sipërfaqen e ujit të Oqeanit Botëror në një gjendje të qetë, të vazhduar mendërisht nën kontinente, quhet gjeoid .
Oqeani Botëror i referohet sipërfaqeve të deteve dhe oqeaneve të lidhura me njëri-tjetrin.
Sipërfaqja e gjeoidit është pingul me vijën e plumbit në të gjitha pikat.
Forma e gjeoidit varet nga shpërndarja e masave dhe dendësisë në trupin e Tokës. Ai nuk ka një shprehje të saktë matematikore dhe është praktikisht i papërcaktueshëm, prandaj në matjet gjeodezike, në vend të gjeoidit, përdoret përafrimi i tij - një kuazi gjeoid. Kuazigjeoid, ndryshe nga gjeoidi, përcaktohet në mënyrë unike nga rezultatet e matjeve, përkon me gjeoidin në territorin e Oqeanit Botëror dhe është shumë afër gjeoidit në tokë, duke devijuar vetëm disa centimetra në terren të sheshtë dhe jo më shumë se 2 metra në malet e larta.
Për të studiuar figurën e planetit tonë, fillimisht përcaktoni formën dhe dimensionet e një modeli të caktuar, sipërfaqja e të cilit është studiuar relativisht mirë gjeometrikisht dhe karakterizon më plotësisht formën dhe dimensionet e Tokës. Pastaj, duke marrë këtë figurë të kushtëzuar si origjinale, lartësitë e pikave përcaktohen në lidhje me të. Për zgjidhjen e shumë problemeve të gjeodezisë është marrë modeli i Tokës Elipsoid i revolucionit (sferoid).

Drejtimi i vijës së plumbit dhe drejtimi i normales (pingulës) me sipërfaqen e elipsoidit në pikat në sipërfaqen e tokës nuk përkojnë dhe formojnë një kënd ε , thirri devijimi i vijës së plumbit . Ky fenomen është për faktin se dendësia e masave në trupin e Tokës nuk është e njëjtë dhe vija e plumbit devijon drejt masave më të dendura. Mesatarisht, vlera e tij është 3 - 4", dhe në vendet e anomalive ajo arrin dhjetëra sekonda. Niveli aktual i detit në rajone të ndryshme të Tokës do të devijojë me më shumë se 100 metra nga elipsoidi ideal.

Oriz. 2.3. Marrëdhënia midis sipërfaqeve të gjeoidit dhe elipsoidit të tokës.
1) oqeani botëror; 2) elipsoid i tokës; 3) linja plumbash; 4) trupi i Tokës; 5) gjeoid

Për të përcaktuar madhësinë e elipsoidit të tokës në tokë, u morën matje të veçanta të shkallës (u përcaktua distanca përgjatë një harku meridian prej 1º). Gjatë një shekulli e gjysmë (nga 1800 deri në 1940), u morën madhësi të ndryshme të elipsoidit të tokës (elipsoidet e Delembert (d'Alembert), Bessel, Hayford, Clark, Krasovsky, etj.).
Elipsoidi i Delembertit ka vetëm rëndësi historike si bazë për vendosjen e sistemit metrik të matjeve (në sipërfaqen e elipsoidit të Delembertit, një distancë prej 1 metër është e barabartë me një të dhjetë milionë të distancës nga poli në ekuator).
Elipsoidi Clark përdoret në SHBA, Amerikën Latine, Amerikën Qendrore dhe vende të tjera. Në Evropë përdoret elipsoidi Hayford. Ai rekomandohej edhe si ndërkombëtar, por parametrat e këtij elipsoidi janë marrë nga matjet e bëra vetëm në Shtetet e Bashkuara dhe, për më tepër, përmbajnë gabime të mëdha.
Deri në vitin 1942 në vendin tonë është përdorur elipsoidi Bessel. Në vitin 1946, dimensionet e elipsoidit tokësor të Krasovsky u miratuan për punë gjeodezike në territorin e Bashkimit Sovjetik dhe janë ende në fuqi në territorin e Ukrainës.
Elipsoidi, i cili përdoret nga një gjendje e caktuar, ose një grup i veçantë gjendjesh, për të kryer punë gjeodezike dhe për të projektuar pika në sipërfaqen fizike të Tokës në sipërfaqen e saj quhet elipsoid referues. Elipsoidi referues shërben si sipërfaqe matematikore ndihmëse në të cilën çohen rezultatet e matjeve gjeodezike në sipërfaqen e tokës. Modeli matematikor më i suksesshëm i Tokës për territorin tonë në formën e një elipsoidi referues u propozua nga prof. F. N. Krasovsky. Sistemi i koordinatave gjeodezike Pulkovo-1942 (SK-42), i cili u përdor në Ukrainë për krijimin e hartave topografike nga viti 1946 deri në 2007, bazohet në këtë elipsoid.

