Apa itu geoid? Pertanyaan dan tugas untuk pengendalian diri
Sebagai perkiraan pertama, bumi dapat dianggap bulat. Dalam perkiraan kedua, Bumi dianggap sebagai ellipsoid revolusi; dalam beberapa penelitian itu dianggap sebagai ellipsoid biaksial. Geoid- sebuah benda yang diterima sebagai gambaran teoretis Bumi, dibatasi oleh permukaan lautan dalam keadaan tenang, berlanjut di bawah benua.Karena distribusi massa yang tidak merata di kerak bumi, geoid memiliki bentuk geometris yang tidak beraturan, dan bentuk geometrisnya tidak beraturan. permukaan tidak dapat dinyatakan secara matematis, yang diperlukan untuk memecahkan masalah geodesi. Saat memecahkan masalah geodesi, geoid digantikan oleh permukaan yang teratur secara geometris di dekatnya. Jadi, untuk perhitungan perkiraan, Bumi dianggap bulat dengan radius 6371 km. Ellipsoid mendekati bentuk geoid - gambar yang diperoleh dengan memutar elips (Gbr. 2.1) di sekitar sumbu minornya. Dimensi ellipsoid bumi dicirikan oleh parameter dasar berikut: A- sumbu semi mayor, B sumbu semiminor, kompresi kutub dan e– eksentrisitas pertama elips meridian, di mana dan.
Perbedaan dibuat antara ellipsoid terestrial umum dan ellipsoid referensi.
Tengah ellipsoid bumi biasa ditempatkan di pusat massa bumi, sumbu rotasi disejajarkan dengan sumbu rata-rata rotasi bumi, dan dimensi diambil sedemikian rupa untuk memastikan kedekatan terbesar permukaan ellipsoid dengan permukaan geoid. Ellipsoid global digunakan dalam memecahkan masalah geodesi global, dan khususnya, dalam memproses pengukuran satelit. Saat ini, dua ellipsoid global banyak digunakan: PZ-90 (Earth Parameters 1990, Russia) dan WGS-84 (World Geodetic System 1984, USA).
Referensi ellipsoid– ellipsoid yang diadopsi untuk pekerjaan geodesi di negara tertentu. Sistem koordinat yang dianut di negara tersebut dikaitkan dengan ellipsoid referensi. Parameter ellipsoid referensi dipilih berdasarkan kondisi perkiraan terbaik pada bagian tertentu dari permukaan bumi. Dalam hal ini, pusat ellipsoid dan bumi tidak sejajar.
Di Rusia, sejak 1946, referensi ellipsoid telah digunakan Elipsoid Krasovsky dengan parameter: A= 6.378.245 m, a = 1/298.3.
2. Sistem koordinat dalam geodesi. Ketinggian absolut dan relatif.
Sistem koordinat yang digunakan dalam geodesi
Untuk menentukan posisi titik-titik dalam geodesi digunakan koordinat spasial persegi panjang, geodesi, dan persegi panjang datar.
Koordinat persegi panjang spasial. Titik asal sistem koordinat terletak pada titik pusat HAI ellipsoid bumi (Gbr. 2.2).
Sumbu Z diarahkan sepanjang sumbu rotasi ellipsoid ke utara. Sumbu X terletak di perpotongan bidang khatulistiwa dengan Meridian Utama Greenwich. Sumbu Y diarahkan tegak lurus terhadap sumbu Z Dan X ke Timur.
Koordinat geodetik. Koordinat geodesi suatu titik adalah garis lintang, garis bujur dan ketinggiannya (Gbr. 2.2).
Garis lintang geodetik poinM disebut sudut DI DALAM, dibentuk oleh garis normal terhadap permukaan ellipsoid yang melalui suatu titik tertentu dan bidang ekuator.
Lintang diukur dari garis khatulistiwa utara dan selatan dari 0 sampai 90 dan disebut utara atau selatan. Lintang utara dianggap positif, dan lintang selatan dianggap negatif.
Bidang penampang ellipsoid yang melalui sumbu ONS, disebut meridian geodetik.
Garis bujur geodesi poin M disebut sudut dihedral L, dibentuk oleh bidang meridian geodesik awal (Greenwich) dan meridian geodesik suatu titik tertentu.
Bujur diukur dari meridian utama pada rentang 0 hingga 360 Timur, atau dari 0 hingga 180 Timur (positif) dan dari 0 hingga 180 Barat (negatif).
Ketinggian titik geodetik M adalah tingginya N di atas permukaan ellipsoid bumi.
