Cos'è un geoide? Domande e compiti per l'autocontrollo
In prima approssimazione la Terra può essere considerata una sfera. In seconda approssimazione, la Terra è considerata un ellissoide di rivoluzione; in alcuni studi è considerato un ellissoide biassiale. Geoide- un corpo accettato come figura teorica della Terra, limitato dalla superficie degli oceani in stato di calma, continua sotto i continenti. A causa della distribuzione non uniforme delle masse nella crosta terrestre, il geoide ha una forma geometrica irregolare, e il suo la superficie non può essere espressa matematicamente, il che è necessario per risolvere i problemi geodetici. Quando si risolvono problemi geodetici, il geoide viene sostituito da superfici geometricamente regolari vicine ad esso. Quindi, per calcoli approssimativi, la Terra è considerata una sfera con un raggio di 6371 km. Un ellissoide si avvicina alla forma di un geoide, una figura ottenuta ruotando un'ellisse (Fig. 2.1) attorno al suo asse minore. Le dimensioni dell'ellissoide terrestre sono caratterizzate dai seguenti parametri fondamentali: UN- semiasse maggiore, B asse semiminore, compressione polare e e– la prima eccentricità dell'ellisse meridiana, dove e.
Viene fatta una distinzione tra un ellissoide terrestre comune e un ellissoide di riferimento.
Centro ellissoide terrestre comune posto al centro di massa della Terra, l'asse di rotazione è allineato con l'asse di rotazione medio della Terra, e le dimensioni sono assunte tali da garantire la massima vicinanza della superficie dell'ellissoide alla superficie del geoide. L'ellissoide globale viene utilizzato per risolvere problemi geodetici globali e, in particolare, per elaborare misurazioni satellitari. Attualmente sono ampiamente utilizzati due ellissoidi globali: PZ-90 (Parametri terrestri 1990, Russia) e WGS-84 (Sistema geodetico mondiale 1984, USA).
Ellissoide di riferimento– un ellissoide adottato per il lavoro geodetico in un particolare paese. Il sistema di coordinate adottato nel Paese è associato all'ellissoide di riferimento. I parametri dell'ellissoide di riferimento sono selezionati nella condizione della migliore approssimazione di una data parte della superficie terrestre. In questo caso i centri dell'ellissoide e della Terra non sono allineati.
In Russia, dal 1946, viene utilizzato l'ellissoide di riferimento L'ellissoide di Krasovsky con parametri: UN= 6.378.245 m, a = 1/298,3.
2. Sistemi di coordinate in geodesia. Altezze assolute e relative.
Sistemi di coordinate utilizzati in geodesia
Per determinare la posizione dei punti nella geodesia, vengono utilizzate le coordinate spaziali rettangolari, geodetiche e rettangolari piatte.
Coordinate spaziali rettangolari. L'origine del sistema di coordinate si trova al centro O ellissoide terrestre (Fig. 2.2).
Asse Z diretto lungo l'asse di rotazione dell'ellissoide verso nord. Asse X si trova all'intersezione del piano equatoriale con il meridiano di Greenwich. Asse Y diretto perpendicolarmente agli assi Z E X verso est.
Coordinate geodetiche. Le coordinate geodetiche di un punto sono la sua latitudine, longitudine e altezza (Fig. 2.2).
Latitudine geodetica puntiM chiamato angolo IN, formato dalla normale alla superficie dell'ellissoide passante per un dato punto e il piano equatoriale.
La latitudine è misurata dall'equatore nord e sud da 0 a 90 ed è chiamata nord o sud. La latitudine settentrionale è considerata positiva mentre la latitudine meridionale è considerata negativa.
Piani di sezione di un ellissoide passanti per l'asse OZ, sono chiamati meridiani geodetici.
Longitudine geodetica punti M chiamato angolo diedro l, formato dai piani del meridiano geodetico iniziale (Greenwich) e del meridiano geodetico di un dato punto.
La longitudine è misurata dal meridiano fondamentale nell'intervallo da 0 a 360 est, o da 0 a 180 est (positivo) e da 0 a 180 ovest (negativo).
Altezza del punto geodetico Mè la sua altezza N sopra la superficie dell'ellissoide terrestre.
