Geodezija ir Žemės planetos dydis ir forma

Mūsų namų planetos matavimo mokslas

Žemė žiūrint iš kosmoso

Markas Edwardas Harrisas / Getty Images





Žemė, kurio vidutinis atstumas nuo saulės yra 92 955 820 mylių (149 597 890 km), yra trečioji planeta ir viena unikaliausių planetų Saulės sistemoje. Tai susiformavo maždaug prieš 4,5–4,6 milijardo metų ir yra vienintelė žinoma planeta, kurioje gyvuoja. Taip yra dėl tokių veiksnių kaip atmosferos sudėtis ir fizinės savybės, pvz., vandens buvimas daugiau nei 70,8 % planetos, leidžia klestėti gyvybei.

Tačiau Žemė taip pat yra unikali, nes ji yra didžiausia iš antžeminių planetų (kurios paviršiuje yra plonas uolienų sluoksnis, o ne tas, kurios daugiausia sudarytos iš dujų, tokių kaip Jupiteris ar Saturnas), atsižvelgiant į jos masę, tankį ir skersmens. Žemė taip pat yra penkta pagal dydį planeta visoje saulės sistema .



Žemės dydis

Žemės, kaip didžiausios antžeminės planetos, masė yra 5,9736 × 1024kilogramas. Jo tūris taip pat yra didžiausias iš šių planetų – 108 321 × 1010km3.

Be to, Žemė yra tankiausia iš sausumos planetos nes jis sudarytas iš pluta, mantijos ir šerdies. Žemės pluta yra ploniausias iš šių sluoksnių, o mantija sudaro 84% Žemės tūrio ir tęsiasi 1800 mylių (2900 km) žemiau paviršiaus. Tačiau Žemė tankiausia iš šių planetų yra jos šerdis. Tai vienintelė antžeminė planeta, turinti skystą išorinę šerdį, kuri supa kietą, tankią vidinę šerdį. Vidutinis Žemės tankis yra 5515 × 10 kg/m3. Marsas, mažiausia iš antžeminių planetų pagal tankį, yra tik maždaug 70% tokio tankio kaip Žemė.



Žemė taip pat klasifikuojama kaip didžiausia iš antžeminių planetų pagal jos perimetrą ir skersmenį. Prie pusiaujo Žemės perimetras yra 24 901,55 mylios (40 075,16 km). Jis yra šiek tiek mažesnis tarp Šiaurės ir Pietų ašigalių – 24 859,82 mylių (40 008 km). Žemės skersmuo ties ašigaliais yra 7 899,80 mylių (12 713,5 km), o ties pusiauju – 7926,28 mylios (12 756,1 km). Palyginimui, didžiausios Žemės Saulės sistemos planetos Jupiterio skersmuo yra 88 846 mylios (142 984 km).

Žemės forma

Žemės perimetras ir skersmuo skiriasi, nes jos forma klasifikuojama kaip pailgas sferoidas arba elipsoidas, o ne tikroji sfera. Tai reiškia, kad vietoj to, kad ašigaliai būtų vienodo perimetro visose srityse, ašigaliai yra sulenkti, todėl ties pusiauju susidaro išsipūtimas, taigi, ten yra didesnis apskritimas ir skersmuo.

Pusiaujo išsipūtimas ties Žemės pusiauju yra 26,5 mylios (42,72 km) ir atsiranda dėl planetos sukimosi ir gravitacijos. Gravitacija pati verčia planetas ir kitus dangaus kūnus susitraukti ir suformuoti sferą. Taip yra todėl, kad jis pritraukia visą objekto masę kuo arčiau svorio centro (šiuo atveju – Žemės šerdies).

Kadangi Žemė sukasi, ši sfera iškreipiama išcentrinės jėgos. Tai jėga, dėl kurios objektai pasislenka nuo svorio centro. Todėl, kai Žemė sukasi, išcentrinė jėga yra didžiausia ties pusiauju, todėl ji ten sukelia nedidelį išsipūtimą į išorę, suteikdama tai regionui didesnį apskritimą ir skersmenį.



Vietinė topografija taip pat turi įtakos Žemės formai, tačiau pasauliniu mastu jos vaidmuo yra labai mažas. Didžiausi vietinės topografijos skirtumai visame pasaulyje yra Everestas , aukščiausias taškas virš jūros lygio 29 035 pėdų (8 850 m) aukštyje ir Marianos įduba, žemiausia vieta žemiau jūros lygio 35 840 pėdų (10 924 m). Šis skirtumas yra tik apie 12 mylių (19 km), o tai apskritai yra gana nedidelis. Jei atsižvelgsime į pusiaujo iškilimą, aukščiausias pasaulio taškas ir toliausiai nuo Žemės centro esanti vieta yra Chimborazo ugnikalnio viršūnė Ekvadore, nes tai aukščiausia viršūnė, esanti arčiausiai pusiaujo. Jo aukštis yra 20 561 pėdos (6 267 m).

Geodezija

Siekiant užtikrinti, kad Žemės dydis ir forma būtų ištirti tiksliai, naudojama geodezija – mokslo šaka, atsakinga už Žemės dydžio ir formos matavimą su tyrimais ir matematiniais skaičiavimais.



Per visą istoriją geodezija buvo reikšminga mokslo šaka, nes ankstyvieji mokslininkai ir filosofai bandė nustatyti Žemės formą. Aristotelis yra pirmasis asmuo, kuris bandė apskaičiuoti Žemės dydį, todėl buvo ankstyvas geodezininkas. Graikų filosofas Eratostenas sekė ir sugebėjo įvertinti Žemės perimetrą 25 000 mylių, tik šiek tiek didesniu už šiandien priimtus matavimus.

Siekdami tyrinėti Žemę ir panaudoti geodeziją šiandien, mokslininkai dažnai nurodo elipsoidą, geoidą ir data . Elipsoidas šiame lauke yra teorinis matematinis modelis, rodantis sklandų, supaprastintą Žemės paviršiaus vaizdą. Jis naudojamas atstumams paviršiuje matuoti neatsižvelgiant į tokius dalykus kaip aukščio pokyčiai ir žemės paviršiaus formos. Siekdami atsižvelgti į Žemės paviršiaus tikrovę, geodezininkai naudoja geoidą, kuris yra forma, sukurta naudojant vidutinį pasaulio jūros lygį ir dėl to atsižvelgiama į aukščio pokyčius.



Vis dėlto visų geodezinių darbų pagrindas šiandien yra atskaitos taškas. Tai yra duomenų rinkiniai, kurie veikia kaip atskaitos taškai atliekant pasaulinius geodezinius darbus. Geodezijoje yra du pagrindiniai atskaitos taškai, naudojami transportavimui ir navigacijai JAV ir jie sudaro dalį Nacionalinė erdvinių nuorodų sistema .

Šiandien tokios technologijos kaip palydovai ir pasaulinės padėties nustatymo sistemos (GPS) leisti geodezininkams ir kitiems mokslininkams atlikti itin tikslius Žemės paviršiaus matavimus. Tiesą sakant, tai yra tokia tiksli, kad geodezija gali leisti naviguoti visame pasaulyje, tačiau ji taip pat leidžia tyrėjams išmatuoti nedidelius Žemės paviršiaus pokyčius iki centimetro lygio, kad būtų galima tiksliausiai išmatuoti Žemės dydį ir formą.