Koordinat geodetik dan koordinat persegi panjang spasial dihubungkan dengan rumus
X =(N+H) karena B karena L, kamu=(N+H) karena B dosa L, Z=[(1 e 2 )N+H] dosa B,
Di mana eeksentrisitas pertama elips meridian dan N radius kelengkungan vertikal pertama. Di mana N= A/ (1e 2 dosa 2 B) 1/2 . Koordinat titik geodesi dan spasial persegi panjang ditentukan dengan menggunakan pengukuran satelit, serta dengan menghubungkannya dengan pengukuran geodesi ke titik-titik yang koordinatnya diketahui. Perhatikan bahwa, selain geodesi, ada juga garis lintang dan garis bujur astronomi. Garis lintang astronomiini adalah sudut yang dibuat oleh garis tegak lurus pada suatu titik tertentu dengan bidang ekuator. Garis bujur astronomi – sudut antara bidang meridian Greenwich dan meridian astronomi yang melalui garis tegak lurus pada suatu titik tertentu. Koordinat astronomi ditentukan di lapangan dari pengamatan astronomi.Koordinat astronomi berbeda dengan koordinat geodesi karena arah garis tegak lurus tidak sesuai dengan arah garis normal pada permukaan ellipsoid. Sudut antara arah garis normal permukaan ellipsoid dan garis tegak lurus pada suatu titik di permukaan bumi disebut penyimpangan garis tegak lurus.
Generalisasi koordinat geodetik dan astronomi adalah istilah - koordinat geografis.
Koordinat persegi panjang bidang. Untuk memecahkan masalah teknik geodesi, mereka berpindah dari koordinat spasial dan geodesi ke koordinat yang lebih sederhana - koordinat datar, yang memungkinkan untuk menggambarkan medan pada bidang dan menentukan posisi titik menggunakan dua koordinat. X Dan pada.
Karena permukaan bumi yang cembung tidak dapat digambarkan pada bidang datar tanpa distorsi, pengenalan koordinat datar hanya mungkin dilakukan di area terbatas yang distorsinya sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Di Rusia, sistem koordinat persegi panjang telah diadopsi, yang didasarkan pada proyeksi Gaussian silinder transversal yang sama. Permukaan ellipsoid digambarkan pada suatu bidang dalam bagian-bagian yang disebut zona. Zona tersebut berbentuk segitiga bola, dibatasi oleh meridian, dan memanjang dari kutub utara ke selatan (Gbr. 2.3). Luas zona pada garis bujur adalah 6. Meridian pusat setiap zona disebut meridian aksial. Zona-zona tersebut diberi nomor dari Greenwich ke arah timur.
Bujur meridian aksial zona dengan nomor N sama dengan:
0 = 6 N 3 .
Meridian aksial zona dan ekuator digambarkan pada bidang dengan garis lurus (Gbr. 2.4). Meridian aksial diambil sebagai sumbu absis X, dan ekuator berada di belakang sumbu ordinat kamu. Persimpangan mereka (titik HAI) berfungsi sebagai titik asal koordinat zona ini.
Untuk menghindari nilai ordinat negatif maka diambil koordinat perpotongannya X 0 = 0, kamu 0 = 500 km, yang setara dengan perpindahan sumbu X 500 km barat.
Sehingga dari koordinat persegi panjang suatu titik seseorang dapat menilai di zona mana titik itu berada, secara ordinat kamu nomor zona koordinat ditetapkan ke kiri.
Misalnya koordinat suatu titik A memiliki bentuk:
X A = 6.276.427 m, kamu A= 12.428.566 m
Koordinat ini menunjukkan titik tersebut A terletak pada jarak 6276427 m dari garis khatulistiwa, di bagian barat ( kamu 500 km) dari zona koordinat ke-12, pada jarak 500000 428566 = 71434 m dari meridian aksial. Untuk koordinat spasial persegi panjang, geodesi, dan persegi panjang datar di Rusia, sistem koordinat terpadu SK-95 telah diadopsi, ditetapkan di lapangan oleh titik-titik jaringan geodesi negara dan dibangun sesuai dengan pengukuran satelit dan darat pada tahun 1995
Sistem ketinggian
Ketinggian dalam geodesi teknik dihitung dari salah satu permukaan datar. Ketinggian titik sebut jarak sepanjang garis tegak lurus dari suatu titik ke permukaan datar, yang diambil sebagai awal penghitungan ketinggian.
Ketinggian adalah sesuatu yang mutlak, jika diukur dari permukaan datar utama, yaitu dari permukaan geoid. Pada Gambar. 2,5 ruas garis tegak lurus Ahh Dan Ay- ketinggian poin absolut A Dan DI DALAM.
Ketinggian disebut bersyarat, jika ada permukaan datar lainnya yang dipilih sebagai titik awal untuk menghitung ketinggian. Pada Gambar. 2,5 ruas garis tegak lurus Ahh Dan Ay - ketinggian titik bersyarat A Dan DI DALAM.