Le coordinate geodetiche e le coordinate spaziali rettangolari sono correlate dalle formule
X =(N+H) cos B cos l, Y=(N+H) cos B peccato l, Z=[(1 e 2 )N+H] peccato B,
Dove ela prima eccentricità dell'ellisse del meridiano e N raggio di curvatura della prima verticale. In cui N= UN/ (1e 2 peccato 2 B) 1/2. Le coordinate geodetiche e spaziali rettangolari dei punti vengono determinate utilizzando misurazioni satellitari, nonché collegandole con misurazioni geodetiche a punti con coordinate note. Si noti che, insieme alle geodetiche, ci sono anche la latitudine e la longitudine astronomiche. Latitudine astronomicaè l'angolo formato da un filo a piombo in un dato punto con il piano dell'equatore. Longitudine astronomica – l'angolo tra i piani del meridiano di Greenwich e del meridiano astronomico che passa per il filo a piombo in un dato punto. Le coordinate astronomiche vengono determinate sulla terra dalle osservazioni astronomiche. Le coordinate astronomiche differiscono dalle coordinate geodetiche perché le direzioni dei fili a piombo non coincidono con le direzioni delle normali alla superficie dell'ellissoide. L'angolo tra la direzione della normale alla superficie dell'ellissoide e il filo a piombo in un dato punto della superficie terrestre è chiamato deviazione del filo a piombo.
Una generalizzazione delle coordinate geodetiche e astronomiche è il termine - coordinate geografiche.
Coordinate del piano rettangolare. Per risolvere i problemi di geodesia ingegneristica, si passa dalle coordinate spaziali e geodetiche a quelle più semplici: coordinate piatte, che consentono di rappresentare il terreno su un piano e determinare la posizione dei punti utilizzando due coordinate X E A.
Poiché la superficie convessa della Terra non può essere rappresentata su un piano senza distorsioni, l'introduzione di coordinate piatte è possibile solo in aree limitate dove le distorsioni sono così piccole da poter essere trascurate. In Russia è stato adottato un sistema di coordinate rettangolari, la cui base è la proiezione gaussiana cilindrica trasversale equiangolare. La superficie di un ellissoide è raffigurata su un piano in parti chiamate zone. Le zone sono triangoli sferici, delimitati da meridiani, e si estendono dal polo nord a sud (Fig. 2.3). La dimensione della zona in longitudine è 6. Il meridiano centrale di ciascuna zona è chiamato meridiano assiale. Le zone sono numerate da Greenwich a est.
La longitudine del meridiano assiale della zona con il numero N è uguale a:
0 = 6 N 3 .
Il meridiano assiale della zona e l'equatore sono rappresentati sul piano da linee rette (Fig. 2.4). Il meridiano assiale viene preso come asse delle ascisse X e l'equatore è dietro l'asse delle ordinate sì. La loro intersezione (punto O) funge da origine delle coordinate per questa zona.
Per evitare valori di ordinata negativi, vengono prese le coordinate di intersezione X 0 = 0, sì 0 = 500 km, che equivale allo spostamento dell'asse X 500 km a ovest.
In modo che dalle coordinate rettangolari di un punto si possa giudicare in quale zona si trova, rispetto all'ordinata sì il numero della zona di coordinate è assegnato a sinistra.
Consideriamo, ad esempio, le coordinate di un punto UN hanno la forma:
X UN = 6.276.427 m, sì UN= 12.428.566 m
Queste coordinate indicano che il punto UN si trova ad una distanza di 6276427 m dall'equatore, nella parte occidentale ( sì 500 km) della 12a zona di coordinate, ad una distanza di 500000 428566 = 71434 m dal meridiano assiale. Per le coordinate spaziali rettangolari, geodetiche e rettangolari piane in Russia è stato adottato il sistema di coordinate unificato SK-95, fissato a terra mediante punti della rete geodetica statale e costruito secondo misurazioni satellitari e terrestri a partire dal 1995
Sistemi di altezza
Le altezze nella geodesia ingegneristica vengono calcolate da una delle superfici piane. Altezza del punto chiamare la distanza lungo un filo a piombo da un punto a una superficie piana, presa come inizio del calcolo delle altezze.
Le altezze sono assolute, se vengono misurati dalla superficie piana principale, cioè dalla superficie del geoide. Nella fig. 2,5 segmenti di filo a piombo Ahh E Vv- altezze assolute dei punti UN E IN.
