Geoid nima? O'z-o'zini nazorat qilish uchun savollar va topshiriqlar
Birinchi taxminga ko'ra, Yerni shar deb hisoblash mumkin. Ikkinchi yaqinlashishda Yer inqilob ellipsoidi sifatida qabul qilinadi; ba'zi tadqiqotlarda u ikki o'qli ellipsoid hisoblanadi. Geoid- Yerning nazariy figurasi sifatida qabul qilingan, tinch holatda okeanlar yuzasi bilan chegaralangan jism materiklar ostida davom etdi.Yer qobig'ida massalarning notekis taqsimlanishi tufayli geoid tartibsiz geometrik shaklga ega va uning sirtni matematik tarzda ifodalab bo'lmaydi, bu geodezik muammolarni hal qilish uchun zarurdir. Geodezik masalalarni yechishda geoid o'rniga unga yaqin bo'lgan geometrik muntazam sirtlar olinadi. Shunday qilib, taxminiy hisob-kitoblar uchun Yer radiusi 6371 km bo'lgan shar shaklida olinadi. Ellipsoid geoid shakliga yaqinlashadi - ellipsni (2.1-rasm) kichik o'qi atrofida aylantirish natijasida olingan figura. Yer ellipsoidining o'lchamlari quyidagi asosiy parametrlar bilan tavsiflanadi: a- yarim katta o'q, b yarim kichik o‘q, qutbli siqilish va e– meridian ellipsining birinchi ekssentrisiteti, qayerda va.
Umumiy yer ellipsoidi va mos yozuvlar ellipsoidi o'rtasida farq qilinadi.
Markaz oddiy yer ellipsoidi Yerning massa markaziga joylashtirilgan, aylanish o'qi Yerning o'rtacha aylanish o'qiga to'g'ri keladi va ellipsoid yuzasining geoid yuzasiga eng katta yaqinligini ta'minlaydigan o'lchamlar olinadi. Global ellipsoid global geodezik muammolarni hal qilishda, xususan, sun'iy yo'ldosh o'lchovlarini qayta ishlashda qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda ikkita global ellipsoid keng qo'llaniladi: PZ-90 (Yer parametrlari 1990 yil, Rossiya) va WGS-84 (Jahon geodeziya tizimi 1984 yil, AQSh).
Yo'naltiruvchi ellipsoid- ma'lum bir mamlakatda geodeziya ishlari uchun qabul qilingan ellipsoid. Mamlakatda qabul qilingan koordinatalar tizimi mos yozuvlar ellipsoidi bilan bog'liq. Yo'naltiruvchi ellipsoidning parametrlari Yer yuzasining ma'lum bir qismini eng yaxshi yaqinlashtirish sharti bilan tanlanadi. Bunday holda, ellipsoid va Yerning markazlari bir xil emas.
Rossiyada 1946 yildan beri mos yozuvlar ellipsoididan foydalaniladi Krasovskiy ellipsoidi parametrlari bilan: A= 6,378,245 m, a = 1/298,3.
2. Geodeziyadagi koordinata tizimlari. Mutlaq va nisbiy balandliklar.
Geodeziyada qo'llaniladigan koordinata tizimlari
Geodeziyadagi nuqtalarning o'rnini aniqlash uchun fazoviy to'rtburchaklar, geodezik va tekis to'rtburchaklar koordinatalari qo'llaniladi.
Fazoviy to'rtburchaklar koordinatalari. Koordinatalar sistemasining kelib chiqishi markazda joylashgan O yer ellipsoidi (2.2-rasm).
Eksa Z ellipsoidning aylanish o'qi bo'ylab shimolga yo'naltirilgan. Eksa X ekvator tekisligining Grinvich bosh meridiani bilan kesishgan joyida joylashgan. Eksa Y o'qlarga perpendikulyar yo'naltirilgan Z Va X sharqqa.
Geodezik koordinatalar. Nuqtaning geodezik koordinatalari uning kengligi, uzunligi va balandligi hisoblanadi (2.2-rasm).
Geodezik kenglik ballM burchak deb ataladi IN, berilgan nuqtadan va ekvator tekisligidan o'tuvchi ellipsoid yuzasining normalidan hosil bo'ladi.
Kenglik ekvatordan shimol va janubdan 0 dan 90 gacha oʻlchanadi va shimol yoki janub deb ataladi. Shimoliy kenglik musbat, janubiy kenglik esa salbiy hisoblanadi.
Ellipsoidning o'qdan o'tuvchi kesma tekisliklari O.Z, deyiladi geodezik meridianlar.
Geodezik uzunlik ball M dihedral burchak deb ataladi L, boshlang'ich (Grinvich) geodezik meridiani va berilgan nuqtaning geodezik meridianining tekisliklari tomonidan hosil qilingan.
Uzunlik bosh meridiandan sharqqa 0 dan 360 gacha yoki 0 dan 180 sharqqa (musbat) va 0 dan 180 g‘arbga (salbiy) oraliqda o‘lchanadi.
Geodezik nuqta balandligi M uning balandligi N yer ellipsoidining yuzasidan yuqorida.