Diterima di Rusia Sistem ketinggian Baltik. Ketinggian absolut dihitung dari permukaan datar. Nilai numerik dari ketinggian biasanya disebut tanda. Misalnya, jika ketinggian suatu titik A sama dengan H A= 15,378 m, maka ketinggian titik tersebut dikatakan 15,378 m.
Perbedaan ketinggian dua titik disebut melebihi. Jadi, melebihi intinya DI DALAM di atas titik tersebut A sama
H AB = H DI DALAM H A .
Mengetahui ketinggian titik A, untuk menentukan ketinggian suatu titik DI DALAM pelampauan diukur di lapangan H AB. Ketinggian titik DI DALAM dihitung dengan rumus
H DI DALAM = H A + H AB .
Mengukur ketinggian dan selanjutnya menghitung ketinggian titik disebut penyamarataan.
Ketinggian absolut suatu titik harus dibedakan dari ketinggian absolutnya geodetik tinggi, yaitu tinggi yang diukur dari permukaan ellipsoid bumi (lihat bagian 2.2). Ketinggian geodesi berbeda dari ketinggian absolut berdasarkan besarnya deviasi permukaan geoid dari permukaan ellipsoid.
Bumi itu bulat. Sosok bumi adalah sebutan untuk bentuk permukaan bumi. Jadi, bentuk bumi berbeda dengan bola, mendekati ellipsoid revolusi. GEOID - (dari geo... dan pandangan Yunani eidos) bentuk Bumi, dibatasi oleh permukaan datar, terbentang di bawah benua. Bumi berbentuk bola, seperti semua benda kosmik lainnya yang memiliki massa besar. Permukaan seperti ini disebut gambaran umum bumi atau permukaan geoid.
Tergantung pada definisi bentuk bumi, sistem koordinat yang berbeda dapat dibuat. Kembali pada abad ke-6. SM Pythagoras percaya bahwa bumi itu bulat. Penulis paling otoritatif dalam hal ini, Theophrastus, memberikan penemuan yang sama kepada Parmenides.
200 tahun kemudian, Aristoteles membuktikannya dengan mengutip fakta bahwa pada saat gerhana bulan, bayangan bumi selalu bulat. Dia berasumsi bahwa benda itu berbentuk ellipsoid dan mengusulkan eksperimen pemikiran berikut. Dua tambang perlu digali: dari kutub ke pusat bumi dan dari khatulistiwa ke pusat bumi. Tambang ini terisi air. Jika Bumi berbentuk bulat, maka kedalaman tambangnya juga sama.
Untuk perkiraan permukaan yang lebih baik, konsep ellipsoid referensi diperkenalkan, yang bertepatan dengan geoid hanya di beberapa bagian permukaan. Dalam praktiknya, beberapa ellipsoid terestrial rata-rata yang berbeda dan sistem koordinat terestrial terkait digunakan. Angin halus yang sama yang bertiup dari utara menjadi penyebab fakta bahwa bola bumi berbentuk geoid - sejenis buah pir yang memanjang ke arah Kutub Utara.
Ketinggian leveling diukur dari geoid. Konsep geoid telah disempurnakan beberapa kali. Ia juga mengusulkan penggunaan “quasi-geoid” (hampir seperti geoid), yang ditentukan oleh nilai potensi gravitasi di permukaan bumi. Penyimpangan dari geoid memang kecil, tidak lebih dari 3 m, tetapi geodesi adalah ilmu pasti, dan penyimpangan tersebut signifikan untuk itu.
Bumi, bersama dengan Matahari, sekarang dan telah berada selama 3-4 miliar tahun di wilayah lengan spiral Galaksi yang ditiup oleh aliran halus dari utara. Mengitari Bumi, aliran eterik menciptakan berbagai area tekanan di atasnya. Menurut hukum lapisan batas, setelah 110 derajat, dihitung dari titik di mana aliran eter membentuk sudut siku-siku, yaitu agak di bawah garis khatulistiwa, aliran ini mulai melepaskan diri dari permukaan.
Sekarang setiap anak sekolah mengetahui dengan pasti bahwa planet ini bulat, bahwa kita semua dipengaruhi oleh gaya gravitasi, yang mencegah kita jatuh “turun” dan terbang keluar dari atmosfer... Namun, hipotesis bahwa planet kita berbentuk bola bentuk sudah ada sejak lama. Orang pertama yang mengungkapkan gagasan ini pada abad ke-6 SM adalah filsuf dan matematikawan Yunani kuno, Pythagoras.