Dimensionet e elipsoidit të tokës sipas Krasovsky

Bosht gjysëm i vogël (rrezja polare)
Boshti gjysëm i madh (rrezja ekuatoriale)
Rrezja mesatare e Tokës e marrë si sferë
Kompresimi polar (raporti i diferencës gjysmë boshti me boshtin gjysmë të madh)
Sipërfaqja e tokës	510083058 km²
Gjatësia e meridianit
Gjatësia e ekuatorit
Gjatësia e harkut 1° përgjatë meridianit në gjerësi gjeografike 0°
Gjatësia e harkut 1° përgjatë meridianit në gjerësi gjeografike 45°
Gjatësia e harkut 1° përgjatë meridianit në gjerësi gjeografike 90°

Kur prezantoi sistemin e koordinatave Pulkovo dhe sistemin e lartësisë baltike, Këshilli i Ministrave i BRSS i besoi Shtabit të Përgjithshëm të Forcave të Armatosura të BRSS dhe Drejtorisë kryesore të Gjeodezisë dhe Hartografisë nën Këshillin e Ministrave të BRSS rillogaritjen e trekëndëshit. dhe nivelimi i rrjetit në një sistem të vetëm koordinatash dhe lartësish, i përfunduar para vitit 1946, dhe i detyroi ta përfundonin këtë punë brenda një periudhe 5-vjeçare. Kontrolli i ribotimit të hartave topografike iu besua Shtabit të Përgjithshëm të Forcave të Armatosura të BRSS, dhe hartave detare Shtabit Kryesor të Forcave Detare.
Më 1 janar 2007, a USK-2000 - Sistemi i koordinatave ukrainase në vend të SK-42. Vlera praktike e sistemit të ri të koordinatave është aftësia për të përdorur në mënyrë efektive sistemet satelitore të navigimit global në prodhimin topografik dhe gjeodezik, të cilat kanë një sërë avantazhesh në krahasim me metodat tradicionale.
Autori i këtij teksti nuk ka informacion se në Ukrainë koordinatat e SK-42 janë rillogaritur në USK-2000 dhe janë publikuar harta të reja topografike. Në hartat topografike arsimore të publikuara në vitin 2010 nga Ndërmarrja Shtetërore Kërkimore Prodhuese “Hartografia”, mbishkrimi “Sistemi i koordinatave 1942” mbetet ende në këndin e sipërm majtas.
Sistemi i koordinatave i vitit 1963 (SK-63) ishte një derivat i sistemit të mëparshëm të koordinatave shtetërore të vitit 1942 dhe kishte disa parametra të lidhjes me të. Për të siguruar sekret, të dhënat reale u shtrembëruan artificialisht në SK-63. Me ardhjen e teknologjisë së fuqishme kompjuterike për përcaktimin me saktësi të lartë të parametrave të komunikimit ndërmjet sistemeve të ndryshme të koordinatave, ky sistem koordinativ humbi kuptimin e tij në fillim të viteve '80. Duhet të theksohet se SK-63 u anulua me një vendim të Këshillit të Ministrave të BRSS në mars 1989. Por më pas, duke pasur parasysh vëllimet e mëdha të të dhënave të grumbulluara gjeohapësinore dhe materialeve hartografike (përfshirë rezultatet e punës së menaxhimit të tokës gjatë BRSS), periudha e përdorimit të saj u zgjat derisa të gjitha të dhënat të transferoheshin në sistemin aktual të koordinatave shtetërore.
Për navigimin satelitor përdoret sistemi i koordinatave tredimensionale WGS 84 (World Geodetic System 1984). Ndryshe nga sistemet lokale, ai është një sistem i vetëm për të gjithë planetin. WGS 84 përcakton koordinatat në lidhje me qendrën e masës së Tokës, gabimi është më pak se 2 cm. Në WGS 84, meridiani kryesor konsiderohet të jetë Meridiani i referencës IERS. Ndodhet 5.31″ ​​në lindje të meridianit të Greenwich. Baza është një sferoid me një rreze më të madhe - 6,378,137 m (ekuatoriale) dhe një më të vogël - 6,356,752.3142 m (polare). Ndryshon nga gjeoidi më pak se 200 m.
Karakteristikat strukturore të figurës së Tokës merren plotësisht parasysh në përpunimin matematikor të matjeve gjeodezike me precizion të lartë dhe në krijimin e rrjeteve të referencës gjeodezike shtetërore. Për shkak të vogëlsisë së ngjeshjes (raporti i diferencës midis gjysmë boshtit kryesor dhe ekuatorial ( A) e elipsoidit të tokës dhe boshtit gjysmë të vogël polar ( b) në boshtin gjysmë të madh [ a-b]/b) ≈ 1:300) kur zgjidhen shumë probleme, figura e Tokës mund të merret me saktësi të mjaftueshme për qëllime praktike sferë , të barabartë në vëllim me elipsoidin e tokës . Rrezja e një sfere të tillë për elipsoidin Krasovsky është R = 6371.11 km.