Le altezze sono chiamate condizionali, se qualsiasi altra superficie piana viene selezionata come punto di partenza per il calcolo delle altezze. Nella fig. 2,5 segmenti di filo a piombo Ahh E Vv - altezze condizionali dei punti UN E IN.
Accettato in Russia Sistema altimetrico baltico. Le altezze assolute vengono calcolate dalla superficie piana. Di solito viene chiamato il valore numerico dell'altezza segno. Ad esempio, se l'altezza di un punto UN uguale a H UN= 15.378 m, allora diciamo che la quota del punto è 15.378 m.
Si chiama la differenza di altezza di due punti eccedente. Quindi, superando il punto IN sopra il punto UN equivale
H AB = H IN H UN .
Conoscere l'altezza del punto UN, per determinare l'altezza di un punto IN il superamento viene misurato sul campo H AB. Altezza del punto IN calcolato dalla formula
H IN = H UN + H AB .
Viene chiamata la misurazione delle quote e il successivo calcolo delle altezze dei punti livellamento.
L'altezza assoluta di un punto dovrebbe essere distinta dalla sua geodetico altezza, cioè l'altezza misurata dalla superficie dell'ellissoide terrestre (vedi paragrafo 2.2). L'altezza geodetica differisce dall'altezza assoluta per la quantità di deviazione della superficie del geoide dalla superficie dell'ellissoide.
La terra è rotonda. La figura della terra è un termine per la forma della superficie terrestre. Quindi, la forma della Terra differisce da una sfera, avvicinandosi a un ellissoide di rivoluzione. GEOIDE - (dal greco geo... e greco eidos) la figura della Terra, limitata da una superficie piana, estesa sotto i continenti. La Terra ha la forma di una palla, come tutti gli altri corpi cosmici che hanno una grande massa. Tale superficie è chiamata figura generale della Terra o superficie del geoide.
A seconda della definizione della figura della Terra, vengono stabiliti diversi sistemi di coordinate. Già nel VI secolo. aC Pitagora credeva che la Terra fosse sferica. L'autore più autorevole in materia, Teofrasto, attribuisce la stessa scoperta a Parmenide.
200 anni dopo, Aristotele lo dimostrò, citando il fatto che durante le eclissi lunari l'ombra della Terra è sempre rotonda. Pensò che avesse la forma di un ellissoide e propose il seguente esperimento mentale. È necessario scavare due miniere: dal polo al centro della Terra e dall'equatore al centro della Terra. Queste miniere sono piene d'acqua. Se la Terra è sferica, la profondità delle miniere è la stessa.
Per una migliore approssimazione della superficie viene introdotto il concetto di ellissoide di riferimento, che ben coincide con il geoide solo su qualche porzione della superficie. In pratica, vengono utilizzati diversi ellissoidi terrestri medi e sistemi di coordinate terrestri associati. Lo stesso vento etereo che lo soffia da nord è responsabile del fatto che il globo abbia la forma di un geoide, una specie di pera protesa verso il Polo Nord.
Le altezze di livellamento vengono misurate dal geoide. Il concetto di geoide è stato perfezionato più volte. Propose anche l’utilizzo di un “quasi-geoide” (quasi un geoide), determinato dai valori del potenziale di gravità sulla superficie terrestre. Le deviazioni dal geoide sono piccole, non più di 3 m, ma la geodesia è una scienza esatta e tali deviazioni sono significative per essa.
La Terra, insieme al Sole, si trova ora ed è da 3-4 miliardi di anni in una regione del braccio a spirale della Galassia nella quale è spinta da una corrente eterea proveniente da nord. Circondando la Terra, il flusso eterico crea su di essa varie aree di pressione. Secondo le leggi dello strato limite, dopo 110 gradi, a partire dal punto in cui il flusso di etere colpisce ad angolo retto, cioè leggermente al di sotto dell'equatore, questo flusso comincia a staccarsi dalla superficie.
Ormai ogni scolaro sa con certezza che il pianeta è rotondo, che siamo tutti colpiti dalla forza di gravità, che ci impedisce di cadere “giù” e di volare fuori dall'atmosfera... Tuttavia, l'ipotesi che il nostro pianeta sia sferico in la forma esiste da molto tempo. Il primo a esprimere questa idea nel VI secolo a.C. fu l'antico filosofo e matematico greco Pitagora.