Pada abad ke-17, fisikawan dan matematikawan terkenal Newton membuat asumsi yang berani bahwa Bumi bukanlah sebuah bola, atau lebih tepatnya, bukan sebuah bola. Dia berasumsi dan membuktikannya secara matematis. Meski begitu, kini kita tahu pasti bahwa Bumi itu pipih di kutub (kalau suka, terbentang di ekuator). Ternyata Bumi tidak memiliki bentuk yang benar-benar teratur, melainkan menyerupai buah pir yang memanjang ke arah Kutub Utara.
Permukaan fisik bumi
Oleh karena itu, para ilmuwan telah mengusulkan nama khusus untuk bentuk bumi - geoid. Geoid adalah sosok stereometri yang tidak beraturan. Gempa bumi yang kuat juga mempengaruhi bentuk bumi. Profesor Universitas Milan Roberto Sabadini dan Giorgio Dalla Via percaya bahwa hal itu meninggalkan “bekas luka” di medan gravitasi planet, menyebabkan geoid membengkok secara signifikan.
Kami berharap dia segera mengirimkan kepada kami informasi akurat tentang bentuk bumi saat ini. Bentuk bumi dapat digambarkan dalam dua cara utama dan beberapa turunan. Geoid adalah sosok yang sangat kompleks, dan hanya ada secara teoritis, namun dalam praktiknya tidak dapat dilihat atau “disentuh”.
Konsep bentuk dan permukaan bumi
Dan kita ingat bahwa permukaan geoid selalu tegak lurus terhadap garis tegak lurus, sehingga menjadi jelas bahwa geoid bukan hanya bangun datar yang rumit, tetapi juga bangun datar. Secara umum, mengapa kita perlu mengetahui bentuk planet kita secara akurat?
Masing-masing dari mereka mengadopsi bentuk Bumi yang berbeda, yang menyebabkan beberapa perbedaan dalam koordinat yang ditentukan oleh sistem yang berbeda. Dan jika kita menjawab pertanyaan mengapa planet kita masih bulat, kita perlu mempertimbangkan beberapa fakta penting.
Pengaruh komposisi planet bumi terhadap bentuknya
Semua planet besar di ruang dekat Bumi (Bulan, Matahari, dll.) memiliki massa yang sangat besar, yang juga menyiratkan peningkatan gaya gravitasi. Tanpa ini, gaya gravitasi tidak akan berdampak besar pada penciptaan bentuk planet kita - untuk ini, benda kosmik harus bersifat plastis secara optimal, misalnya berbentuk gas atau cair.
Dan ada beberapa bukti signifikan mengenai hal ini. Jari-jari kutub bumi adalah 6357 kilometer, jari-jari ekuatornya adalah 6378 kilometer, selisihnya sebanyak 19 kilometer. Oleh karena itu, agak salah jika menyebut planet ini bola absolut, karena ia berbentuk bola, agak pipih di kutub dan membentang di sepanjang garis Khatulistiwa.
Selain itu, Bumi tidak bisa bulat sempurna karena magma panas, sebagai sejenis cairan, hanya terdapat di bawah kerak permukaan bumi, dan kerak bumi itu sendiri merupakan zat padat. Namun perlu dicatat bahwa cairan yang terletak di permukaan bumi juga dipengaruhi oleh fenomena tertentu - lebih tepatnya, gaya gravitasi benda langit lainnya.
Lihat apa itu "Geoid" di kamus lain:
Geoid adalah permukaan yang kompleks secara geometris dengan nilai potensial gravitasi yang sama, bertepatan dengan permukaan Samudra Dunia yang tidak terganggu dan meluas ke seluruh benua. Sekitar empat ratus tahun yang lalu, orang yakin bahwa Bumi itu datar dan bertumpu pada tiga pilar. Semua yang tidak setuju diseret ke tiang pancang, jadi jumlahnya sedikit. Seratus tahun kemudian, kita dapat meyakinkan orang lain tanpa mendapat hukuman bahwa Bumi itu bulat. Sedikit waktu berlalu, dan sekali lagi mereka mulai menganiaya saya karena keyakinan ini.
Kenyataannya, bentuk Bumi bahkan lebih kompleks lagi. Ya, Bumi bukanlah ellipsoid yang sebenarnya, melainkan benda yang lebih kompleks. Kemudian mereka memutuskan untuk menyebut bentuk bumi sebagai geoid. Satelit GOCE Eropa melihat Bumi berbentuk kentang. Newton-lah yang pertama kali menunjukkan bahwa bentuk bumi seharusnya berbeda dengan bentuk bola. Kenyataannya, permukaan bumi bisa berbeda secara signifikan dengan geoid di berbagai tempat.