Geodezik koordinatalar va fazoviy to'rtburchaklar koordinatalari formulalar bilan bog'langan
X =(N+H) cos B cos L, Y=(N+H) cos B gunoh L, Z=[(1 e 2 )N+H] gunoh B,
Qayerda emeridian ellipsining birinchi ekssentrisiteti va N birinchi vertikalning egrilik radiusi. Qayerda N= a/ (1e 2 gunoh 2 B) 1/2. Nuqtalarning geodezik va fazoviy to‘g‘ri burchakli koordinatalari yo‘ldosh o‘lchovlari yordamida, shuningdek ularni geodezik o‘lchovlar bilan koordinatalari ma’lum bo‘lgan nuqtalar bilan bog‘lash yo‘li bilan aniqlanadi. E'tibor bering, geodeziya bilan bir qatorda astronomik kenglik va uzunlik ham mavjud. Astronomik kenglikbu ekvator tekisligi bilan berilgan nuqtada plumb chizig'i tomonidan yasalgan burchak. Astronomik uzunlik – berilgan nuqtada plumb chizigʻidan oʻtuvchi Grinvich meridiani va astronomik meridian tekisliklari orasidagi burchak. Astronomik koordinatalar yerda astronomik kuzatishlar natijasida aniqlanadi.Astronomik koordinatalar geodezik koordinatalardan farq qiladi, chunki plumb chiziqlari yo’nalishlari ellipsoid yuzasiga normalarning yo’nalishlari bilan mos kelmaydi. Yer yuzasining ma'lum bir nuqtasida ellipsoid yuzasiga normalning yo'nalishi va plumb chizig'i orasidagi burchak deyiladi. plumb chizig'ining og'ishi.
Geodezik va astronomik koordinatalarni umumlashtirish atamasi - geografik koordinatalar.
Tekislik to'rtburchaklar koordinatalari. Muhandislik geodeziyasi muammolarini hal qilish uchun ular fazoviy-geodezik koordinatalardan oddiyroqlarga - tekis koordinatalarga o'tadilar, bu esa tekislikda erni tasvirlash va ikkita koordinata yordamida nuqtalarning o'rnini aniqlash imkonini beradi. X Va da.
Yerning konveks yuzasini tekislikda buzilmasdan tasvirlab bo'lmasligi sababli, tekis koordinatalarni kiritish faqat cheklangan joylarda mumkin bo'lgan buzilishlar juda kichik bo'lib, ularni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Rossiyada to'rtburchaklar koordinatalar tizimi qabul qilindi, uning asosi teng burchakli ko'ndalang silindrsimon Gauss proyeksiyasidir. Ellipsoid yuzasi tekislikda zonalar deb ataladigan qismlarda tasvirlangan. Zonalar sharsimon uchburchaklar bo'lib, meridianlar bilan chegaralangan va shimoliy qutbdan janubga cho'zilgan (2.3-rasm). Uzunlikdagi zonaning o'lchami 6 ga teng. Har bir zonaning markaziy meridianiga eksenel meridian deyiladi. Mintaqalar Grinvichdan sharqqa qarab raqamlangan.
N sonli zonaning eksenel meridianining uzunligi quyidagilarga teng:
0 = 6 N 3 .
Tekislikda zonaning eksenel meridiani va ekvator to'g'ri chiziqlar bilan tasvirlangan (2.4-rasm). Abscissa o'qi sifatida eksenel meridian olinadi x, va ekvator ordinat o'qi orqasida joylashgan y. Ularning kesishishi (nuqta O) ushbu zona uchun koordinatalarning kelib chiqishi bo'lib xizmat qiladi.
Manfiy ordinata qiymatlaridan qochish uchun kesishish koordinatalari olinadi x 0 = 0, y 0 = 500 km, bu o'qning siljishiga teng X 500 km g'arbda.
Shunday qilib, nuqtaning to'rtburchaklar koordinatalari bo'yicha u qaysi zonada joylashganligini ordinataga qadar aniqlash mumkin. y koordinata zonasining raqami chapga beriladi.
Masalan, nuqtaning koordinatalari bo'lsin A shaklga ega:
x A = 6 276 427 m, y A= 12 428 566 m
Bu koordinatalar nuqta ekanligini ko'rsatadi A ekvatordan 6276427 m masofada, gʻarbiy qismida joylashgan ( y 500 km) 12-koordinata zonasi, eksenel meridiandan 500000 428566 = 71434 m masofada. Rossiyada fazoviy to'rtburchaklar, geodezik va tekis to'rtburchaklar koordinatalari uchun SK-95 yagona koordinata tizimi qabul qilindi, u yerga davlat geodeziya tarmog'ining punktlari tomonidan o'rnatiladi va 1995 yildan boshlab sun'iy yo'ldosh va yer usti o'lchovlari bo'yicha qurilgan.
Balandlik tizimlari
Muhandislik geodeziyasida balandliklar tekis sirtlardan biridan hisoblanadi. Nuqta balandligi balandliklarni hisoblashning boshlanishi sifatida qabul qilingan nuqtadan tekis sirtgacha bo'lgan masofani plumb chizig'i bo'ylab chaqiring.