Già nel XVII secolo, il famoso fisico e matematico Newton fece l'audace ipotesi che la Terra non fosse una palla, o meglio, non proprio una palla. Lo assunse e lo dimostrò matematicamente. Comunque sia, ora sappiamo per certo che la Terra è appiattita ai poli (se preferisci, allungata all'equatore). Si scopre che la Terra non ha una forma del tutto regolare, assomiglia ad una pera protesa verso il Polo Nord.
Superficie fisica della Terra
Pertanto, gli scienziati hanno proposto un nome speciale per la forma della Terra: geoide. Il geoide è una figura stereometrica irregolare. I forti terremoti influenzano anche la forma della Terra. I professori dell’Università di Milano Roberto Sabadini e Giorgio Dalla Via ritengono che abbia lasciato una “cicatrice” sul campo gravitazionale del pianeta, provocando una significativa flessione del geoide.
Speriamo che presto ci invierà informazioni accurate sulla forma che ha la Terra oggi. La forma della Terra può essere descritta in due modi principali e in diversi modi derivati. Il geoide è una figura estremamente complessa, ed esiste solo teoricamente, ma in pratica non può essere visto né “toccato”.
Concetto della forma e della superficie della Terra
E ricordiamo che la superficie del geoide è sempre perpendicolare al filo a piombo, da cui diventa chiaro che il geoide non è solo una figura complessa, ma anche complicata. In generale, perché è necessario conoscere la forma del nostro pianeta in modo così accurato?
Ognuno di essi adotta la propria forma della Terra, il che porta ad alcune differenze nelle coordinate definite dai diversi sistemi. E se rispondi alla domanda perché il nostro pianeta è ancora rotondo, dovrai considerare diversi fatti significativi.
L'influenza della composizione del pianeta Terra sulla sua forma
Tutti i grandi pianeti dello spazio vicino alla Terra (Luna, Sole, ecc.) hanno una massa enorme, il che implica anche una maggiore forza gravitazionale. Senza questo, la forza di gravità non avrebbe un tale impatto sulla creazione della forma del nostro pianeta: per questo, il corpo cosmico deve essere perfettamente plastico, ad esempio gassoso o liquido.
E ci sono alcune prove significative a riguardo. Il raggio polare della Terra è di 6357 chilometri, il suo raggio equatoriale è di 6378 chilometri, ovvero una differenza di ben 19 chilometri. Sarebbe quindi un po' errato chiamare il pianeta una sfera assoluta, poiché ha piuttosto la forma di una sfera, leggermente appiattita ai poli e allungata lungo la linea dell'equatore.
Inoltre, la Terra non può essere perfettamente rotonda a causa del fatto che il magma caldo, come un tipo di liquido, è presente solo sotto la crosta della superficie terrestre, e la crosta stessa è una sostanza solida. Ma vale la pena notare che anche il liquido situato sulla superficie della Terra è influenzato da alcuni fenomeni, più precisamente dalla forza gravitazionale di altri oggetti celesti.
Scopri cos'è "Geoide" in altri dizionari:
Il geoide è una superficie geometricamente complessa di uguali valori di potenziale di gravità, coincidente con la superficie indisturbata dell'Oceano Mondiale ed estesa sui continenti. Circa quattrocento anni fa, le persone erano sicure che la Terra fosse piatta e poggiasse su tre balene. Tutti coloro che non erano d'accordo furono trascinati sul rogo, quindi erano pochi. Cento anni dopo fu possibile convincere impunemente gli altri che la Terra era una sfera. Passò un po' di tempo e di nuovo cominciarono a perseguitarmi per questa mia convinzione.
In realtà la figura della Terra è ancora più complessa. Sì, la Terra non è un ellissoide esatto, ma un corpo più complesso. Quindi decisero di chiamare geoide la forma della Terra. Il satellite europeo GOCE ha visto la Terra a forma di patata. Fu Newton il primo a dimostrare che la forma della Terra dovrebbe essere diversa da quella di una sfera. In realtà, la superficie terrestre può differire notevolmente dal geoide in luoghi diversi.
