Teraz wiesz, że w bajecznym Wszechświecie naszych odległych przodków Ziemia nawet nie przypominała kuli. Mieszkańcy Starożytny Babilon wyobrażałem sobie ją jako wyspę na oceanie. Egipcjanie postrzegali ją jako dolinę rozciągającą się z północy na południe, z Egiptem pośrodku. A starożytni Chińczycy kiedyś przedstawiali Ziemię jako prostokąt... Uśmiechasz się, wyobrażając sobie taką Ziemię, ale czy często zastanawiałeś się, jak ludzie domyślali się, że Ziemia nie jest nieograniczoną płaszczyzną lub dyskiem unoszącym się w oceanie? Kiedy zapytałem o to chłopaków, niektórzy powiedzieli, że ludzie dowiedzieli się o kulistości Ziemi po raz pierwszy podróże po świecie, inni natomiast wspominali, że kiedy statek pojawia się na horyzoncie, najpierw widzimy maszty, a potem pokład. Czy te i kilka podobnych przykładów dowodzą, że Ziemia jest kulą? Ledwie. Przecież można jeździć... walizką, a górne części statku pojawiałyby się nawet gdyby Ziemia miała kształt półkuli albo wyglądała jak, powiedzmy, kłoda. Pomyśl o tym i spróbuj przedstawić to, co zostało powiedziane na twoich rysunkach. Wtedy zrozumiesz: podane przykłady tylko to pokazują Ziemia jest izolowana w przestrzeni i prawdopodobnie ma kształt kuli.
Skąd wiedziałeś, że Ziemia jest kulą? Pomógł, jak już mówiłem, Księżyc, a raczej - zaćmienia Księżyca, podczas którego okrągły cień Ziemi jest zawsze widoczny na Księżycu. Zorganizuj mały „teatr cieni”: oświetl obiekty o różnych kształtach (trójkąt, talerz, ziemniak, kula itp.) w ciemnym pokoju i zwróć uwagę, jaki cień tworzą na ekranie lub po prostu na ścianie. Upewnij się, że tylko piłka zawsze tworzy okrąg na ekranie. Zatem Księżyc pomógł ludziom dowiedzieć się, że Ziemia jest kulą. Do tego wniosku naukowcy z Starożytna Grecja(na przykład wielki Arystoteles) powrócił w IV wieku p.n.e. Ale to wciąż dużo czasu” zdrowy rozsądek„Człowiek nie mógł się pogodzić z faktem, że ludzie żyją na kuli. Nie mógł sobie nawet wyobrazić, jak można było żyć po „drugiej stronie” kuli, bo znajdujące się tam „antypody” musiałyby zostać chodzić cały czas do góry nogami... Ale bez względu na to, gdzie na kuli ziemskiej byłby człowiek, wszędzie kamień rzucony w górę spadnie pod wpływem ziemskiej grawitacji, czyli na powierzchnię ziemi i jeśli to będzie możliwe , potem do środka Ziemi. Tak naprawdę ludzie, oczywiście, nigdzie poza cyrkami i salami gimnastycznymi, nie muszą chodzić do góry nogami i głową w dół. Wszędzie na Ziemi chodzą normalnie: powierzchnia ziemi jest pod ich stopami , a niebo jest nad ich głowami.
