Геоид и земные поверхности

В XIX в. стала известна подлинная фигура Земли, имеющая вид не шара или эллипсоида, а ближе всего подходящая к трехосному кардиоиду, но не являющаяся какой-либо правильной геометрической фигурой.

Эту фигуру назвали геоидом, что в переводе означает «тело, имеющее форму Земли».

Сегодня известно, что площадь земной поверхности 510 млн км2. Из них Мировой океан занимает 71%, а суша 29% поверхности. Чтобы получить представление о форме Земли, изучают некую теоретическую уровенную поверхность Мирового океана, не принимая во внимание существующие на Земле «острова» суши, т. е. рассматривают планету как бы издалека, например с космической орбиты.

Геоид — это уровенная поверхность морей и океанов в спокойном состоянии, мысленно продолженная под материки.

Как уже говорилось, такое название для фигуры Земли предложено в 1873 г. немецким ученым И. Листингом.

Для того чтобы хорошо понять сущность именно такой фигуры, вспомним физику и допустим, что Земля не вращается, а существует неизменно со времени образования. Конечно, это был бы шар идеальная форма всех планет Солнечной системы. Но планета вращается вокруг своей оси. При этом возникает центробежная сила, направленная от центра вращения. На экваторе эта сила наибольшая по величине (скорость вращения Земли 464 м/с), на полюсах она равна 0. Кроме того, известно, что каждое тело испытывает силу притяжения Земли, направленную к ее центру.

Равнодействующая между центробежной силой и силой притяжения Земли называется силой тяжести (ускорение свободного падения 978 см/с2). По мере продвижения от полюсов к экватору сила тяжести уменьшается. На полюсе все тела тяжелее примерно на 0,5%, нежели на экваторе.

Итак, под влиянием центробежной силы частицы земного вещества перемещаются к экватору и планета приобретает сжатие, шар превращается в эллипсоид.

Какова фигура этого эллипсоида? Правильная ли она геометрически?

Допустим, что планета однородна по своему составу и все частицы, слагающие ее, имеют одинаковую плотность. Вероятно, что в этом случае все частицы расположились бы равномерно вокруг центра притяжения, и эллипсоид был бы правильным по форме.

Однако литосфера состоит из самых разных по составу горных пород, массы которых располагаются в недрах Земли неравномерно. Поэтому при вращении такое тело будет иметь неправильную форму. Эта форма поверхности определяется наличием силы тяжести в каждой точке поверхности. Достаточно представить себе груз на ниточке, чтобы понять, как проходит в этом месте отвесная линия, направленная к центру Земли.

Поверхность геоида (уровенная поверхность) перпендикулярна направлению силы тяжести (отвесной линии). Этот принцип позволяет геофизикам определять фигуру Земли.

Фигура геоида очень близка к эллипсоиду. Условились, что эти фигуры касаются друг друга в точке (Пулковская обсерватория под Санкт-Петербургом); далее считаются отклонения между поверхностями. Они не превышают в среднем величины 150 м в ту или иную сторону. Южное полушарие более сжато, чем северное; около Южного полюса имеется осевая впадина, тогда как около Северного полюса — осевой выступ. Отрицательное положение уровенной поверхности отмечается в районе Индийского океана (-87 м), Антарктиды (-60 м), положительное — в районе Европы, глубоководных впадин.

Знание фигуры Земли важно как для географической науки в Целом (установлено, что там, где поверхность геоида выше, литосфера имеет тенденцию к опусканию, где ниже — наоборот), так и Для картографии. Согласитесь, что невозможно создавать картографические модели частного (карты для некоторых территорий), не имея представления об общем (фигуре Земли).

 

Рис 3. Поверхность Земли

Итак, упорядочим информацию о земных поверхностях. Таковых насчитывается три: физическая поверхность Земли (иногда ее называют топографической), уровенная поверхность (поверхность геоида), поверхность земного эллипсоида (рис. 3).

Физическая поверхность (геологи говорят: дневная, топографическая) имеет сложное, разнообразное строение. Она может изменяться в результате природных явлений и антропогенной деятельности.

Уровенная поверхность — воображаемая поверхность среднего уровня Мирового океана, мысленно продолженная под материки. Эта поверхность перпендикулярна в любой ее точке к направлению силы тяжести (отвесной линии).

Поверхность земного эллипсоида — поверхность эллипсоида вращения, наилучшим образом соответствующего фигуре Земли. Поверхность земного эллипсоида принимается за исходную при геодезических измерениях и создании карт. Совмещение геоида и эллипсоида дает возможность в конечном итоге вычислить размеры Земли. (Вычислять по формулам мы умеем лишь тела правильной геометрической формы.)

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий