Что такое полярное сжатие

Сжатие Земли

Полезное

Смотреть что такое «Сжатие Земли» в других словарях:

сжатие Земли — Отношение разности экваториального и полярного радиусов (диаметров) Земли к радиусу (диаметру) экватора, характеризует отклонение фигуры Земли, принимаемой за эллипсоид вращения, от шарообразной формы … Словарь по географии

СЖАТИЕ ЗЕМЛИ — отношение (а b) : а = а, где а экваториальный радиус, b полярный радиус. В СССР в 40 х гг. в качестве основы для геодезических работ принят эллипсоид Красовского, имеющий сжатие а = 1 : 298,3; по наблюдениям за траекториями искусственных эта… … Геологическая энциклопедия

Сжатие земли — земного эллипсоида, величина, характеризующая степень сплюснутости Земли в направлении оси вращения, т. е. отступление формы Земли от шара. Полярное С. З. α выражается равенством: a радиус экватора Земли, а b полярный радиус её. По… … Большая советская энциклопедия

Искусственные спутники Земли — (ИСЗ) космические летательные аппараты, выведенные на орбиты вокруг Земли и предназначенные для решения научных и прикладных задач. Запуск первого ИСЗ, ставшего первым искусственным небесным телом, созданным человеком, был осуществлен в… … Большая советская энциклопедия

Гравитационное поле Земли — поле силы тяжести (См. Сила тяжести); силовое поле, обусловленное притяжением (тяготением) Земли и центробежной силой, вызванной её суточным вращением. Зависит также (незначительно) от притяжения Луны, Солнца и др. небесных тел и масс… … Большая советская энциклопедия

Фигура Земли — понятие или представление о форме Земли, как планете в целом, изменявшееся в ходе исторического развития знаний и определяемое по соглашению. Ещё в древности было осознано, что Ф. З. имеет вид шара. Это явилось первым… … Большая советская энциклопедия

Фигура Земли — вопрос об истинной Ф. Земли еще далек от полного точного решения. Ф. Земли, т. е. поверхность океанов, покрывающих Землю, близка к шару, еще лучше может быть определена как эллипсоид вращения, сжатый у полюсов, но она все таки отличается от этих… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Экваториальное сжатие — Земной эллипсоид эллипсоид вращения, размеры которого подбираются при условии наилучшего соответствия фигуре квазигеоида для Земли в целом (общеземной эллипсоид) или отдельных её частей (референц эллипсоид). Содержание 1 Параметры земного… … Википедия

Источник

Что такое полярное сжатие

Почему не произошло мировой катастрофы, или для чего нужно полярное сжатие Земли?

Рис. 3. Схема действия сил на тело а, расположенное на поверхности Земли

Действие силы fц на точку а (рис. 3) разложим на два направления: вдоль радиуса (сила f₂) и по касательной к горизонту (сила f₁). Сила f₂ как бы уменьшает вес тела, а сила f₁ старается сдвинуть его к экватору. Касательная сила f₁ на экваторе и на полюсах отсутствует, а при нахождении рассматриваемой точки в любом другом положении она всегда действует по направлению к экватору. Наибольшего значения она достигает на 45° северной или южной широты и составляет половину центробежной силы на экваторе. При весе груза 100 кг она будет равна 0,17 кг.

Не следует забывать, что эта сила действует на каждый предмет, на каждую частицу его, действует одновременно и постоянно до тех пор, пока существует вращение Земли. Например, твердый металлический шарик, положенный на стеклянную горизонтальную поверхность, покатился бы вдоль меридиана по направлению к экватору; груз, подвешенный на гибкой нити, тоже бы отклонился в ту же сторону. Давайте теперь на мгновение представим, что Земля имеет сферическую форму. В результате действия центробежной силы вся вода должна скатываться от полюсов к экватору, реки должны также течь в этом же направлении. Земля в направлении от экватора к полюсам будет обезвоживаться, превратится в безжизненную пустыню. В то же время в районе экватора, как мы уже говорили, широким поясом, охватывающим всю Землю, должен разлиться глубоководный океан. Этот океан затопит многочисленные острова и материки, расположенные в районе экватора, экзотический Египет и Мексику; Греция и Италия, вся северная часть Африки и много-много других областей окажутся под водой; холодная вода, стекающая с полюсов, охладит теплые океаны, что приведет к гибели тепловодных морских обитателей. Словом, условия жизни на Земле резко изменятся и это обстоятельство по праву можно было бы назвать мировой катастрофой. Однако этого мы почему-то не наблюдаем. Реки, как и испокон веков, текут во всех направлениях, а не только к экватору; в районе полюсов сосредоточены громадные массы воды и она совсем не проявляет тенденции перемещаться в экваториальные области. Мало того, нам даже известны громадные течения воды с экватора на север, как, например, течение Гольфстрим. Это обстоятельство наводит на мысль, что Земля, по-видимому, не является шаром, и что гравитационное поле ее, следовательно, также не является центральным, а имеет гораздо более сложную структуру. Поэтому давайте качественно установим необходимую форму Земли, чтобы не произошло описанной мировой катастрофы.

Рис. 4. Схема действия сил на шарик, расположенный на горизонтальной плоскости

Пусть на поверхности Земли находится шарик (рис. 4), который без трения может катиться в любую сторону. (Вместо шарика можно рассматривать любую частичку воды, и так как вся вода движется одновременно, то можно условно считать, что каждая ее частица словно бы катится наподобие шарика). На этот шарик действует сила тяготения f_п Земли и центробежная сила f₂, составляющая которой f₂ уменьшает действие силы притяжения, а составляющая f₁ вызывает смещение шарика по линии ее действия. Иначе говоря, шарик должен покатиться вдоль направления этой силы. Что же необходимо сделать, чтобы шарик не покатился? Предположим, что в том месте, где расположен наш шарик, поверхность Земли слегка повышается в направлении к экватору и составляет с местным горизонтом угол β (рис. 5). В этом случае составляющая силы притяжения F′_ц направленная параллельно новой поверхности Земли, будет противодействовать силе f₁. Величина силы F′_п зависит от угла β и поэтому можно всегда подобрать такое значение угла повышения местности, когда шарик будет находиться в покое. Значит, чтобы шарик находился в равновесии, он всегда в направлении к экватору должен как бы видеть повышение местности. Это повышение, измеряемое углом, будет наибольшим там, где сила f₁ максимальна, т. е. на средних широтах. Наименьшее повышение местности должно быть в районе полюсов и экватора, где действие силы f₁ минимально. Этому условию отвечает так называемое сжатие Земли (т. е. Земля сжата с полюсов). Действительность подтвердила эту гипотезу о сжатии Земли. Земля: действительно сжата в направлении полюсов.

Рис. 5. Схема действия сил на шарик, расположенный на наклонной плоскости

Рис. 6. Поперечный разрез сферической (1) и сжатой (2) Земли

Оценим теперь величины углов упомянутого повышения горизонта в зависимости от широты местоположения шарика.

Расчеты показывают, что наибольшее значение угол β достигает на широте 45° и равен менее ОД градуса. На всех остальных широтах угол β будет еще меньше. Чтобы построить такую наклонную плоскость, необходимо один край ее положить у ваших ног, а другой поднять над сферической Землей в одном километре от вас на выcоту около 1,6 м. Математиками получено аналитическое выражение для величины радиуса сжатой Земли в зависимости от широты рассматриваемой точки. Выражение это имеет очень простой вид:

Таким образом, начав с гипотезы о сферической форме Земли, мы, не производя специальных экспериментов, с помощью рассуждений доказали, что Земля обязательно должна быть сжатой.