Około 250 rpne, grecki naukowiec Eratostenes po raz pierwszy dość dokładnie zmierzył kulę ziemską. Eratostenes mieszkał w Egipcie w Aleksandrii. Domyślił się, że chce porównać wysokość Słońca (lub jego odległość kątową od punktu nad jego głową, zenit, który jest nazywany - odległość zenitu) w tym samym czasie w dwóch miastach – Aleksandrii (w północnym Egipcie) i Sienie (obecnie Asuan, w południowym Egipcie). Eratostenes wiedział, że w dniu przesilenia letniego (22 czerwca) Słońce znajdowało się w godz. południe oświetla dno głębokich studni. Dlatego w tym czasie Słońce znajduje się w zenicie. Ale w Aleksandrii w tej chwili Słońce nie znajduje się w zenicie, ale jest od niego oddalone o 7,2°. Eratostenes uzyskał ten wynik zmieniając odległość zenitu Słońca za pomocą swojego prostego instrumentu goniometrycznego – scaphis. To po prostu pionowy słupek - gnomon, zamocowany na dnie miski (półkuli). Scaphis instaluje się tak, aby gnomon zajmował pozycję ściśle pionową (skierowaną do zenitu).Oświetlony przez słońce słup rzuca cień na wewnętrzną powierzchnię scaphis podzieloną na stopnie. I tak w południe 22 czerwca w Sienie gnomon nie rzuca cienia (Słońce znajduje się w zenicie, odległość do zenitu wynosi 0°), a w Aleksandrii cień gnomona, co widać na skali scaphis, oznaczonej podział 7,2°. W czasach Eratostenesa odległość od Aleksandrii do Syene uznawano za 5000 greckich stadionów (około 800 km). Wiedząc to wszystko, Eratostenes porównał łuk 7,2° z całym kołem 360°, a odległość 5000 stadionów z całym kołem glob(oznaczmy to literą X) w kilometrach. Następnie z proporcji
okazało się, że X = 250 000 stadionów, czyli około 40 000 km (wyobraźcie sobie, to prawda!).
Jeśli wiesz, że obwód koła wynosi 2πR, gdzie R jest promieniem okręgu (a π ~ 3,14), znając obwód globu, łatwo jest znaleźć jego promień (R):
Godne uwagi jest to, że Eratostenes potrafił bardzo dokładnie zmierzyć Ziemię (w końcu dziś uważa się, że średnia promień Ziemi 6371 km!).
Ale dlaczego jest tu wspomniane? średni promień Ziemi, Czy wszystkie promienie piłki nie są takie same? Faktem jest, że postać Ziemi jest inny z piłki. Naukowcy zaczęli zgadywać na ten temat już w XVIII wieku, ale trudno było dowiedzieć się, jaka naprawdę jest Ziemia - czy była ściśnięta na biegunach, czy na równiku. Aby to zrozumieć, Francuska Akademia Nauk musiała wyposażyć dwie ekspedycje. W 1735 roku jeden z nich wyjechał do Peru, aby prowadzić prace astronomiczne i geodezyjne w Peru i robił to w rejonie równikowym Ziemi przez około 10 lat, a drugi, Laponia, pracował w latach 1736-1737 w pobliżu koła podbiegunowego. W rezultacie okazało się, że długość łuku jednego stopnia południka nie jest taka sama na biegunach Ziemi i na jej równiku. Stopień południka okazał się dłuższy na równiku niż na dużych szerokościach geograficznych (111,9 km i 110,6 km). Może się to zdarzyć tylko wtedy, gdy Ziemia zostanie skompresowana na biegunach i nie jest kulą, ale ciałem podobnym kształtem do sferoida. Na sferoidzie polarny promień jest mniejszy równikowy(promień biegunowy sferoidy Ziemi jest prawie krótszy niż promień równikowy 21 km).
Dobrze to wiedzieć wielki Izaak Newton (1643-1727) przewidział wyniki wypraw: słusznie doszedł do wniosku, że Ziemia jest ściśnięta, dlatego nasza planeta obraca się wokół własnej osi. Ogólnie rzecz biorąc, im szybciej obraca się planeta, tym większa powinna być jej kompresja. Dlatego na przykład kompresja Jowisza jest większa niż Ziemi (Jowiszowi udaje się obrócić wokół własnej osi względem gwiazd w 9 godzin 50 minut, a Ziemi tylko w 23 godziny 56 minut).
I dalej. Prawdziwa figura Ziemi jest bardzo złożona i różni się nie tylko od kuli, ale także od sferoidy obrót. To prawda, w tym przypadku mówimy o o różnicy nie w kilometrach, a... metrach! Tak dokładnym udoskonalaniem figury Ziemi naukowcy zajmują się do dziś, wykorzystując w tym celu specjalnie prowadzone obserwacje ze sztucznych satelitów Ziemi. Jest więc całkiem możliwe, że pewnego dnia będziesz musiał wziąć udział w rozwiązaniu problemu, którym dawno temu zajął się Eratostenes. To jest coś, czego ludzie naprawdę potrzebują.