Ngomong-ngomong, jika Anda, pembaca saya, adalah orang yang penuh perhatian, Anda mungkin memperhatikan bahwa ketika berbicara tentang pengukuran derajat, saya selalu berbicara tentang pengukuran meridian. Dan pembaca yang penuh perhatian berhak bertanya: “Mengapa tidak ada cerita tentang pengukuran menggunakan paralel?”
Faktanya adalah hal ini ternyata jauh lebih sulit. Baru pada abad ke-19 pekerjaan yang benar-benar besar dan serius dilakukan ke arah ini. Para ilmuwan dari Inggris, Belgia, Rusia dan Jerman telah membangun titik triangulasi di sepanjang paralel ke-52 dari Haverfordwest di Kepulauan Inggris hingga kota Orsk di Rusia di Sungai Ural.
Kemudian, menjelang pertengahan abad ke-19, matematikawan Jerman Carl Friedrich Gauss memperhatikan bahwa meridian Bumi umumnya harus memiliki panjang yang tidak sama. Dan planet kita sendiri, karena distribusinya yang tidak merata massa di kedalamannya, kemungkinan besar, seharusnya memiliki bentuk yang agak berbeda dari bola biasa. Benar, pertimbangannya tidak menarik banyak perhatian. Sementara itu, pengukuran derajat terus terakumulasi dan terakumulasi. Terutama banyak dari mereka yang dibuat di Rusia, dan kemudian di Uni Soviet.
Lihat posting yang indah dan bagus ini:
Pada tahun 1940, bentuk Bumi bahkan mendapat nama luas “ellipsoid Krasovsky”, yang diambil dari nama ilmuwan Soviet yang memimpin penelitian ini. Namun, angka rotasi tidak cocok untuk menggambarkan Bumi secara akurat. Dan ketika bentuk planet kita akhirnya diklarifikasi dengan bantuan satelit buatan, semua peneliti kembali ke istilah khusus "geoid", yang diusulkan pada tahun 1873 oleh ilmuwan Inggris Listing. Kata ini berasal dari nama Yunani tanah- "ge" dan kata Yunani "eidos" - pemandangan. Jika diterjemahkan secara harfiah ke dalam bahasa Rusia, ternyata sosok Bumi itu mirip bumi. Bagaimana memahami ini?..
Pada prinsipnya, geoid bukanlah gambaran pasti dari planet kita. Ini adalah sosok yang diidealkan, tanpa memperhitungkan pegunungan, depresi. Apa yang akan terjadi jika terjadi banjir global di Bumi. Dan pada saat yang sama, tidak boleh ada gangguan kosmik, baik tarikan matahari maupun bulan yang terjadi di planet ini, sehingga tidak ada pasang surut yang direncanakan di lautan. Karena hanya dengan demikian air yang membanjiri bumi akan memiliki permukaan yang tegak lurus arah gravitasi. Namun ternyata belum tentu diarahkan kemana-mana tepatnya ke arah pusat. Seperti apa bentuk geoidnya?
Ketika operator komputer menghitung permukaan bumi menggunakan data dari satelit buatan, ternyata permukaan bumi terlihat seperti buah pir. Kutub Utara sedikit meninggi, Kutub Selatan tertekan. Mereka menemukan penyok di Asia dan Amerika Utara, dan menemukan benjolan di lautan Atlantik dan Pasifik.
Planet kita adalah salah satu dari 9 planet yang berputar mengelilingi Matahari. Bahkan pada zaman dahulu, gagasan pertama tentang bentuk dan ukuran bumi muncul.
Bagaimana gagasan tentang bentuk bumi berubah?
Para pemikir kuno (Aristoteles - abad ke-3 SM, Pythagoras - abad ke-5 SM, dll.) berabad-abad yang lalu mengutarakan gagasan bahwa planet kita berbentuk bola. Aristoteles (gambar di bawah), khususnya, mengajarkan, mengikuti Eudoxus, bahwa Bumi, yang merupakan pusat Alam Semesta, berbentuk bola. Dia melihat buktinya dari karakter gerhana bulan. Dengan mereka, bayangan yang dihasilkan planet kita di Bulan memiliki bentuk bulat di tepinya, yang hanya mungkin terjadi jika berbentuk bola.
Penelitian astronomi dan geodesi yang dilakukan pada abad-abad berikutnya telah memberi kita kesempatan untuk menilai seperti apa sebenarnya bentuk dan ukuran Bumi. Saat ini, semua orang tahu bahwa ia bulat, tua dan muda. Namun ada kalanya dalam sejarah diyakini bahwa planet bumi itu datar. Saat ini, berkat kemajuan ilmu pengetahuan, kita tidak lagi meragukan bahwa bumi itu bulat dan tidak datar. Bukti tak terbantahkan tentang hal ini adalah foto-foto luar angkasa. Bentuk planet kita yang bulat menyebabkan permukaan bumi memanas secara tidak merata.