Balandliklar mutlaq, agar ular asosiy sath yuzasidan, ya'ni geoid yuzasidan o'lchanadigan bo'lsa. Shaklda. 2,5 plumb liniyasi segmentlari Ahh Va Vv- nuqtalarning mutlaq balandliklari A Va IN.
Balandliklar shartli deb ataladi, agar balandliklarni hisoblash uchun boshlang'ich nuqta sifatida boshqa har qanday tekis sirt tanlangan bo'lsa. Shaklda. 2,5 plumb liniyasi segmentlari Ahh Va Vv - nuqtalarning shartli balandliklari A Va IN.
Rossiyada qabul qilingan Boltiqbo'yi balandligi tizimi. Mutlaq balandliklar tekislik yuzasidan hisoblanadi. Balandlikning raqamli qiymati odatda deyiladi belgi. Misol uchun, agar nuqta balandligi A ga teng H A= 15,378 m, keyin nuqtaning balandligi 15,378 m deb aytamiz.
Ikki nuqtaning balandligidagi farq deyiladi ortiq. Shunday qilib, nuqtadan oshib ketish IN nuqtadan yuqori A teng
h AB = H IN H A .
Nuqta balandligini bilish A, nuqta balandligini aniqlash uchun IN oshib borishi yerda o‘lchanadi h AB. Nuqta balandligi IN formula bo'yicha hisoblanadi
H IN = H A + h AB .
Balandliklarni o'lchash va keyinchalik nuqta balandliklarini hisoblash deyiladi tekislash.
Nuqtaning mutlaq balandligini uning balandligidan farqlash kerak geodezik balandlik, ya'ni yer ellipsoidi yuzasidan o'lchangan balandlik (2.2-bo'limga qarang). Geodezik balandlik mutlaq balandlikdan geoid sirtining ellipsoid yuzasidan chetlanish miqdori bilan farqlanadi..
Yer dumaloq. Yer figurasi - bu yer yuzasining shakli uchun atama. Demak, Yerning shakli sferadan farq qiladi, inqilob ellipsoidiga yaqinlashadi. GEOID - (ge... va yunoncha eidos koʻrinishidan) Yerning tekis yuzasi bilan chegaralangan, qitʼalar ostida choʻzilgan figurasi. Yer katta massaga ega bo'lgan boshqa barcha kosmik jismlar kabi to'p shakliga ega. Bunday sirt Yerning umumiy figurasi yoki geoid yuzasi deb ataladi.
Yer figurasining ta'rifiga qarab turli koordinatalar sistemalari o'rnatiladi. 6-asrda. Miloddan avvalgi Pifagor Yer sharsimon ekanligiga ishongan. Bu boradagi eng nufuzli muallif Teofrast Parmenidga xuddi shu kashfiyotni beradi.
Oradan 200 yil o‘tib Arastu buni isbotlab, Oy tutilishida Yerning soyasi doim dumaloq bo‘lishini ta’kidladi. U ellipsoid shakliga ega deb taxmin qildi va quyidagi fikrlash tajribasini taklif qildi. Ikkita mina qazish kerak: qutbdan Yerning markaziga va ekvatordan Yerning markaziga. Bu konlar suv bilan to'ldirilgan. Agar Yer sharsimon bo'lsa, unda minalar chuqurligi bir xil bo'ladi.
Sirtni yaxshiroq yaqinlashtirish uchun faqat sirtning ma'lum bir qismida geoid bilan yaxshi mos keladigan mos yozuvlar ellipsoidi tushunchasi kiritilgan. Amalda, bir necha xil o'rtacha er usti ellipsoidlari va ular bilan bog'liq er usti koordinata tizimlari qo'llaniladi. Shimoldan esayotgan o'sha efir shamoli globusning shimoliy qutb tomon cho'zilgan geoid shakliga ega bo'lishi uchun aybdor.
Nivelirlash balandligi geoiddan o'lchanadi. Geoid tushunchasi bir necha bor takomillashtirilgan. U, shuningdek, er yuzasidagi tortishish potentsialining qiymatlari bilan belgilanadigan "kvazi-geoid" (deyarli geoid) dan foydalanishni taklif qildi. Geoiddan og'ishlar kichik, 3 m dan oshmaydi, lekin geodeziya aniq fan bo'lib, uning uchun bunday og'ishlar muhimdir.
Yer, Quyosh bilan birga, hozir va 3-4 milliard yil davomida shimoldan efir oqimi bilan urilgan Galaktikaning spiral qo'li hududida joylashgan. Efir oqimi Yer atrofida aylanib, unda turli bosim zonalarini hosil qiladi. Chegara qatlami qonunlariga ko'ra, 110 gradusdan so'ng, efir oqimi to'g'ri burchak ostida, ya'ni ekvatordan biroz pastroqqa urilgan nuqtadan boshlab, bu oqim sirtdan ajralib chiqa boshlaydi.
Endi har bir maktab o'quvchisi aniq biladiki, sayyoramiz dumaloq ekanligini, barchamizga tortishish kuchi ta'sir qiladi, bu bizni "pastga" yiqilib, atmosferadan uchib ketishimizga to'sqinlik qiladi ... Biroq, bizning sayyoramiz sharsimon ekanligi haqidagi faraz. shakli juda uzoq vaqt davomida mavjud edi. Miloddan avvalgi VI asrda bu fikrni birinchi bo'lib qadimgi yunon faylasufi va matematigi Pifagor ifodalagan.