Jaka postać na naszej planecie jest dla Ciebie najlepsza do zapamiętania? Myślę, że na razie wystarczy, jeśli wyobrazicie sobie Ziemię w postaci kuli z nałożonym na nią „dodatkowym pasem”, rodzajem „plusku” w rejonie równika. Takie zniekształcenie kształtu Ziemi, polegające na przekształceniu jej z kuli w sferoidę, ma poważne konsekwencje. W szczególności ze względu na przyciąganie przez Księżyc „dodatkowego pasa” oś Ziemi opisuje w przestrzeni stożek za około 26 000 lat. Ten ruch osi Ziemi nazywa się precesyjny. W rezultacie rola gwiazda Północna, należącą obecnie do α Ursa Minor, grają na przemian inne gwiazdy (w przyszłości stanie się to np. α Lyrae – Vega). Co więcej, dzięki temu ( precesyjny) ruch osi Ziemi znaki zodiaku coraz więcej nie pokrywa się z odpowiednimi konstelacjami. Innymi słowy, 2000 lat po erze Ptolemeusza na przykład „znak Raka” nie pokrywa się już z „konstelacją Raka” itp. Jednak współcześni astrolodzy starają się nie zwracać na to uwagi...
Postaram się nie tylko odpowiedzieć na pytanie, ale także opisać metodę pomiaru, która moim zdaniem jest bardzo oryginalna. Ogólnie rzecz biorąc, mam nadzieję, że okaże się interesujący i, co najważniejsze, pouczający.
Jak Eratostenes zmierzył obwód Ziemi
Być może dzisiaj każdy uczeń może sobie z tym poradzić, ale wtedy, ponad 2000 lat temu, było to prawie niemożliwe. Co więcej, w tamtych czasach większość ludzi wierzyła, że świat jest płaskim dyskiem, z którego krawędzi można spaść w otchłań. Jednak naukowiec mieszkający w Aleksandrii na zawsze przeszedł do historii jako pierwszy, któremu udało się obliczyć wielkość naszej planety. Ale jak tego dokonał, bo w jego arsenale praktycznie ich nie było specjalne urządzenia? Wykorzystał dane, którymi dysponowali Egipcjanie, a mianowicie fakt, że w dniu przesilenia letniego promienie światła docierają do dna najgłębszych studni miasta Siena. Jednak w Aleksandrii nie obserwuje się tego zjawiska. Tak więc w 240 rpne naukowiec użył zwykłej miski z igłą, aby zrozumieć kąt gwiazdy na niebie. Następnie dokonano następujących obliczeń:
- w Sienie jest południe – nie ma zupełnie cienia, czyli kąt wynosi 0°;
- w Aleksandrii, która ma prawie 5000 stadionów (około 800 km), kąt wynosił 7° 12′ – czyli 1/50 koła;
- Po obliczeniach ustalono, że obwód wynosił co najmniej 250 tysięcy stadionów, czyli prawie 40 tysięcy km.
Jak widać, biorąc pod uwagę mały błąd, wynik odpowiada rzeczywistości. Ogólnie rzecz biorąc, oczywiste jest, że Eratostenes okazał się znakomitym naukowcem jak na swoje czasy.
Jak dzisiaj mierzy się Ziemię
Obecnie istnieje specjalna nauka - geodezja, która zajmuje się rozwiązywaniem podobne zadania. Eksperci używają wielu instrumentów do obliczeń odległości kątowe. Na przykład określić precyzyjny kształt planety porównują wahania grawitacji w różnych obszarach, a satelity służą do określania kątów.
Urządzenie przypomina wierzchołek trójkąta, oczywiście wyimaginowany, a pozostałe kąty opierają się na różnych częściach powierzchni Ziemi.
Starożytni Egipcjanie zauważyli, że podczas przesilenia letniego słońce oświetlało dno głębokich studni w Sienie (obecnie Asuan), ale nie w Aleksandrii. Eratostenes z Cyreny (276–194 p.n.e.)