A proposito, se tu, mio lettore, sei una persona attenta, probabilmente avrai notato che quando parlo di misurazioni dei gradi, parlo sempre di misurazioni dei meridiani. E un lettore attento ha il diritto di chiedere: "Perché non ci sono storie sulle misurazioni utilizzando i paralleli?"
Il fatto è che questo si è rivelato molto più difficile. Solo nel XIX secolo furono intrapresi lavori veramente grandi e seri in questa direzione. Scienziati provenienti da Inghilterra, Belgio, Russia e Germania hanno costruito punti di triangolazione lungo il 52° parallelo da Haverfordwest nelle isole britanniche alla città russa di Orsk sul fiume Ural.
Più tardi, verso la metà del XIX secolo, il matematico tedesco Carl Friedrich Gauss notò che i meridiani Terra generalmente dovrebbero avere una lunghezza diversa. E il nostro stesso pianeta, a causa della distribuzione non uniforme masse nelle sue profondità, molto probabilmente, dovrebbe avere una figura leggermente diversa da uno sferoide normale. È vero, le sue considerazioni non hanno attirato molta attenzione. Nel frattempo, le misurazioni dei gradi continuavano ad accumularsi. Soprattutto molti di loro sono stati realizzati in Russia e poi in URSS.
Dai un'occhiata a questo meraviglioso e simpatico post:
Nel 1940, la forma della Terra ricevette addirittura il nome diffuso di “ellissoide di Krasovsky”, dal nome dello scienziato sovietico che guidò questo lavoro. Tuttavia, le cifre di rotazione erano poco adatte a descrivere accuratamente la Terra. E quando la forma del nostro pianeta fu finalmente chiarita con l'aiuto dei satelliti artificiali, tutti i ricercatori tornarono al termine speciale "geoide", proposto nel 1873 dallo scienziato inglese Listing. Questa parola deriva dal nome greco terra- “ge” e la parola greca “eidos” - vista. Se tradotto letteralmente in russo, si scopre che la figura della Terra è simile alla terra. Come capirlo?...
In linea di principio, il geoide non è la figura esatta del nostro pianeta. Questa è una figura idealizzata, senza tener conto delle montagne, depressioni. Come sarebbe stato se ci fosse stata un’alluvione globale sulla Terra. E allo stesso tempo, sul pianeta non dovrebbero agire né disturbi cosmici, né attrazione solare o lunare, in modo che nell'oceano non siano previste alte o basse maree. Perché solo allora l’acqua che inonda la Terra avrà una superficie ovunque perpendicolare alla direzione della gravità. Ma si scopre che non è necessariamente diretto ovunque esattamente verso il centro. Che aspetto ha un geoide del genere?
Quando gli operatori informatici hanno calcolato la superficie terrestre utilizzando i dati dei satelliti artificiali, si è scoperto che assomigliava leggermente a una pera. Il Polo Nord è leggermente rialzato, il Polo Sud è depresso. Hanno trovato ammaccature in Asia e Nord America e hanno trovato protuberanze negli oceani Atlantico e Pacifico.
Il nostro pianeta è uno dei 9 che ruotano attorno al Sole. Anche nei tempi antichi apparvero le prime idee sulla forma e le dimensioni della Terra.
Come sono cambiate le idee sulla forma della Terra?
Gli antichi pensatori (Aristotele - III secolo a.C., Pitagora - V secolo a.C., ecc.) molti secoli fa espressero l'idea che il nostro pianeta avesse una forma sferica. Aristotele (nella foto sotto), in particolare, insegnava, seguendo Eudosso, che la Terra, che è il centro dell'Universo, è sferica. Ne ha visto la prova nel carattere che hanno le eclissi lunari. Con loro, l'ombra proiettata dal nostro pianeta sulla Luna ha una forma arrotondata ai bordi, possibile solo se è sferica.
Le ricerche astronomiche e geodetiche condotte nei secoli successivi ci hanno dato l'opportunità di giudicare quale sia la forma e le dimensioni effettive della Terra. Oggi tutti sanno che è rotondo, giovani e vecchi. Ma ci sono stati momenti nella storia in cui si credeva che il pianeta Terra fosse piatto. Oggi, grazie al progresso della scienza, non dubitiamo più che sia rotondo e non piatto. La prova indiscutibile di ciò sono le fotografie spaziali. La forma sferica del nostro pianeta porta al fatto che la superficie terrestre viene riscaldata in modo non uniforme.