Геодезисты пошли дальше. Они ввели новое понятие для формы Земли, определив ее фигуру. Фигурой Земли называют уровенную поверхность силы тяжести. Это такая поверхность, силы притяжения в любой точке которой одинаковы. Она совпадает с океанами в некотором среднем их состоянии при отсутствии возмущений от атмосферного давления, приливов и других факторов; тело, ограниченное этой уровенной поверхностью силы тяжести, называют геоидом. Термины «фигура Земли», «геоид» часто встречаются в серьезных исследованиях и популярной литературе. Мы тоже не обойдемся без них.

Полных сведений о форме и размерах геоида в настоящее время нет. В качестве последовательных приближений к геоиду принимают сферу, сфероид и трехосный эллипсоид. Каждое из этих тел можно принять за тело отсчета (фигуру относимости, как говорят геодезисты) при определении положений отдельных точек геоида.

Установлено, что геоид незначительно отличается от сфероида. Сфероидом называют тело, полученное вращением эллипса вокруг его малой оси. Величина, равная

носит название сжатия Земли. Численное значение ее примерно равно 1/298, т. е. полярный диаметр Земли на одну 298-ю часть (примерно на 0,3%) короче экваториального диаметра.

Первая численная оценка величины сжатия Земли была выполнена Ньютоном, хотя наличие сжатия Земли было открыто несколько раньше его. В 1672 году руководитель французской экспедиции в Южную Америку Жак Рише заметил, что маятниковые часы, хорошо идущие в Париже, вдруг стали отставать на 2,5 минуты в сутки в Кайенне. Но определить по этим данным, насколько Земля отличается от сферы, до открытия закона тяготения было, разумеется, невозможно. Ньютоновская идея определения величины сжатия Земли состояла в следующем. Представим себе трубу с водой, идущую из полюса Земли до ее центра, и такую же трубу, направленную от центра Земли в какую-либо точку экватора. Давление воды в каждой из этих труб в центре Земли должно быть одинаковым, так как вода в целом на Земле не перетекает от полюсов к экватору или наоборот. Но в экваториальном канале за счет вращения Земли центробежный эффект несколько уменьшает давление и, следовательно, он должен быть несколько длиннее. Выполнив необходимые расчеты, Ньютон получил для сжатия величину 1/230, и в течение почти столетия его оценка оставалась лучшей и наиболее обоснованной.

Таблица 2. Сжатие Земли

Экспериментальное определение величины сжатия Земли продолжалось долгие годы и оно не закончено и сейчас. Этим вопросом занимались Кассини и его сын, экспедиция Мопертюи, перуанская экспедиция и другие. Использовались различные методы, основанные на измерении длин дуг меридианов и измерении силы тяжести во всех уголках Земли. Приводимая табл. 2 дает наглядное представление о последовательности уточнения фигуры Земли и, глядя на нее, мы можем только гадать о тех трудностях и трудоемкости работ, которые предшествовали получению одного, казалось бы, очень незаметного числа, характеризующего фигуру Земли.

Разумеется, стоимость билета на самолет не изменится из-за того, что расстояние между полюсами увеличилось на 170 м, а длина маршрута от экватора к полюсу возросла на 0,5 км! Однако эти результаты имели чрезвычайно важное значение для геодезистов, которые производили измерения с точностью до 10 м и поэтому были огорчены, когда узнали, что работали с искаженной моделью Земли. Точно так же возникли новые заботы и у геофизиков, так как прежние представления о жидком строении внутренней части Земли перестали согласовываться с новой оценкой сжатия.