17-asrda mashhur fizik va matematik Nyuton Yer shar emas, toʻgʻrirogʻi, unchalik toʻp emas, degan jasur taxminni ilgari surgan edi. U buni taxmin qildi va matematik tarzda isbotladi. Qanday bo'lmasin, endi biz Yerning qutblarda tekislanganligini aniq bilamiz (agar xohlasangiz, ekvatorda cho'zilgan). Ma'lum bo'lishicha, Yer butunlay muntazam shaklga ega emas, u Shimoliy qutb tomon cho'zilgan nokga o'xshaydi.
Yerning fizik yuzasi
Shuning uchun olimlar Yer shakli uchun maxsus nom - geoidni taklif qilishdi. Geoid tartibsiz stereometrik figuradir. Kuchli zilzilalar Yerning shakliga ham ta'sir qiladi. Milan universiteti professorlari Roberto Sabadini va Giorgio Dalla Via, u sayyoraning tortishish maydonida "chandiq" qoldirib, geoidning sezilarli darajada egilishiga olib kelgan, deb hisoblashadi.
Umid qilamizki, u tez orada bizga Yerning bugungi kundagi shakli haqida aniq ma'lumot yuboradi. Yerning shaklini ikkita asosiy va bir nechta hosilaviy tarzda tasvirlash mumkin. Geoid juda murakkab shakl bo'lib, u faqat nazariy jihatdan mavjud, ammo amalda uni ko'rish yoki "tegish" mumkin emas.
Yerning shakli va yuzasi haqida tushuncha
Va biz eslaymizki, geoidning yuzasi har doim plumb chizig'iga perpendikulyar bo'lib, undan geoid nafaqat murakkab figura, balki hiyla-nayrang ekanligi ayon bo'ladi. Umuman olganda, nima uchun sayyoramiz shaklini bunchalik aniq bilish kerak?
Ularning har biri Yerning o'ziga xos shaklini qabul qiladi, bu esa turli tizimlar tomonidan belgilangan koordinatalarda ba'zi farqlarga olib keladi. Va agar siz nima uchun bizning sayyoramiz hali ham yumaloq degan savolga javob bersangiz, bir nechta muhim faktlarni ko'rib chiqishingiz kerak bo'ladi.
Yer sayyorasi tarkibining uning shakliga ta'siri
Erga yaqin bo'lgan barcha yirik sayyoralar (Oy, Quyosh va boshqalar) juda katta massaga ega, bu ham tortishish kuchini oshiradi. Busiz, tortishish kuchi sayyoramiz shaklini yaratishga bunday ta'sir ko'rsatmaydi - buning uchun kosmik jism optimal plastik bo'lishi kerak, masalan, gaz yoki suyuqlik.
Va buning uchun muhim dalillar mavjud. Yerning qutb radiusi 6357 kilometr, ekvatorial radiusi 6378 kilometr, bu farq 19 kilometrga teng. Shuning uchun sayyorani mutlaq sfera deb atash biroz noto'g'ri bo'ladi, chunki u qutblarda bir oz tekislangan va Ekvator chizig'i bo'ylab cho'zilgan shar shakliga ega.
Bundan tashqari, Yer mukammal yumaloq bo'lishi mumkin emas, chunki issiq magma suyuqlik turi sifatida faqat er qobig'i ostida mavjud va qobiqning o'zi qattiq moddadir. Ammo shuni ta'kidlash joizki, Yer yuzasida joylashgan suyuqlik ham ma'lum hodisalarga ta'sir qiladi - aniqrog'i, boshqa samoviy jismlarning tortishish kuchi.
Boshqa lug'atlarda "Geoid" nima ekanligini ko'ring:
Geoid - bu Jahon okeanining buzilmagan yuzasiga to'g'ri keladigan va qit'alar bo'ylab cho'zilgan tortishish potentsialining teng qiymatlariga ega geometrik jihatdan murakkab sirt. Taxminan to'rt yuz yil oldin odamlar Yerning tekis ekanligiga va uchta ustunga suyanganiga amin edilar. Hamma rozi bo'lmaganlar ustunga sudralib ketishdi, shuning uchun ularning soni oz edi. Yuz yil o'tgach, boshqalarni Yerning shar ekanligiga hech qanday jazosiz ishontirish mumkin edi. Biroz vaqt o'tdi va yana shu e'tiqodim uchun meni ta'qib qila boshladilar.
Aslida, Yerning figurasi yanada murakkabroq. Ha, Yer aniq ellipsoid emas, balki murakkabroq jismdir. Keyin ular Yerning shaklini geoid deb atashga qaror qilishdi. Yevropaning GOCE sun’iy yo‘ldoshi Yerni kartoshka shaklida ko‘rdi. Aynan Nyuton birinchi bo'lib Yerning shakli sharnikidan farq qilishi kerakligini ko'rsatdi. Aslida, Yer yuzasi turli joylarda geoiddan sezilarli darajada farq qilishi mumkin.