Ma in realtà la forma della Terra non è proprio quella che pensavamo. Questo fatto è noto agli scienziati ed è attualmente utilizzato per risolvere problemi nel campo della navigazione satellitare, della geodesia, dell'astronautica, dell'astrofisica e di altre scienze correlate. Per la prima volta, l'idea di quale fosse la forma effettiva della Terra fu espressa da Newton a cavallo tra il XVII e il XVIII secolo. Ha teoricamente giustificato l'ipotesi che il nostro pianeta, sotto l'influenza della gravità, dovrebbe essere compresso nella direzione dell'asse di rotazione. Ciò significa che la forma della Terra è uno sferoide o un ellissoide di rivoluzione. Il grado di compressione dipende dalla velocità angolare di rotazione. Cioè, più velocemente un corpo ruota, più si appiattisce ai poli. Questo scienziato ha proceduto dal principio della gravitazione universale, nonché dal presupposto di una massa liquida omogenea. Assunse che la Terra fosse un ellissoide compresso e determinò, a seconda della velocità di rotazione, le dimensioni della compressione. Dopo qualche tempo, Maclaurin dimostrò che se il nostro pianeta è un ellissoide compresso ai poli, l'equilibrio degli oceani che ricoprono la Terra è effettivamente assicurato.
Possiamo supporre che la Terra sia rotonda?
Se il pianeta Terra viene visto da lontano, apparirà quasi perfettamente rotondo. Un osservatore per il quale non è importante una maggiore precisione della misurazione può benissimo considerarla tale. Il raggio medio della Terra in questo caso è 6371,3 km. Ma se noi, prendendo la forma del nostro pianeta come una sfera ideale, iniziamo a effettuare misurazioni accurate di varie coordinate di punti sulla superficie, non ci riusciremo. Il fatto è che il nostro pianeta non è una palla perfettamente rotonda.
Diversi modi per descrivere la forma della Terra
La forma del pianeta Terra può essere descritta in due modi principali, oltre che in diversi modi derivati. Nella maggior parte dei casi può essere considerato un geoide o un ellissoide. È interessante notare che la seconda opzione è matematicamente facile da descrivere, ma la prima non può essere descritta in alcun modo, poiché per determinare l'esatta forma del geoide (e, di conseguenza, della Terra), vengono effettuate misurazioni pratiche della gravità a vari livelli punti sulla superficie del nostro pianeta.
Ellissoide di rivoluzione
Tutto è chiaro con l'ellissoide di rotazione: questa figura ricorda una palla, che è appiattita dal basso e dall'alto. Il fatto che la forma della Terra sia un ellissoide è abbastanza comprensibile: le forze centrifughe sorgono a causa della rotazione del nostro pianeta all'equatore, mentre non esistono ai poli. A causa della rotazione, oltre che delle forze centrifughe, la Terra “ingrassa”: il diametro del pianeta all'equatore è di circa 50 km maggiore di quello polare.
Caratteristiche di una figura chiamata "geoide"
Una figura estremamente complessa è il geoide. Esiste solo teoricamente, ma in pratica non può essere toccato né visto. Puoi immaginare il geoide come una superficie, la cui forza di gravità in ciascun punto è diretta rigorosamente verticalmente. Se il nostro pianeta fosse una sfera regolare riempita uniformemente di qualche sostanza, allora il filo a piombo in qualsiasi punto punterebbe al centro della sfera. Ma la situazione è complicata dal fatto che la densità del nostro pianeta è eterogenea. In alcuni punti ci sono rocce pesanti, in altri ci sono vuoti, montagne e depressioni sono sparse su tutta la superficie, e anche pianure e mari sono distribuiti in modo non uniforme. Tutto ciò modifica il potenziale gravitazionale in ogni punto specifico. Il fatto che la forma del globo sia geoide è anche responsabile del vento etereo che soffia sul nostro pianeta da nord.
Chi ha studiato i geoidi?
Si noti che il concetto stesso di “geoide” fu introdotto da Johann Listing (nella foto sotto), fisico e matematico, nel 1873.