Источник

СЖАТИЕ ЗЕМЛИ

СЖАТИЕ ЗЕМЛИ, земного эллипсоида, величина, характеризующая степень сплюснутости Земли в направлении оси вращения, т. е. отступление формы Земли от шара. Полярное С. 3. а выражается равенством: а =

Смотреть что такое СЖАТИЕ ЗЕМЛИ в других словарях:

СЖАТИЕ ЗЕМЛИ

С первой половины XVIII ст. неоспоримо установлено, что фигура Земли незначительно отличается от шара, имеет вид эллипсоида вращения, слегка сжатого пр. смотреть

СЖАТИЕ ЗЕМЛИ

земного эллипсоида, величина, характеризующая степень сплюснутости Земли в направлении оси вращения, т. е. отступление формы Земли от шара. Пол. смотреть

СЖАТИЕ ЗЕМЛИ

Сжатие Земли — С первой половины XVIII ст. неоспоримо установлено, что фигура Земли незначительно отличается от шара, имеет вид эллипсоида вращения, слегка сжатого при полюсах. При суждениях о фигуре Земли, конечно, не принимают во внимание неровности почвы, горы и т. д., а считают поверхность Земли покрытою сплошным океаном. Отношение разности большой, экваториальной полуоси (а) земного эллипсоида и малой, полярной полуоси (b) к большой полуоси (т. е. дробь [а —b]/b) называется сжатием Земли. Его величина около 1/300; на модели земного шара метра в диаметре пришлось бы на полюсах снять слои менее чем в 2 мм толщиной, что для глаза почти незаметно. Существование С. указывает, что земля некогда была в жидком состоянии или, по крайней мере, в вязком, пластичном, и приняла эллипсоидальный вид под совместным действием силы притяжения и центробежной силы вращения; именно направление силы тяжести (равнодействующей сказанных двух сил) перпендикулярно к поверхности земли во всех ее точках. В курсах физики упоминаются различные опыты, иллюстрирующие связь между скоростью вращения и С. вращающегося тела (опыт с вращающимся обручем, опыт Плато). Ньютон первый (в своих «Principia «, 1687) указал, что земля вследствие вращения должна быть сжата при полюсах и, принимая землю однородной, вывел теоретическую величину сжатия. С. может быть определено: 1) посредством градусных измерений, произведенных под разными широтами. Они указывают, на сколько длина градуса меридиана изменяется от полюса к экватору, и состоят в сопоставлении измерений разности широт двух точек на меридиане (т. е. угла между отвесными линиями в этих точках) с определением линейного расстояния между ними. При существовании С. кривизна поверхности земли около полюсов меньше, а, следовательно, длина градуса меридиана больше, чем под экватором. Историю этих исследований см. Триангуляция. — 2) Сила тяжести на поверхности Земли уменьшается от полюса к экватору в зависимости от увеличения расстояния до центра земли. Это дает другое средство для определения фигуры и С. земли. Исходной точкой здесь служит так назыв. теорема Клеро, связывающая разность сил тяжести на полюсе и на экваторе с центробежной силой и величиной С. Напряжение силы тяжести в разных точках земной поверхности определяется из наблюдений над длиной секундных маятников. Где сила тяжести больше, маятник качается быстрее, и для приведения к нормальному качанию его надо удлинить. Наблюдения над маятниками произведены в очень многих точках Земли. Первое указание на изменение длины секундного маятника получено Рише (1672), а систематические наблюдения впервые произведены Буге (Bouguer) и Лакондамином в перуанской экспедиции (1735 — 42). 3) Земля вследствие существования С. производит в движении Луны характерные возмущения; поэтому из наблюдений Луны, выделяя сказанные возмущения и сравнивая их величину с выведенной теоретически, можно получить величину С. Земли. Наконец, 4) С. получается из теории прецессии. Зная фигуру вращающегося тела и внешние действующие на него силы, можно вычислить колебания оси вращения (т. е. прецессию и нутацию); обратно, из размеров прецессии выводится фигура, С. Земли. Полного согласия результатов всех названных методов нельзя ожидать даже а p r iori, так как еще нет возможности ввести все требуемые теоретические поправки; так, напр., внутреннее распределение плотностей в земле нам неизвестно и потому теория прецессии дает результат, не сравнимый с другими. Во всяком случае в настоящее время разногласие между результатами более и более сглаживается как вследствие развития теоретической стороны, так и вследствие накопления большего и лучшего наблюдательного материала. Отдельные определения колеблются 1/294 до 1/299; последнюю величину нужно принимать за наиболее вероятную. — Наблюдения показали, что С. существует у всех планет, причем величины С. лежат в пределах, предсказанных теорией. С. тем больше, чем меньше плотность планеты и чем больше вращательная скорость; оно наибольшее для Сатурна (1/9) и Юпитера (1/17), для Марса не превосходит 1/200, для Меркурия и Венеры ничтожно. С. и периоды вращения Урана и Нептуна еще не определены вследствие малости их дисков. Вращение солнца очень медленно — его С. ничтожно (теоретическая величина лежит между 1/9000 и 1/40000 и не может быть определено при наших наблюдательных средствах. — Земля неоднородна — ее плотность возрастает от поверхности к центру, — и потому, как показала теория, эллипсоид является лишь вторым приближением, а фигура Земли представляет собой другую, менее простую геометрическую поверхность, отличающуюся, впрочем, ничтожно от эллипсоида. Поэтому более правильно называть идеальную фигуру Земли — сфероидом (название общее для всяких поверхностей, мало отличающихся от сферы, шара). Кроме того, местные неправильности распределения плотностей и отдельных масс производят местные уклонения силы тяжести и поэтому местные уклонения фигуры Земли от правильной геометрической формы. Геоид, как названа действительная фигура Земли, есть поверхность океана, мысленно продолженного внутрь материков, где поверхность его должна претерпеть изменения выпуклости под влиянием частных притяжений; иначе это поверхность океана, если мысленно сровнять его дно и уничтожить все материки, но сохранить все вызванные ими уклонения в направлении и величине силы тяжести. Геоид отличается от сфероида ничтожно: на модели диаметром в 1 метр пришлось бы местами снять, местами наложить слои во всяком случае тоньше 1/25 мм. Геоид не может быть представлен характерно геометрически. Для каждой отдельной части его поверхности можно, однако, подобрать эллипсоид, который достаточно близко изображал бы эту часть. Отсюда ясно, что из геодезических операций или наблюдений над маятниками, произведенными в различных частях геоида, получатся неизбежно различные величины С. Среднее С. Земли, разумея под этим С. «среднего» эллипсоида, возможно близко подходящего ко всему геоиду, получится только из сопоставления очень большого числа наблюдений. С. же, получаемое из теории прецессии и из движения луны, соответствует фиктивному эллипсоиду, механически равноценному земле, и с этой точки зрения последние два метода — астрономические — имеют неоспоримое преимущество над геодезическими. В. Серафимов.