Aytgancha, agar siz, mening o'quvchim, diqqatli odam bo'lsangiz, ehtimol daraja o'lchovlari haqida gapirganda, men har doim meridian o'lchovlari haqida gapirganimni payqadingiz. Va diqqatli o'quvchi: "Nega parallellardan foydalangan holda o'lchovlar haqida hikoyalar yo'q?" Deb so'rashga haqli.
Gap shundaki, bu ancha qiyinroq bo'lib chiqdi. Faqat 19-asrda bu yo'nalishda chinakam katta va jiddiy ishlar amalga oshirildi. Angliya, Belgiya, Rossiya va Germaniya olimlari Britaniya orollaridagi Xaverford-Vestdan Rossiyaning Ural daryosi bo‘yidagi Orsk shahrigacha bo‘lgan 52-parallel bo‘ylab triangulyatsiya nuqtalarini qurdilar.
Keyinchalik, 19-asrning o'rtalariga kelib, nemis matematigi Karl Fridrix Gauss meridianlarning Yer odatda teng bo'lmagan uzunlikka ega bo'lishi kerak. Va bizning sayyoramizning o'zi, notekis taqsimot tufayli ommaviy uning chuqurligida, ehtimol, oddiy sferoiddan biroz farq qiladigan shaklga ega bo'lishi kerak. To‘g‘ri, uning mulohazalari ko‘pchilikning e’tiborini tortmadi. Shu bilan birga, daraja o'lchovlari to'planib, to'planib boraverdi. Ayniqsa, ularning ko'pchiligi Rossiyada, keyin esa SSSRda ishlab chiqarilgan.
Ushbu ajoyib va yoqimli postni ko'ring:
1940 yilda Yerning shakli hatto ushbu ishga rahbarlik qilgan sovet olimining sharafiga keng tarqalgan "Krasovskiy ellipsoidi" nomini oldi. Biroq, aylanish raqamlari Yerni aniq tasvirlash uchun juda mos emas edi. Va nihoyat, sun'iy yo'ldoshlar yordamida sayyoramizning shakli aniqlangach, barcha tadqiqotchilar 1873 yilda ingliz olimi Listing tomonidan taklif qilingan maxsus "geoid" atamasiga qaytishdi. Bu so'z yunoncha nomdan kelib chiqqan yer- "ge" va yunoncha "eidos" - ko'rinish. Agar rus tiliga so'zma-so'z tarjima qilingan bo'lsa, Yerning figurasi erga o'xshaydi. Buni qanday tushunish kerak?..
Aslida, geoid sayyoramizning aniq ko'rsatkichi emas. Bu tog'larni hisobga olmagan holda ideallashtirilgan raqam, depressiyalar. Agar Yer yuzida global suv toshqini bo'lganida shunday bo'lar edi. Va shu bilan birga, sayyorada hech qanday kosmik buzilishlar, na quyosh, na oy tortishuvlari harakat qilmasligi kerak, shuning uchun okeanda suv toshqini yoki suv toshqini rejalashtirilmaydi. Chunki o‘shandagina Yerni suv bosadigan suv hamma joyda tortishish yo‘nalishiga perpendikulyar bo‘lgan sirtga ega bo‘ladi. Ammo ma'lum bo'lishicha, u hamma joyda ham aynan markaz tomon yo'naltirilmagan. Bunday geoid nimaga o'xshaydi?
Kompyuter operatorlari sunʼiy yoʻldoshlar maʼlumotlari yordamida yer yuzasini hisoblaganlarida, u nokga bir oz oʻxshab qolgani maʼlum boʻldi. Shimoliy qutb biroz ko'tarilgan, janubiy qutb bosilgan. Ular Osiyo va Shimoliy Amerikada chuqurliklarni, Atlantika va Tinch okeanlarida esa bo'rtiqlarni topdilar.
Bizning sayyoramiz Quyosh atrofida aylanadigan 9 ta sayyoradan biridir. Hatto qadimgi davrlarda ham Yerning shakli va o'lchami haqidagi birinchi g'oyalar paydo bo'lgan.
Yerning shakli haqidagi g'oyalar qanday o'zgargan?
Qadimgi mutafakkirlar (Aristotel - miloddan avvalgi 3-asr, Pifagor - miloddan avvalgi 5-asr va boshqalar) koʻp asrlar ilgari sayyoramiz sharsimon shaklga ega degan fikrni bildirgan. Aristotel (quyida tasvirlangan), xususan, Evdoksga ergashib, olamning markazi bo'lgan Yer sharsimon ekanligini o'rgatgan. Buning isbotini u oy tutilishining xarakterida ko'rdi. Ular bilan bizning sayyoramiz tomonidan Oyga tushirilgan soyaning qirralari yumaloq shaklga ega, bu faqat sharsimon bo'lsa mumkin.
Keyingi asrlarda olib borilgan astronomik va geodezik tadqiqotlar bizga Yerning haqiqiy shakli va hajmi qanday ekanligini aniqlash imkonini berdi. Bugun hamma biladi, u yumaloq, yoshu qari. Ammo tarixda Yer sayyorasi tekis ekanligiga ishonishgan paytlar bo'lgan. Bugungi kunda ilm-fan taraqqiyoti tufayli biz uning yumaloq va tekis emasligiga shubha qilmaymiz. Buning so'zsiz isboti kosmik fotosuratlardir. Sayyoramizning sharsimon shakli yer yuzasi notekis isishiga olib keladi.