2.2. VIJAT THEMELORE DHE RRAFSHET E ELIPSOIDIT TË TOKËS

Gjatë përcaktimit të pozicionit të pikave në sipërfaqen e Tokës dhe në sipërfaqen e elipsoidit të Tokës, përdoren linja dhe plane të caktuara.
Dihet se pikat e kryqëzimit të boshtit të rrotullimit të elipsoidit të tokës me sipërfaqen e tij janë pole, njëra prej të cilave quhet Veri. Rs, dhe tjetra - Jug Ryu(Fig. 2.4).

Oriz. 2.4. Linjat dhe rrafshet kryesore të elipsoidit të tokës

Seksionet e elipsoidit të tokës nga rrafshet pingul me boshtin e tij të vogël formojnë një gjurmë në formën e rrathëve, të cilët quhen paralele. Paralelet kanë rreze me madhësi të ndryshme. Sa më afër qendrës së elipsoidit të jenë paralelet, aq më të mëdha janë rrezet e tyre. Paralelja me rrezen më të madhe të barabartë me boshtin gjysmë të madh të elipsoidit të tokës quhet ekuator . Rrafshi i ekuatorit kalon nëpër qendrën e elipsoidit të tokës dhe e ndan atë në dy pjesë të barabarta: Hemisferat Veriore dhe Jugore.
Lakimi i sipërfaqes së elipsoidit është një karakteristikë e rëndësishme. Karakterizohet nga rrezet e lakimit të seksionit të meridianit dhe seksionit të vertikales së parë, të cilat quhen seksionet kryesore.
Seksionet e sipërfaqes së elipsoidit të tokës nga aeroplanët që kalojnë nëpër boshtin e tij të vogël (boshtin e rrotullimit) formojnë një gjurmë në formën e elipseve, të cilat quhen seksione meridiane .
Në Fig. 2.4 drejt CO", pingul me planin tangjent QC" në pikën e kontaktit ME, thirri normale në sipërfaqen e elipsoidit në këtë pikë. Çdo normale në sipërfaqen e elipsoidit qëndron gjithmonë në rrafshin meridian, dhe për këtë arsye kryqëzon boshtin e rrotullimit të elipsoidit. Normalet për pikat që shtrihen në të njëjtën paralele kryqëzojnë boshtin e vogël (boshtin e rrotullimit) në të njëjtën pikë. Normalet në pikat e vendosura në paralele të ndryshme kryqëzohen me boshtin e rrotullimit në pika të ndryshme. Normalja në një pikë të vendosur në ekuator shtrihet në rrafshin ekuatorial, dhe normalja në pikën e poleve përkon me boshtin e rrotullimit të elipsoidit.
Aeroplani që kalon përmes normales quhet aeroplan normal , dhe gjurma nga seksioni i elipsoidit nga ky rrafsh është normale prerje tërthore . Një numër i pafund i seksioneve normale mund të tërhiqet përmes çdo pike në sipërfaqen e një elipsoidi. Meridiani dhe ekuatori janë raste të veçanta të seksioneve normale në një pikë të caktuar të elipsoidit.
Plani normal pingul me rrafshin meridian në një pikë të caktuar ME, thirri rrafshi i vertikales së parë , dhe gjurma përgjatë së cilës ai kryqëzon sipërfaqen e elipsoidit është një seksion i vertikalës së parë (Fig. 2.4).
Pozicioni relativ i meridianit dhe çdo seksion normal që kalon nëpër pikë ME(Fig. 2.5) në një meridian të caktuar, përcaktohet në sipërfaqen e elipsoidit nga këndi A, i formuar nga meridiani i një pike të caktuar ME dhe seksion normal.

Oriz. 2.5. Seksion normal

Ky kënd quhet azimuti gjeodezik seksion normal. Ajo matet nga drejtimi verior i meridianit në drejtim të akrepave të orës nga 0 në 360°.
Nëse e marrim Tokën si një top, atëherë normalja në çdo pikë të sipërfaqes së topit do të kalojë përmes qendrës së topit dhe çdo plan normal formon një gjurmë në sipërfaqen e topit në formën e një rrethi. , i cili quhet rreth i madh.