СЖАТИЕ ЗЕМЛИ

— отношение (а — b) : а = а, где а — экваториальный радиус, b — полярный радиус. В СССР в 40-х гг. в качестве основы для геодезических работ принят э. смотреть

Источник

Земной эллипсоид

Земной эллипсоид — эллипсоид вращения, размеры которого подбираются при условии наилучшего соответствия фигуре квазигеоида для Земли в целом (общеземной эллипсоид) или отдельных её частей (референц-эллипсоид).

Содержание

Параметры земного эллипсоида

Земной эллипсоид имеет три основных параметра, любые два из которых однозначно определяют его фигуру:

Существуют также и другие параметры эллипсоида:

Для практической реализации земной эллипсоид необходимо ориентировать в теле Земли. При этом выдвигается общее условие: ориентирование должно быть выполнено таким образом, чтобы разности астрономических и геодезических координат были минимальными.

Референц-эллипсоид

Фигура референц-эллипсоида наилучшим образом подходит для территории отдельной страны или нескольких стран. Как правило, референц-эллипсоиды принимаются для обработки геодезических измерений законодательно. В России/CCCР с 1946 года используется эллипсоид Красовского.

Ориентирование референц-эллипсоида в теле Земли подчиняется следующим требованиям:

Для закрепления референц-эллипсоида в теле Земли необходимо задать геодезические координаты B₀, L₀, H₀ начального пункта геодезической сети и начальный азимут A₀ на соседний пункт. Совокупность этих величин называется исходными геодезическими датами.