) pojawił się genialny pomysł- wykorzystaj ten fakt do zmierzenia obwodu i promienia ziemi. W dniu przesilenia letniego w Aleksandrii użył scaphis – miski z długą igłą, za pomocą której można było określić, pod jakim kątem słońce znajduje się na niebie.
Tak więc po zmierzeniu kąta okazało się, że wynosi on 7 stopni i 12 minut, czyli 1/50 koła. Dlatego Siena stanowi 1/50 obwodu Ziemi od Aleksandrii. Odległość między miastami uznano za równą 5000 stadionów, zatem obwód Ziemi wynosił 250 000 stadionów, a promień wynosił wówczas 39 790 stadionów.
Nie wiadomo, z którego etapu korzystał Eratostenes. Tylko jeśli jest to grecki (178 metrów), wówczas jego promień ziemi wynosił 7082 km, jeśli egipski, to 6287 km. Współczesne pomiary podają wartość średniego promienia Ziemi wynoszącą 6,371 km. W każdym razie dokładność jak na tamte czasy jest niesamowita.
Ludzie od dawna domyślali się, że Ziemia, na której żyją, jest jak piłka. Jednym z pierwszych, którzy wyrazili pogląd, że Ziemia jest kulista, był starożytny grecki matematyk i filozof Pitagoras (ok. 570-500 p.n.e.). Największy myśliciel W starożytności Arystoteles obserwując zaćmienia Księżyca zauważył, że krawędź cienia Ziemi padającego na Księżyc ma zawsze okrągły kształt. To pozwoliło mu z całą pewnością ocenić, że nasza Ziemia jest kulista. Teraz, dzięki osiągnięciom technologii kosmicznej, wszyscy (nie raz) mieliśmy okazję podziwiać piękno globu ze zdjęć wykonanych z kosmosu.
Zmniejszone podobieństwo Ziemi, jej miniaturowym modelem jest kula ziemska. Aby poznać obwód globusa wystarczy zawinąć go w napój i następnie określić długość tej nitki. Przez ogromna Ziemia Z odmierzonym roztoczem nie można obejść się wzdłuż południka lub równika. I niezależnie od tego, w jakim kierunku zaczniemy to mierzyć, po drodze z pewnością pojawią się przeszkody nie do pokonania - wysokie góry, nieprzejezdne bagna, głębokie morza i oceany...
Czy można określić rozmiar Ziemi bez pomiaru całego jej obwodu? Oczywiście, że możesz.
Wiadomo, że w okręgu jest 360 stopni. Dlatego, aby poznać obwód, w zasadzie wystarczy zmierzyć dokładnie długość jednego stopnia i pomnożyć wynik pomiaru przez 360.
Pierwszego pomiaru Ziemi w ten sposób dokonał starożytny grecki naukowiec Eratostenes (ok. 276-194 p.n.e.), który mieszkał w egipskim mieście Aleksandria, nad brzegiem Morza Śródziemnego.
Z południa do Aleksandrii przybyły karawany wielbłądów. Od towarzyszących im osób Eratostenes dowiedział się, że w mieście Syene (dzisiejszy Asuan) w dniu przesilenia letniego słońce znajdowało się nad głowami tego samego dnia. Obiekty w tym czasie nie dają cienia, a promienie słoneczne przenikają nawet do najgłębszych studni. Dlatego Słońce osiąga zenit.
Na podstawie obserwacji astronomicznych Eratostenes ustalił, że tego samego dnia w Aleksandrii Słońce znajduje się 7,2 stopnia od zenitu, co stanowi dokładnie 1/50 obwodu. (Właściwie: 360:7,2 = 50.) Teraz, aby dowiedzieć się, jaki jest obwód Ziemi, wystarczyło zmierzyć odległość między miastami i pomnożyć ją przez 50. Ale Eratostenes nie był w stanie zmierzyć ten dystans biegnąc przez pustynię. Nie mogli tego zmierzyć także przewodnicy karawan handlowych. Wiedzieli tylko, ile czasu ich wielbłądy spędzają w jednej podróży i wierzyli, że od Sieny do Aleksandrii było 5000 egipskich stadionów. Oznacza to cały obwód Ziemi: 5000 x 50 = 250 000 stadionów.