Ammo aslida Yerning shakli biz o‘ylagandek emas. Bu haqiqat olimlarga ma'lum bo'lib, u hozirgi vaqtda sun'iy yo'ldosh navigatsiyasi, geodeziya, astronavtika, astrofizika va boshqa tegishli fanlar sohasidagi muammolarni hal qilish uchun ishlatiladi. Birinchi marta Yerning haqiqiy shakli qanday ekanligi haqidagi fikrni Nyuton 17-18-asrlar oxirida ifodalagan. U bizning sayyoramiz tortishish kuchi ta'sirida aylanish o'qi yo'nalishi bo'yicha siqilishi kerak degan taxminni nazariy asoslab berdi. Bu Yerning shakli sferoid yoki inqilob ellipsoidi ekanligini anglatadi. Siqilish darajasi aylanishning burchak tezligiga bog'liq. Ya'ni, jism qanchalik tez aylansa, qutblarda shunchalik tekislanadi. Bu olim universal tortishish printsipidan, shuningdek, bir hil suyuqlik massasi haqidagi farazdan chiqdi. U Yerni siqilgan ellipsoid deb hisobladi va aylanish tezligiga qarab siqilish o'lchamlarini aniqladi. Bir muncha vaqt o'tgach, Maklaurin, agar bizning sayyoramiz qutblarda siqilgan ellipsoid bo'lsa, unda Yerni qoplagan okeanlarning muvozanati haqiqatan ham ta'minlanganligini isbotladi.
Yerni dumaloq deb taxmin qila olamizmi?
Agar Yer sayyorasiga uzoqdan qaralsa, u deyarli mukammal yumaloq ko'rinadi. Kattaroq o'lchov aniqligi muhim bo'lmagan kuzatuvchi buni shunday deb hisoblashi mumkin. Bu holda Yerning o'rtacha radiusi 6371,3 km. Ammo agar biz sayyoramiz shaklini ideal shar sifatida qabul qilsak, sirtdagi nuqtalarning turli koordinatalarini aniq o'lchashni boshlasak, muvaffaqiyatga erisha olmaymiz. Gap shundaki, bizning sayyoramiz mukammal yumaloq to'p emas.
Yer shaklini tasvirlashning turli usullari
Yer sayyorasining shaklini ikkita asosiy, shuningdek, bir nechta hosilaviy tarzda tasvirlash mumkin. U ko'p hollarda geoid yoki ellipsoid sifatida qabul qilinishi mumkin. Qizig'i shundaki, ikkinchi variantni ta'riflash matematik jihatdan oson, lekin birinchisini hech qanday tarzda tasvirlab bo'lmaydi, chunki geoidning (va, demak, Yerning) aniq shaklini aniqlash uchun tortishishning amaliy o'lchovlari turli joylarda amalga oshiriladi. sayyoramiz yuzasidagi nuqtalar.
Inqilob ellipsoidi
Aylanish ellipsoidi bilan hamma narsa aniq: bu raqam pastdan va yuqoridan tekislangan to'pga o'xshaydi. Yerning shakli ellipsoid ekanligi juda tushunarli: markazdan qochma kuchlar bizning sayyoramizning ekvatorda aylanishi tufayli paydo bo'ladi, ammo ular qutblarda mavjud emas. Aylanish, shuningdek markazdan qochma kuchlar natijasida Yer "semirib ketadi": ekvatordagi sayyora diametri qutbdan taxminan 50 km kattaroqdir.
"Geoid" deb nomlangan figuraning xususiyatlari
Geoid juda murakkab figuradir. U faqat nazariy jihatdan mavjud, lekin amalda unga tegib yoki ko'rish mumkin emas. Siz geoidni sirt sifatida tasavvur qilishingiz mumkin, uning har bir nuqtasida tortishish kuchi qat'iy vertikal yo'naltirilgan. Agar bizning sayyoramiz biron bir modda bilan teng ravishda to'ldirilgan muntazam shar bo'lsa, u holda har qanday nuqtadagi plumb chizig'i sharning markaziga ishora qiladi. Ammo sayyoramizning zichligi heterojen bo'lganligi sababli vaziyat murakkablashadi. Ba'zi joylarda og'ir jinslar, boshqa joylarda bo'shliqlar, tog'lar va chuqurliklar butun yer yuzasi bo'ylab tarqalib ketgan, tekisliklar va dengizlar ham notekis taqsimlangan. Bularning barchasi har bir aniq nuqtada tortishish potentsialini o'zgartiradi. Sayyoramizni shimoldan esayotgan efir shamoliga globus shaklining geoid ekanligi ham aybdor.
Geoidlarni kim o'rgangan?
E'tibor bering, "geoid" tushunchasining o'zi 1873 yilda fizik va matematik Iogann Listing (quyida tasvirlangan) tomonidan kiritilgan.