Con esso, che significa "vista della Terra" nella traduzione dal greco, si intendeva una figura formata dalla superficie dell'Oceano Mondiale, così come i mari che comunicano con esso, a un livello medio dell'acqua, in assenza di disturbi dovuti alle maree , correnti, nonché differenze nella pressione atmosferica, ecc. Quando dicono che questa o quella altezza è sopra il livello del mare, ciò significa l'altezza dalla superficie del geoide in questo punto del globo, nonostante il fatto che ci sia non c'è mare in questo posto, e si trova a diverse migliaia di chilometri di distanza.
Il concetto di geoide è stato successivamente affinato più volte. Pertanto, lo scienziato sovietico M. S. Molodensky creò la sua teoria per determinare il campo gravitazionale e la figura della Terra dalle misurazioni effettuate sulla sua superficie. Per fare ciò, ha sviluppato un dispositivo speciale che misura la gravità: un gravimetro a molla. Fu lui a proporre anche l'uso di un quasi-geoide, che è determinato dai valori accettati dal potenziale di gravità sulla superficie terrestre.
Maggiori informazioni sul geoide
Se la gravità viene misurata a 100 km dalle montagne, il filo a piombo (cioè il peso su una corda) inizierà a deviare nella loro direzione. Una tale deviazione dalla verticale è invisibile ai nostri occhi, ma è facilmente rilevabile dagli strumenti. Un'immagine simile si osserva ovunque: le deviazioni del filo a piombo sono maggiori in alcuni punti e minori in altri. E ricordiamo che la superficie del geoide è sempre perpendicolare al filo a piombo. Da ciò diventa chiaro che il geoide è una figura molto complessa. Per immaginarlo meglio, puoi fare quanto segue: modellare una palla di argilla, quindi strizzarla su entrambi i lati per formare una forma appiattita, quindi creare protuberanze e ammaccature sull'ellissoide risultante con le dita. Una palla così appiattita e accartocciata mostrerà la forma del nostro pianeta in modo abbastanza realistico.
Perché hai bisogno di conoscere la forma esatta della Terra?
Perché hai bisogno di conoscerne la forma in modo così preciso? Perché agli scienziati non piace la forma sferica della Terra? Il quadro dovrebbe essere complicato dal geoide e dall’ellissoide di rivoluzione? Sì, ce n'è urgentemente bisogno: le figure vicine al geoide aiutano a creare griglie di coordinate più precise. Né la ricerca astronomica, né i rilievi geodetici, né i vari sistemi di navigazione satellitare (GLONASS, GPS) possono esistere ed essere condotti senza determinare una forma abbastanza precisa del nostro pianeta.
Vari sistemi di coordinate
Il mondo attualmente ha diversi sistemi di coordinate tridimensionali e bidimensionali con significato globale, oltre a diverse dozzine di sistemi locali. Ognuno di loro ha la propria forma della Terra. Ciò porta al fatto che le coordinate determinate da sistemi diversi sono leggermente diverse. È interessante notare che, per calcolarli per punti situati sul territorio di un paese, sarà più conveniente prendere come ellissoide di riferimento la forma della Terra. Ciò è stato ormai stabilito anche al più alto livello legislativo.
L'ellissoide di Krasovsky
Se parliamo dei paesi della CSI o della Russia, sul territorio di questi stati la forma del nostro pianeta è descritta dal cosiddetto ellissoide di Krasovsky. È stato definito nel 1940. Sulla base di questa figura sono stati creati sistemi di coordinate nazionali (PZ-90, SK-63, SK-42) ed esteri (Afgooye, Hanoi 1972). Sono ancora utilizzati per scopi pratici e scientifici. È interessante notare che GLONASS si basa sul sistema PZ-90, che ha una precisione superiore al sistema simile WGS84 adottato come base per il GPS.
Conclusione
Per riassumere, diciamo ancora una volta che la forma del nostro pianeta è diversa da quella sferica. La Terra si sta avvicinando alla sua forma ad un ellissoide di rivoluzione. Come abbiamo già notato, questa domanda non è affatto inattiva. Determinare esattamente quale forma ha la Terra offre agli scienziati un potente strumento per calcolare le coordinate dei corpi celesti e terrestri. E questo è molto importante per la navigazione spaziale e marittima, durante la costruzione, i lavori geodetici, così come in molte altre aree dell'attività umana.