Niestety nie znamy dokładnej długości etapu egipskiego. Według niektórych danych wynosi ona 174,5 m, co daje obwód Ziemi 43 625 km. Wiadomo, że promień jest 6,28 razy mniejszy niż obwód. Okazało się, że promień Ziemi, ale Eratostenes, wynosił 6943 km. W ten sposób po raz pierwszy określono wielkość globu ponad dwadzieścia dwa wieki temu.
Według współczesnych danych średni promień Ziemi wynosi 6371 km. Dlaczego przeciętny? Wszakże jeśli Ziemia jest kulą, to teoretycznie promienie Ziemi powinny być takie same. Porozmawiamy o tym dalej.
Dokładna metoda pomiaru długie dystanse został po raz pierwszy zaproponowany przez holenderskiego geografa i matematyka Wildebrorda Sielliusa (1580-1626).
Wyobraźmy sobie, że trzeba zmierzyć odległość między punktami A i B, oddalonymi od siebie o setki kilometrów. Rozwiązanie tego problemu należy rozpocząć od budowy w gruncie tzw. referencyjnej sieci geodezyjnej. W najprostszej formie jest tworzony w postaci łańcucha trójkątów. Ich wierzchołki wybiera się w miejscach wzniesionych, gdzie budowane są tzw. znaki geodezyjne w formie specjalnych piramid i zawsze tak, aby z każdego punktu widoczny był kierunek do wszystkich punktów sąsiednich. A te piramidy powinny być również wygodne do pracy: do zainstalowania instrumentu goniometrycznego - teodolitu - i pomiaru wszystkich kątów w trójkątach tej sieci. Dodatkowo mierzony jest jeden bok jednego z trójkątów, który leży na płaskiej i otwartej powierzchni, dogodnej do pomiarów liniowych. Rezultatem jest sieć trójkątów o znanych kątach i pierwotnym boku - podstawie. Potem przychodzą obliczenia.
Rozwiązanie zaczyna się od trójkąta zawierającego podstawę. Korzystając z boku i kątów, obliczane są pozostałe dwa boki pierwszego trójkąta. Ale jeden z jego boków jest jednocześnie bokiem sąsiadującego z nim trójkąta. Służy jako punkt wyjścia do obliczenia boków drugiego trójkąta i tak dalej. Na koniec znajdują się boki ostatniego trójkąta i obliczana jest wymagana odległość - łuk południka AB.
Sieć geodezyjna z konieczności opiera się na punktach astronomicznych A i B. Stosując metodę obserwacji astronomicznych gwiazd, ich współrzędne geograficzne(szerokości i długości geograficzne) oraz azymuty (kierunki do obiektów lokalnych).
Teraz, gdy znana jest długość łuku południka AB, a także jego wyrażenie w stopniach (jako różnica szerokości geograficznych punktów astropunktów A i B), obliczenie długości łuku 1 stopnia nie będzie trudne południka poprzez proste podzielenie pierwszej wartości przez drugą.
Ta metoda pomiaru dużych odległości na powierzchni ziemi nazywa się triangulacją - od Słowo łacińskie„triapgulum”, co oznacza „trójkąt”. Okazało się to wygodne do określenia wielkości Ziemi.
Badanie wielkości naszej planety i kształtu jej powierzchni to nauka o geodezji, która w tłumaczeniu z języka greckiego oznacza „pomiar Ziemi”. Jego początki należy przypisywać Eratostesnusowi. Ale sama geodezja naukowa zaczęła się od triangulacji, zaproponowanej po raz pierwszy przez Sielliusa.
Najbardziej ambitnym pomiarem stopnia w XIX wieku kierował założyciel Obserwatorium Pułkowo, V. Ya Struve.