Namun nyatanya, bentuk bumi tidak persis sama seperti yang selama ini kita duga. Fakta ini diketahui para ilmuwan, dan saat ini digunakan untuk memecahkan masalah di bidang navigasi satelit, geodesi, astronotika, astrofisika dan ilmu terkait lainnya. Untuk pertama kalinya, gagasan tentang seperti apa sebenarnya bentuk bumi diungkapkan oleh Newton pada pergantian abad ke-17-18. Dia secara teoritis memperkuat asumsi bahwa planet kita, di bawah pengaruh gravitasi, harus dikompresi searah sumbu rotasi. Artinya bentuk bumi adalah bulat atau ellipsoid revolusi. Derajat kompresi bergantung pada kecepatan sudut rotasi. Artinya, semakin cepat suatu benda berputar, maka semakin rata pula kutubnya. Ilmuwan ini berangkat dari prinsip gravitasi universal, serta dari asumsi massa cair yang homogen. Dia berasumsi bahwa Bumi adalah ellipsoid terkompresi, dan menentukan, bergantung pada kecepatan rotasi, dimensi kompresi. Setelah beberapa waktu, Maclaurin membuktikan bahwa jika planet kita berbentuk ellipsoid yang terkompresi di kutub, maka keseimbangan lautan yang menutupi bumi benar-benar terjamin.
Bisakah kita berasumsi bahwa bumi itu bulat?
Jika dilihat dari jauh, planet bumi akan terlihat bulat sempurna. Seorang pengamat yang tidak menganggap akurasi pengukuran lebih penting mungkin akan menganggapnya demikian. Jari-jari rata-rata Bumi dalam hal ini adalah 6371,3 km. Namun jika kita, dengan mengambil bentuk planet kita sebagai bola ideal, mulai melakukan pengukuran akurat terhadap berbagai koordinat titik di permukaan, kita tidak akan berhasil. Faktanya adalah planet kita bukanlah bola yang bulat sempurna.
Berbagai cara untuk menggambarkan bentuk bumi
Bentuk planet bumi dapat digambarkan dalam dua cara utama dan beberapa cara turunannya. Dalam banyak kasus, ia dapat dianggap sebagai geoid atau ellipsoid. Sangat menarik bahwa opsi kedua dapat dengan mudah dijelaskan secara matematis, tetapi opsi pertama tidak dapat dijelaskan dengan cara apa pun, karena untuk menentukan bentuk pasti geoid (dan, akibatnya, Bumi), pengukuran gravitasi praktis dilakukan di berbagai tempat. titik di permukaan planet kita.
Elipsoid revolusi
Semuanya jelas dengan ellipsoid rotasi: gambar ini menyerupai bola, yang diratakan dari bawah dan dari atas. Fakta bahwa bumi berbentuk ellipsoid cukup dapat dimengerti: gaya sentrifugal muncul karena rotasi planet kita di ekuator, sedangkan di kutub tidak ada. Akibat rotasi dan gaya sentrifugal, Bumi “menggemuk”: diameter planet di ekuator kira-kira 50 km lebih besar daripada di kutub.
Ciri-ciri sosok yang disebut "geoid"
Sosok yang sangat kompleks adalah geoid. Ia hanya ada secara teoritis, namun dalam praktiknya tidak dapat disentuh atau dilihat. Anda dapat membayangkan geoid sebagai sebuah permukaan, gaya gravitasi di setiap titiknya diarahkan secara vertikal. Jika planet kita adalah bola biasa yang diisi secara merata dengan suatu zat, maka garis tegak lurus di titik mana pun akan menunjuk ke pusat bola. Namun situasinya diperumit oleh kenyataan bahwa kepadatan planet kita tidak seragam. Di beberapa tempat terdapat batuan berat, di tempat lain terdapat rongga, pegunungan dan cekungan tersebar di seluruh permukaan, serta dataran dan lautan juga tidak merata. Semua ini mengubah potensi gravitasi pada setiap titik tertentu. Fakta bahwa bentuk bola bumi adalah geoid juga menjadi penyebab angin halus yang bertiup di planet kita dari utara.
Siapa yang mempelajari geoid?
Perlu dicatat bahwa konsep “geoid” diperkenalkan oleh Johann Listing (gambar di bawah), seorang fisikawan dan matematikawan, pada tahun 1873.