Unda yunonchadan tarjima qilinganda "Yerning ko'rinishi" degan ma'noni anglatuvchi Jahon okeanining yuzasi, shuningdek, u bilan aloqa qiladigan dengizlarning o'rtacha suv sathida, to'lqinlarning buzilishi bo'lmaganda hosil bo'lgan figurani anglatadi. , oqimlar, shuningdek, atmosfera bosimining farqlari va hokazo. Ular falon balandlik dengiz sathidan yuqori deb aytishganda, bu yer sharining ushbu nuqtasida geoidning yuzasidan balandlikni bildiradi, garchi Bu joyda dengiz yo'q va u bir necha ming kilometr uzoqlikda joylashgan.
Geoid tushunchasi keyinchalik bir necha bor takomillashtirildi. Shunday qilib, sovet olimi M. S. Molodenskiy Yer yuzasida olingan o'lchovlar asosida uning tortishish maydoni va shaklini aniqlash nazariyasini yaratdi. Buning uchun u tortishish kuchini o'lchaydigan maxsus qurilma - prujinali gravimetrni ishlab chiqdi. Aynan u Yer yuzasida tortishish potentsiali tomonidan qabul qilingan qiymatlar bilan belgilanadigan kvazigeoiddan foydalanishni taklif qilgan.
Geoid haqida ko'proq
Agar tortishish kuchi tog'lardan 100 km uzoqlikda o'lchansa, plumb chizig'i (ya'ni ipdagi og'irlik) o'z yo'nalishi bo'yicha og'ishni boshlaydi. Vertikaldan bunday og'ish bizning ko'zimizga ko'rinmaydi, lekin asboblar tomonidan osongina aniqlanadi. Xuddi shunday rasm hamma joyda kuzatiladi: plumb chizig'ining og'ishlari ba'zi joylarda kattaroq, boshqalarida esa kichikroq. Va biz geoid yuzasi har doim plumb chizig'iga perpendikulyar ekanligini eslaymiz. Bundan ma'lum bo'ladiki, geoid juda murakkab figuradir. Buni yaxshiroq tasavvur qilish uchun siz quyidagilarni qilishingiz mumkin: loydan bir to'pni shakllantiring, so'ngra uni ikki tomondan siqib, tekislangan shaklni hosil qiling, so'ngra hosil bo'lgan ellipsoidda barmoqlaringiz bilan burmalar va chuqurchalar hosil qiling. Bunday yassilangan, g'ijimlangan to'p sayyoramizning shaklini juda aniq ko'rsatadi.
Nima uchun Yerning aniq shaklini bilishingiz kerak?
Nega siz uning shaklini juda aniq bilishingiz kerak? Nega olimlar Yerning sharsimon shaklini yoqtirmaydilar? Rasm geoid va inqilob ellipsoidi bilan murakkab bo'lishi kerakmi? Ha, bunga shoshilinch ehtiyoj bor: geoidga yaqin raqamlar eng aniq bo'lgan koordinata panjaralarini yaratishga yordam beradi. Na astronomik tadqiqotlar, na geodezik tadqiqotlar, na turli xil sun'iy yo'ldosh navigatsiya tizimlari (GLONASS, GPS) bizning sayyoramizning aniq shaklini aniqlamasdan mavjud bo'lishi mumkin emas.
Har xil koordinata tizimlari
Hozirgi vaqtda dunyoda global ahamiyatga ega bo'lgan bir nechta uch o'lchovli va ikki o'lchovli koordinata tizimlari, shuningdek, bir necha o'nlab mahalliy koordinatalar mavjud. Ularning har biri Yerning o'ziga xos shakliga ega. Bu turli xil tizimlar tomonidan aniqlangan koordinatalar biroz farq qilishiga olib keladi. Qizig'i shundaki, ularni bir mamlakat hududida joylashgan nuqtalar uchun hisoblash uchun Yerning shaklini mos yozuvlar ellipsoidi sifatida olish eng qulay bo'ladi. Bu hatto eng yuqori qonunchilik darajasida ham o'rnatildi.
Krasovskiy ellipsoidi
Agar biz MDH davlatlari yoki Rossiya haqida gapiradigan bo'lsak, unda bu davlatlar hududida bizning sayyoramizning shakli Krasovskiy ellipsoidi deb ataladi. U 1940 yilda aniqlangan. Ushbu raqam asosida mahalliy (PZ-90, SK-63, SK-42) va xorijiy (Afgooye, Xanoy 1972) koordinata tizimlari yaratilgan. Ular hali ham amaliy va ilmiy maqsadlarda qo'llaniladi. Qizig'i shundaki, GLONASS GPS uchun asos sifatida qabul qilingan shunga o'xshash WGS84 tizimidan aniqlik jihatidan ustun bo'lgan PZ-90 tizimiga tayanadi.
Xulosa
Xulosa qilib aytganda, yana bir bor aytaylik, sayyoramizning shakli shardan farq qiladi. Yer o'z shakliga inqilob ellipsoidiga yaqinlashmoqda. Yuqorida aytib o'tganimizdek, bu savol umuman bekor emas. Yerning aynan qanday shaklda ekanligini aniqlash olimlarga osmon va yer jismlarining koordinatalarini hisoblash uchun kuchli vosita beradi. Va bu kosmik va dengizda navigatsiya, qurilish paytida, geodeziya ishlarida, shuningdek, inson faoliyatining boshqa ko'plab sohalarida juda muhimdir.