Pod przewodnictwem Struwego geodeci rosyjscy wraz z norweskimi zmierzyli łuk rozciągający się od Dunaju przez zachodnie regiony Rosji po Finlandię i Norwegię aż do wybrzeży Morza Północnego Ocean Arktyczny. Całkowita długość tego łuku przekroczyła 2800 km! Zawierał ponad 25 stopni, co stanowi prawie 1/14 obwodu Ziemi. Do historii nauki wszedł pod nazwą „łuk Struve”. Autor tej książki w lata powojenne Miałem okazję pracować na obserwacjach (pomiarach kąta) w punktach triangulacji stanu sąsiadujących bezpośrednio ze słynnym „łukiem”.
Pomiary stopni wykazały, że nasza Ziemia nie jest dokładnie kulą, ale przypomina elipsoidę, to znaczy jest ściśnięta na biegunach. W elipsoidzie wszystkie południki są elipsami, a równik i równoleżniki są okręgami.
Im dłuższe są zmierzone łuki południków i równoleżników, tym dokładniej można obliczyć promień Ziemi i określić jej ściskanie.
Krajowi geodeci zmierzyli państwową sieć triangulacyjną na prawie połowie terytorium ZSRR. Pozwoliło to radzieckiemu naukowcowi F.N. Krasowskiemu (1878–1948) dokładniej określić rozmiar i kształt Ziemi. Elipsoida Krasowskiego: promień równikowy - 6378,245 km, promień biegunowy - 6356,863 km. Kompresja planety wynosi 1/298,3, co oznacza, że w tej części promień biegunowy Ziemi jest krótszy niż promień równikowy (w wymiarze liniowym - 21,382 km).
Wyobraźmy sobie, że na kuli ziemskiej o średnicy 30 cm postanowiliśmy przedstawić zaciśnięcie globusa. Wówczas oś biegunową globu należałoby skrócić o 1 mm. Jest tak mały, że jest całkowicie niewidoczny dla oka. W ten sposób Ziemia z dużej odległości wydaje się całkowicie okrągła. Tak to obserwują astronauci.
Badając kształt Ziemi, naukowcy dochodzą do wniosku, że jest ona ściskana nie tylko wzdłuż osi obrotu. Równikowy przekrój globu w rzucie na płaszczyznę daje krzywą, która również różni się od zwykłego koła, choć dość nieznacznie - o setki metrów. Wszystko to wskazuje, że sylwetka naszej planety jest bardziej złożona, niż wydawało się wcześniej.
Teraz jest całkowicie jasne, że Ziemia nie jest regularnym ciałem geometrycznym, czyli elipsoidą. Ponadto powierzchnia naszej planety jest daleka od gładkiej. Ma wzgórza i wysokie pasma górskie. To prawda, że \u200b\u200bjest prawie trzy razy mniej ziemi niż wody. Co zatem należy rozumieć przez powierzchnię podziemną?
Jak wiadomo, oceany i morza, komunikując się ze sobą, tworzą rozległą przestrzeń wodną na Ziemi. Dlatego naukowcy zgodzili się przyjąć powierzchnię Oceanu Światowego, która jest w spokojnym stanie, jako powierzchnię planety.
Co robić na obszarach kontynentalnych? Co uważa się za powierzchnię Ziemi? Również powierzchnia Oceanu Światowego, mentalnie kontynuowana jest pod wszystkimi kontynentami i wyspami.
Liczbę tę, ograniczoną powierzchnią średniego poziomu Oceanu Światowego, nazwano geoidą. Wszystkie znane „wysokości nad poziomem morza” mierzone są od powierzchni geoidy. Słowo „geoida” lub „podobny do Ziemi” zostało ukute specjalnie w celu nazwania kształtu Ziemi. W geometrii taka figura nie istnieje. Geometrycznie regularna elipsoida ma kształt zbliżony do geoidy.
4 października 1957 r., wraz z wystrzeleniem w naszym kraju pierwszego sztucznego satelity Ziemi, ludzkość wkroczyła w życie Era kosmosu. Rozpoczęła się aktywna eksploracja przestrzeni blisko Ziemi. Jednocześnie okazało się, że satelity są bardzo przydatne do zrozumienia samej Ziemi. Nawet w dziedzinie geodezji powiedzieli swoje „ważne słowo”.