Cos'è il GEOIDE?
Non lo so:
Pensi davvero che la Terra sia una palla? Mi chiedo perché hanno inventato il termine “geoide” per la forma della Terra?
La gravità più forte è nelle aree colorate in giallo, la più debole in quelle blu. Il rilievo del geoide è volutamente migliorato: per maggiore chiarezza, le differenze di altezza vengono moltiplicate per 10mila volte.
Non lo so:
Perché hanno inventato il proprio nome per la forma della Terra: geoide, se le deviazioni della forma della Terra dalla sfera sono così piccole (secondo te) da poter essere trascurate?
Per forma della Terra intendo la superficie che limita il volume della Terra.
Molte persone pensano che questa immagine mostri il rilievo del globo.
Ma non è vero. Questo è il geoide.
Non lo so:
Qualcosa di nuovo. Spiegare. Se il geoide non è una superficie che limita il volume della Terra, allora cos'è secondo te?
Il geoide (letteralmente “qualcosa come la Terra”) è un corpo geometrico che riflette le proprietà del potenziale di gravità sulla Terra (vicino alla superficie terrestre.
Non tutti coloro che non sono geometra, topografo o geologo saranno in grado di capire cosa significano questi termini complicati.
Allora proviamo a spiegarlo più semplicemente.
Un geoide è una figura di forma complessa formata dalla superficie del livello dell'acqua dell'Oceano Mondiale, che continua sotto i continenti. Questa superficie è perpendicolare (normale) al vettore di gravità in tutti i punti. Il filo a piombo è diretto perpendicolarmente alla superficie del geoide e non al centro della Terra! Ciò è dovuto al fatto che la densità della Terra è distribuita in modo non uniforme.
Cioè è una figura immaginaria che non esiste nella realtà.
Il geoide non è il rilievo della superficie terrestre. Si può vedere che in Himalaya c'è una diminuzione della superficie piana sul geoide, sebbene in termini di rilievo queste siano le montagne più alte della Terra.
E quello che non so intendeva era la SUPERFICIE DEI GUSCI SOLIDI E LIQUIDI DELLA TERRA.
Ecco come appare la Terra dallo Spazio.
Questa rappresentazione del nostro pianeta ben si adatta a problemi in cui la precisione dei calcoli non supera lo 0,5%. In realtà la Terra non è una sfera perfetta. A causa della rotazione giornaliera risulta appiattito ai poli; le altezze dei continenti sono diverse; le deformazioni delle maree distorcono anche la forma della superficie. In geodesia e astronautica, di solito si sceglie un ellissoide di rotazione o un geoide per descrivere la figura della Terra. Un sistema di coordinate astronomiche è associato al geoide e un sistema di coordinate geodetiche è associato all'ellissoide di rotazione.
Tutto ciò che abbiamo considerato finora riguarda la superficie solida e liquida del pianeta.
Ma sulla Terra esiste anche un involucro gassoso del pianeta, chiamato atmosfera.
Inoltre, l’atmosfera non ha un confine chiaro con lo spazio esterno.
La linea Karman è un’altitudine sopra il livello del mare, che è convenzionalmente accettata come confine tra l’atmosfera terrestre e lo spazio.
Secondo la definizione della Fédération Aéronautique Internationale (FAI), la linea Karman si trova ad un'altitudine di 100 km sul livello del mare.
L'altezza prende il nome da Theodore von Karman, uno scienziato americano di origine ungherese. Fu il primo a determinare che approssimativamente a questa altitudine l'atmosfera diventa così rarefatta che l'aeronautica diventa impossibile, poiché la velocità dell'aereo richiesta per creare una portanza sufficiente diventa maggiore della prima velocità cosmica, e quindi, per raggiungere altitudini più elevate è necessario utilizzare i mezzi dell’astronautica.
L'atmosfera terrestre continua oltre la linea di Karman. La parte esterna dell'atmosfera terrestre, l'esosfera, si estende fino ad un'altitudine di 10mila km o più; a questa altitudine l'atmosfera è costituita principalmente da atomi di idrogeno che sono in grado di lasciare l'atmosfera.
Il raggiungimento della Linea Karman è stata la prima condizione per ricevere il Premio Ansari X, poiché questa è la base per riconoscere il volo come volo spaziale.