Yang dimaksud dengan “pemandangan bumi” dalam bahasa Yunani adalah suatu gambaran yang dibentuk oleh permukaan Samudera Dunia, serta laut-laut yang berhubungan dengannya, pada permukaan air rata-rata, tanpa adanya gangguan dari pasang surut. , arus, serta perbedaan tekanan atmosfer, dll. Ketika mereka mengatakan bahwa ketinggian ini dan itu berada di atas permukaan laut, ini berarti ketinggian dari permukaan geoid pada titik tertentu di dunia, meskipun faktanya ada tidak ada laut di tempat ini, dan letaknya beberapa ribu kilometer jauhnya.
Konsep geoid kemudian disempurnakan beberapa kali. Oleh karena itu, ilmuwan Soviet M. S. Molodensky menciptakan teorinya tentang menentukan medan gravitasi dan bentuk bumi berdasarkan pengukuran yang dilakukan di permukaannya. Untuk melakukan ini, ia mengembangkan perangkat khusus yang mengukur gravitasi - gravimeter pegas. Dialah yang juga mengusulkan penggunaan quasi-geoid, yang ditentukan oleh nilai-nilai yang diterima potensi gravitasi di permukaan bumi.
Lebih lanjut tentang geoid
Jika gravitasi diukur 100 km dari pegunungan, maka garis tegak lurus (yaitu beban pada tali) akan mulai menyimpang ke arahnya. Penyimpangan dari vertikal seperti itu tidak terlihat oleh mata kita, tetapi mudah dideteksi oleh instrumen. Gambaran serupa terlihat di mana-mana: deviasi garis tegak lurus lebih besar di beberapa tempat, dan lebih kecil di tempat lain. Dan kita ingat bahwa permukaan geoid selalu tegak lurus terhadap garis tegak lurus. Dari sini menjadi jelas bahwa geoid merupakan sosok yang sangat kompleks. Agar lebih bisa membayangkannya, Anda bisa melakukan hal berikut: membentuk bola dari tanah liat, lalu meremas kedua sisinya hingga membentuk bentuk pipih, lalu membuat tonjolan dan penyok pada hasil ellipsoid dengan jari Anda. Bola yang pipih dan kusut akan menunjukkan bentuk planet kita dengan cukup realistis.
Mengapa Anda perlu mengetahui bentuk bumi secara pasti?
Mengapa Anda perlu mengetahui bentuknya dengan tepat? Mengapa para ilmuwan tidak menyukai bentuk bumi yang bulat? Haruskah gambarannya diperumit oleh geoid dan ellipsoid revolusi? Ya, ada kebutuhan mendesak untuk hal ini: angka-angka yang dekat dengan geoid membantu menciptakan kisi-kisi koordinat yang paling akurat. Baik penelitian astronomi, survei geodesi, maupun berbagai sistem navigasi satelit (GLONASS, GPS) tidak dapat ada dan dilakukan tanpa menentukan bentuk planet kita yang cukup akurat.
Berbagai sistem koordinat
Dunia saat ini memiliki beberapa sistem koordinat tiga dimensi dan dua dimensi yang memiliki signifikansi global, serta beberapa lusin sistem koordinat lokal. Masing-masing memiliki bentuk bumi tersendiri. Hal ini mengarah pada fakta bahwa koordinat yang ditentukan oleh sistem yang berbeda sedikit berbeda. Menariknya, untuk menghitungnya pada titik-titik yang terletak di wilayah satu negara, akan lebih mudah jika mengambil bentuk Bumi sebagai ellipsoid referensi. Hal ini kini telah ditetapkan bahkan pada tingkat legislatif tertinggi.
Elipsoid Krasovsky
Jika kita berbicara tentang negara-negara CIS atau Rusia, maka di wilayah negara-negara tersebut bentuk planet kita digambarkan oleh apa yang disebut ellipsoid Krasovsky. Itu didefinisikan pada tahun 1940. Sistem koordinat dalam negeri (PZ-90, SK-63, SK-42) dan asing (Afgooye, Hanoi 1972) dibuat berdasarkan gambar ini. Mereka masih digunakan untuk tujuan praktis dan ilmiah. Menariknya, GLONASS mengandalkan sistem PZ-90 yang lebih unggul akurasinya dibandingkan sistem serupa WGS84 yang diadopsi sebagai basis GPS.
Kesimpulan
Ringkasnya, katakanlah sekali lagi bahwa bentuk planet kita berbeda dengan bola. Bentuk bumi mendekati ellipsoid revolusi. Seperti yang telah kami catat, pertanyaan ini sama sekali bukan pertanyaan kosong. Menentukan dengan tepat bentuk bumi memberi para ilmuwan alat yang ampuh untuk menghitung koordinat benda langit dan bumi. Dan ini sangat penting untuk navigasi luar angkasa dan laut, selama konstruksi, pekerjaan geodesi, serta di banyak bidang aktivitas manusia lainnya.
Apa itu GEOID?