2.3. METODAT PËR PËRCAKTIMIN E FIGURËS DHE DIMENSIONET E TOKËS

Metodat e mëposhtme janë përdorur për të përcaktuar formën dhe madhësinë e Tokës:

Metoda astronomiko - gjeodezike

Përcaktimi i formës dhe madhësisë së Tokës bazohet në përdorimin e matjeve të shkallës, thelbi i të cilave zbret në përcaktimin e vlerës lineare të një shkalle të harkut të meridianit dhe paralelit në gjerësi të ndryshme. Sidoqoftë, matjet e drejtpërdrejta lineare në një masë të konsiderueshme në sipërfaqen e tokës janë të vështira; pabarazia e saj zvogëlon ndjeshëm saktësinë e punës.
Metoda e trekëndëshit. Saktësia e lartë në matjen e distancave të gjata sigurohet nga përdorimi i metodës së trekëndëshit, të zhvilluar në shekullin e 17-të. Shkencëtari holandez W. Snellius (1580 - 1626).
Puna trekëndore për përcaktimin e harqeve të meridianëve dhe paraleleve u krye nga shkencëtarë nga vende të ndryshme. Në shekullin e 18-të. u zbulua se një shkallë e harkut të meridianit në pol është më e gjatë se në ekuator. Parametra të tillë janë tipikë për një elipsoid të ngjeshur në pole. Kjo vërtetoi hipotezën e I. Njutonit se Toka, në përputhje me ligjet e hidrodinamikës, duhet të ketë formën e një elipsoidi rrotullimi, të rrafshuar në pole.

Gjeofizike (gravimetrike) metodë

Ai bazohet në matjen e sasive që karakterizojnë fushën e gravitetit të tokës dhe shpërndarjen e tyre në sipërfaqen e tokës. Avantazhi i kësaj metode është se mund të përdoret në ujërat e deteve dhe oqeaneve, pra aty ku aftësitë e metodës astronomiko-gjeodezike janë të kufizuara. Të dhënat nga matjet e potencialit të gravitetit të bëra në sipërfaqen e planetit bëjnë të mundur llogaritjen e ngjeshjes së Tokës me saktësi më të madhe sesa përdorimi i metodës astronomiko-gjeodezike.
Vëzhgimet gravimetrike filluan në 1743 nga shkencëtari francez A. Clairaut (1713 - 1765). Ai supozoi se sipërfaqja e Tokës ka formën e një sferoidi, domethënë figurën që do të merrte Toka nëse do të ishte në një gjendje ekuilibri hidrostatik nën ndikimin vetëm të forcave të gravitetit të ndërsjellë të grimcave të saj dhe centrifugale. forca e rrotullimit rreth një boshti konstant. A. Clairaut gjithashtu sugjeroi se trupi i Tokës përbëhet nga shtresa sferoide me një qendër të përbashkët, dendësia e të cilave rritet drejt qendrës.

Metoda e hapësirës

Zhvillimi i metodës hapësinore dhe studimi i Tokës lidhet me eksplorimin e hapësirës së jashtme, i cili filloi me lëshimin e satelitit artificial Sovjetik të Tokës (AES) në tetor 1957. Gjeodezia u përball me detyra të reja që lidhen me zhvillimin e shpejtë të astronautikës. Këto përfshijnë monitorimin e satelitëve në orbitë dhe përcaktimin e koordinatave të tyre hapësinore në një moment të caktuar kohor. Devijimet e identifikuara të orbitave reale satelitore nga ato të parallogaritura, të shkaktuara nga shpërndarja e pabarabartë e masave në koren e tokës, bëjnë të mundur sqarimin e idesë së fushës gravitacionale të Tokës dhe, si rezultat, figurës së saj.

Pyetje dhe detyra për vetëkontroll

Për çfarë qëllimesh përdoren të dhënat për formën dhe madhësinë e Tokës?

Me cilat shenja e përcaktuan njerëzit e lashtë se Toka ka një formë sferike?

Cila figurë quhet gjeoid?

Çfarë forme quhet elipsoid?

Cila figurë quhet elipsoid referues?

Cilat janë elementet dhe dimensionet e elipsoidit të Krasovsky?

Emërtoni vijat dhe rrafshet kryesore të elipsoidit të tokës.

Cilat metoda përdoren për të përcaktuar formën dhe madhësinë e Tokës?

Jepni një përshkrim të shkurtër të secilës metodë.