Основные референц-эллипсоиды и их параметры

Общеземной эллипсоид

Общеземной эллипсоид должен быть ориентирован в теле Земли согласно следующим требованиям:

При ориентировании общеземного эллипсоида в теле Земли (в отличие от референц-эллипсоида) нет необходимости вводить исходные геодезические даты.

Поскольку требования к общеземным эллипсоидам на практике удовлетворяются с некоторыми допусками, а выполнение последнего (3) в полном объеме невозможно, то в геодезии и смежных науках могут использоваться различные реализации эллипсоида, параметры которых очень близки, но не совпадают (см. ниже).

Современные общеземные эллипсоиды и их параметры

См. также

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Земной эллипсоид» в других словарях:

ЗЕМНОЙ ЭЛЛИПСОИД — эллипсоид вращения, наиболее близкий к фигуре геоида; его размеры и положение в теле Земли определяют из градусных измерений, измерений ускорения силы тяжести и наблюдений искусственного спутника Земли. В Российской Федерации, ряде стран Вост.… … Большой Энциклопедический словарь

земной эллипсоид — Эллипсоид, который характеризует фигуру и размеры Земли. [ГОСТ 22268 76] [ГОСТ Р 52334 2005 ] Тематики геодезиягравиразведка и магниторазведка Обобщающие термины фигура земли EN Earth ellipsoid DE Erdellipsoid FR ellipsoide terrestre … Справочник технического переводчика

Земной эллипсоид — означает математическую модель поверхности Земли. Стандарт для этой модели будет согласован Сторонами. Источник: МЕМОРАНДУМ О ПОНИМАНИИ ОБ УВЕДОМЛЕНИЯХ О ПУСКАХ РАКЕТ … Официальная терминология

земной эллипсоид — Форма планеты Земля, выраженная через ее эллиптичность, т.е. сжатие Земли (принятый стандарт земного эллипсоида: R=6378160 м, r=6356775 м, сплюснутость = 0,003353) … Словарь по географии

Земной эллипсоид — 14. Земной эллипсоид D. Erdellipsoid E. Earth ellipsoid F. Ellipsoide terrestre Эллипсоид, который характеризует фигуру и размеры Земли Источник: ГОСТ 22268 76: Геодезия. Термины и определения оригинал документа земной эллипсоид Эллипсоид,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

земной эллипсоид — эллипсоид вращения, наиболее близкий к фигуре геоида; его размеры и положение в теле Земли определяют из градусных измерений, измерений ускорения силы тяжести и наблюдений ИСЗ. В России, ряде стран Восточной Европы и др. принят Красовского… … Энциклопедический словарь

Земной эллипсоид — Эллипсоид вращения, наилучшим образом представляющий фигуру Геоида, т. е. фигуру Земли в целом. Для наилучшего представления геоида в пределах всей Земли обычно вводят общий З. э. и определяют его так, чтобы: 1) объём его был равен объёму … Большая советская энциклопедия

ЗЕМНОЙ ЭЛЛИПСОИД — эллипсоид вращения, наиб. близкий к фигуре геоида; его размеры и положение в теле Земли определяют из градусных измерений, измерений ускорения силы тяжести и наблюдений ИСЗ. В России, ряде стран Вост. Европы и др. принят Красовского эллипсоид.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Эллипсоид — Эллипсоид. ЭЛЛИПСОИД, поверхность, которую можно получить из сферы, если сферу сжать (растянуть) в произвольных отношениях в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Если эллипс вращать вокруг одной из его осей, то описываемая им поверхность… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Эллипсоид Бесселя — Эллипсоид Бесселя земной эллипсоид, определённый из измерений в 1841 году Фридрихом Бесселем. В Европе он используется в таких страна как: в Германии, Австрии, Швейцарии, Чехии и странах бывшей Югославии. также используется в Индонезии,… … Википедия

Источник