Entahlah:
Apakah menurut Anda bumi itu bulat? Saya bertanya-tanya mengapa mereka memunculkan istilah “geoid” untuk bentuk Bumi?
Gravitasi yang paling kuat terdapat di daerah berwarna kuning, dan paling lemah di daerah berwarna biru. Relief geoid sengaja ditingkatkan - untuk kejelasan yang lebih besar, perbedaan ketinggian dikalikan 10 ribu kali lipat.
Entahlah:
Mengapa mereka memberikan nama sendiri untuk bentuk bumi - geoid, jika penyimpangan bentuk bumi dari bola sangat kecil (menurut Anda) sehingga dapat diabaikan?
Yang saya maksud dengan bentuk bumi adalah permukaan yang membatasi volume bumi.
Banyak orang mengira gambar ini menunjukkan relief bumi.
Tapi itu tidak benar. Ini adalah geoidnya.
Entahlah:
Sesuatu yang baru. Menjelaskan. Jika geoid bukanlah permukaan yang membatasi volume bumi, lalu bagaimana menurut Anda?
Geoid (secara harfiah berarti “sesuatu seperti Bumi”) adalah benda geometris yang mencerminkan sifat-sifat potensi gravitasi di Bumi (dekat permukaan bumi.
Tidak semua orang yang bukan seorang surveyor, topografi, atau ahli geologi dapat memahami arti istilah-istilah rumit ini.
Jadi mari kita coba menjelaskannya dengan lebih sederhana.
Geoid adalah suatu bentuk kompleks yang dibentuk oleh permukaan permukaan air Samudera Dunia, yang berlanjut di bawah benua. Permukaan ini tegak lurus (normal) terhadap vektor gravitasi di semua titik. Garis tegak lurus diarahkan tegak lurus terhadap permukaan geoid, dan bukan ke pusat bumi! Hal ini disebabkan kepadatan bumi tidak merata.
Artinya, ia merupakan sosok khayalan yang tidak ada dalam kenyataan.
Geoid bukanlah relief permukaan bumi. Terlihat bahwa di pegunungan Himalaya terjadi penurunan permukaan geoid, meskipun dari segi reliefnya merupakan pegunungan tertinggi di bumi.
Dan yang dimaksud Entahlah adalah PERMUKAAN KERANG BUMI PADAT DAN CAIR.
Beginilah penampakan bumi jika dilihat dari luar angkasa.
Representasi planet kita ini sangat cocok untuk soal-soal yang akurasi perhitungannya tidak melebihi 0,5%. Kenyataannya, Bumi bukanlah bola yang sempurna. Karena rotasi harian, ia menjadi rata di kutub; ketinggian benua berbeda-beda; deformasi pasang surut juga merusak bentuk permukaan. Dalam geodesi dan astronotika, ellipsoid revolusi atau geoid biasanya dipilih untuk menggambarkan bentuk bumi. Sistem koordinat astronomi dikaitkan dengan geoid, dan sistem koordinat geodesi dikaitkan dengan ellipsoid revolusi.
Segala sesuatu yang telah kita bahas sejauh ini berkaitan dengan permukaan padat dan cair planet ini.
Namun, di Bumi juga terdapat lapisan gas di planet ini yang disebut atmosfer.
Apalagi atmosfer tidak memiliki batas yang jelas dengan luar angkasa.
Garis Karman adalah ketinggian di atas permukaan laut yang secara konvensional dianggap sebagai batas antara atmosfer bumi dan ruang angkasa.
Menurut definisi Fédération Aéronautique Internationale (FAI), jalur Karman terletak pada ketinggian 100 km di atas permukaan laut.
Ketinggian ini dinamai Theodore von Karman, seorang ilmuwan Amerika asal Hongaria. Dia adalah orang pertama yang menentukan bahwa kira-kira pada ketinggian ini atmosfer menjadi sangat tipis sehingga aeronautika menjadi tidak mungkin, karena kecepatan pesawat yang diperlukan untuk menciptakan daya angkat yang cukup menjadi lebih besar daripada kecepatan kosmik pertama, dan oleh karena itu, untuk mencapai ketinggian yang lebih tinggi diperlukan hal tersebut. untuk menggunakan sarana astronotika.
Atmosfer bumi terus melampaui garis Karman. Bagian terluar atmosfer bumi, yaitu eksosfer, terbentang hingga ketinggian 10 ribu km atau lebih, pada ketinggian tersebut atmosfer sebagian besar terdiri dari atom hidrogen yang mampu meninggalkan atmosfer.
Pencapaian Jalur Karman merupakan syarat pertama untuk mendapatkan Ansari X Prize, karena hal tersebut menjadi dasar pengakuan penerbangan tersebut sebagai penerbangan luar angkasa.