Фігура Землі
Фігура Землі - модельне поняття. Це деяка ідеалізація, модель, з допомогою якої прагнуть описати форму планети. Залежно від мети опису користуються різними моделями форми планети різними фігурами. Ми розташуємо відомі моделі форми Землі в ряду від найбільш загальної до дедалі більш деталізованих, вважаючи їх послідовними наближеннями до справжньої форми.
Перше наближення – сфера. Це найбільш груба та найбільш загальна модель форми планети. У завданнях загального землезнавства часто вдається обійтися цією моделлю. Сплюснути Землі з полюсів не грає для географа істотної ролі. Однак Земля, як уже зазначалося, має одну вісь обертання та екваторіальну площину – площину симетрії (а також площину симетрії меридіанів). Сфера не має вираженої єдиної осі симетрії - всі її осі рівноправні, їх безліч, так само як і екваторів. Ця невідповідність сферичної моделі Землі її реальній формі відчутно проявляється при вивченні горизонтальної структури географічної оболонки, що характеризується вираженою поясністю та відомою симетрією щодо екватора (з елементами дисиметрії див. гл. II).
Друге наближення - еліпсоїд обертання. Тип симетрії еліпсоїда відповідає зазначеним вище особливостям форми Землі (виражена вісь, екваторіальна площина симетрії, меридіональні площини). Ця модель використовується у вищій геодезії для розрахунку координат, побудови картографічних сіток, інших обчислень. Різниця півосей еліпсоїда обертання становить 21 км. Велика піввісь дорівнює 6378,160 км, мала - 6356,777 км; ексцентриситет -1/298,25. Положення поверхні еліпсоїда обертання легко обчислюється, але не визначається за допомогою фізичного експерименту.
Третє наближення - тривісний еліпсоїд.Встановлено, що екваторіальний перетин Землі також еліпс, різниця півосей якого всього близько 200 м, а ексцентриситет 1/30 000. Наявність екваторіального стиснення свідчить про складну внутрішню будову планети, що виявляється у несиметричному розподілі мас. У географічних дослідженнях ця модель майже не використовується.
Четверте наближення – геоїд. Буквально слово "геоїд" означає землеподібний. Ця назва вкрай невдала, тому що провокує до ототожнення істинної форми Землі та цієї постаті, що не так.
Геоїд - це рівна (або ізопотенційна) поверхня, що збігається із середнім рівнем Світового океану і є геометричним місцем точок простору, що мають однаковий потенціал сили тяжіння. Це означає, що на такій поверхні неможливе мимовільне горизонтальне переміщення маси (качення, сповзання), тобто вона горизонтальна в повсякденному розумінні. Насправді така поверхня має складну неправильну форму (тобто не є площиною, як нам могло б здатися при спостереженні, в досвіді). Рівна поверхня в будь-якій точці перпендикулярна схилу. За законом сполучених судин рідина у двох судинах встановлюється на одній і тій же рівневій поверхні. Завдяки таким властивостям рівнених поверхонь можна простежити їхнє становище (у тому числі і геоїду) за допомогою простих засобів: схилу, рівня, нівеліру та інших геодезичних приладів. У цьому практичне значення та важливість цієї моделі фігури Землі.
Карта геоїду за супутниковими даними
На рис. 1.8 наведена поверхня геоїду, побудована щодо еліпсоїда обертання. Ізолінії характеризують ділянки поверхні геоїду, що знаходяться вище (знак плюс) і нижче (знак мінус) поверхні еліпсоїда. Видно валоподібнімеридіональні підняття та опускання геоїду. На рис. 1.9 показано співвідношення між реальною поверхнею Землі та поверхнями еліпсоїда та геоїду.
Співвідношення положень поверхонь літосфери, геоїду та еліпсоїда обертання