GEOID nima?
Bilmadim:
Siz haqiqatan ham Yerni to'p deb o'ylaysizmi? Qiziq, nima uchun ular Yerning shakli uchun "geoid" atamasini o'ylab topishgan?
Eng kuchli tortishish sariq rangli joylarda, eng zaif ko'k joylarda. Geoidning relefi ataylab kuchaytirilgan - aniqroq bo'lishi uchun balandliklardagi farqlar 10 ming marta ko'paytiriladi.
Bilmadim:
Agar Yer shaklining shardan og'ishlari shunchalik kichik bo'lsa (sizning fikringizcha) ularga e'tibor bermaslik mumkin bo'lsa, nima uchun ular Yer shakli uchun o'z nomini - geoidni o'ylab topdilar?
Yerning shakli deganda men Yer hajmini cheklaydigan sirtni nazarda tutyapman.
Ko'pchilik bu rasmda yer sharining relyefi tasvirlangan deb o'ylaydi.
Ammo bu unday emas. Bu geoid.
Bilmadim:
Yangi narsa. Tushuntirish. Agar geoid Yerning hajmini cheklovchi sirt bo'lmasa, sizning fikringizcha, u nima?
Geoid (so'zma-so'z "Yerga o'xshash narsa") - bu Yerdagi (er yuzasiga yaqin) tortishish potentsialining xususiyatlarini aks ettiruvchi geometrik jism.
Geolog, topograf yoki geolog bo'lmagan har bir kishi bu murakkab atamalar nimani anglatishini tushuna olmaydi.
Shunday qilib, keling, buni soddaroq tushuntirishga harakat qilaylik.
Geoid - bu Jahon okeanining suv sathi yuzasida hosil bo'lgan, qit'alar ostida davom etadigan murakkab shakldagi figura. Bu sirt barcha nuqtalarda tortishish vektoriga perpendikulyar (normal). Plumb chizig'i Yerning markaziga emas, balki geoid yuzasiga perpendikulyar yo'naltirilgan! Bu Yerning zichligi notekis taqsimlanganligi bilan bog'liq.
Ya'ni, bu haqiqatda mavjud bo'lmagan xayoliy figuradir.
Geoid Yer yuzasining relefi emas. Ko'rinib turibdiki, Himoloy tog'larida geoiddagi sathning pasayishi kuzatilmoqda, garchi bu relef jihatidan Yerdagi eng baland tog'lardir.
Dunno esa ERNING QATTIQ VA SUYUQ KABIQLARI SUTASI degani edi.
Kosmosdan Yer mana shunday ko'rinadi.
Sayyoramizning bunday tasviri hisob-kitoblarning aniqligi 0,5% dan oshmaydigan muammolar uchun juda mos keladi. Aslida, Yer mukammal shar emas. Kundalik aylanish tufayli u qutblarda tekislanadi; qit'alarning balandliklari har xil; gelgit deformatsiyalari ham sirt shaklini buzadi. Geodeziya va astronavtikada odatda Yer figurasini tasvirlash uchun inqilob ellipsoidi yoki geoid tanlanadi. Astronomik koordinatalar tizimi geoid bilan, geodezik koordinatalar tizimi esa inqilob ellipsoidi bilan bog'langan.
Biz hozirgacha ko'rib chiqqan hamma narsa sayyoramizning qattiq va suyuq yuzasiga tegishli.
Ammo Yerda atmosfera deb ataladigan sayyoraning gazsimon qobig'i ham mavjud.
Bundan tashqari, atmosferaning kosmos bilan aniq chegarasi yo'q.
Karman chizig'i dengiz sathidan balandlik bo'lib, u shartli ravishda Yer atmosferasi va kosmos o'rtasidagi chegara sifatida qabul qilinadi.
Xalqaro aviatsiya federatsiyasi (FAI) ta'rifiga ko'ra, Karman chizig'i dengiz sathidan 100 km balandlikda joylashgan.
Balandlikka vengriyalik amerikalik olim Teodor fon Karman nomi berilgan. U birinchi bo'lib, taxminan, bu balandlikda atmosfera shunchalik kamayib boradiki, aeronavtika imkonsiz bo'lib qoladi, chunki etarli liftni yaratish uchun zarur bo'lgan samolyot tezligi birinchi kosmik tezlikdan kattaroq bo'ladi va shuning uchun balandroq balandliklarga erishish kerak. astronavtika vositalaridan foydalanish.
Yer atmosferasi Karman chizig'idan tashqarida davom etadi. Yer atmosferasining tashqi qismi ekzosfera 10 ming km va undan ortiq balandlikka cho'zilgan, bu balandlikda atmosfera asosan atmosferani tark etishga qodir bo'lgan vodorod atomlaridan iborat.
Karman liniyasiga erishish Ansari X mukofotini olishning birinchi sharti edi, chunki bu parvozni kosmik parvoz deb tan olish uchun asosdir.