Jak wiadomo, metoda klasyczna Badanie cech geometrycznych Ziemi to triangulacja. Jednak wcześniej sieci geodezyjne rozwijały się tylko w obrębie kontynentów i nie były ze sobą połączone. Przecież nie można budować triangulacji na morzach i oceanach. Dlatego odległości między kontynentami zostały określone mniej dokładnie. Z tego powodu zmniejszono dokładność określania wielkości samej Ziemi.
Wraz z wystrzeleniem satelitów inspektorzy natychmiast zdali sobie sprawę: pojawiły się „cele obserwacyjne”. wysoki pułap. Teraz możliwe będzie mierzenie dużych odległości.
Idea metody triangulacji przestrzeni jest prosta. Synchroniczne (jednoczesne) obserwacje satelitarne z kilku odległych punktów na powierzchni Ziemi pozwalają na sprowadzenie ich współrzędnych geodezyjnych do ujednolicony system. W ten sposób połączono ze sobą triangulacje zbudowane na różnych kontynentach, a jednocześnie wyjaśniono wymiary Ziemi: promień równikowy - 6378,160 km, promień biegunowy - 6356,777 km. Wartość kompresji wynosi 1/298,25, czyli prawie taka sama jak elipsoida Krasowskiego. Różnica między średnicą równikową i biegunową Ziemi sięga 42 km 766 m.
Gdyby nasza planeta była regularną kulą, a masy w jej wnętrzu byłyby równomiernie rozłożone, wówczas satelita mógłby poruszać się po Ziemi po orbicie kołowej. Jednak odchylenie kształtu Ziemi od kulistego i niejednorodność jej wnętrza prowadzą do tego, że powyżej różne punkty Siła ciężkości działająca na powierzchnię ziemi nie jest równa. Zmienia się siła grawitacji Ziemi - zmienia się orbita satelity. I wszystko, nawet najmniejsza zmiana w ruchu satelity na niskiej orbicie, jest wynikiem grawitacyjnego wpływu na niego tego czy innego ziemskiego wybrzuszenia lub zagłębienia, nad którym leci.
Okazało się, że na naszej planecie też jest trochę w kształcie gruszki. Jej biegun północny jest podniesiona ponad płaszczyznę równika o 16 m, a południowa jest obniżona w przybliżeniu o tę samą wysokość (jakby w depresji). Okazuje się więc, że na odcinku wzdłuż południka postać Ziemi przypomina gruszkę. Jest lekko wydłużona w kierunku północnym i spłaszczona biegun południowy. Występuje asymetria polarna: ta półkula nie jest identyczna z południową. Tym samym na podstawie danych satelitarnych uzyskano najdokładniejsze wyobrażenie o prawdziwym kształcie Ziemi. Jak widzimy, sylwetka naszej planety wyraźnie odbiega od geometrycznej poprawna forma kula, a także z figury elipsoidy obrotowej.
Kulistość Ziemi pozwala określić jej wielkość w sposób, który po raz pierwszy zastosował grecki naukowiec Eratostenes. Idea Eratostenesa jest następująca. Na tym samym południku geograficznym globu wybieramy dwa punkty \(O_(1)\) i \(O_(2)\). Oznaczmy długość łuku południka \(O_(1)O_(2)\) przez \(l\), a jego wartość kątową przez \(n\) (w stopniach). Wtedy długość 1° łuku południka \(l_(0)\) będzie równa: \ i długości całego obwodu południka: \ gdzie \(R\) jest promieniem kuli ziemskiej. Stąd \(R = \frac(180° l)(πn)\).
Długość łuku południka pomiędzy punktami \(O_(1)\) i \(O_(2)\) wybranymi na powierzchni Ziemi w stopniach jest równa różnicy szerokości geograficznych tych punktów, tj. \(n = Δφ = φ_(1) - φ_(2)\).
Aby określić wartość \(n\), Eratostenes wykorzystał fakt, że miasta Siena i Aleksandria leżą na tym samym południku i znana jest odległość między nimi. Za pomocą prostego urządzenia, które naukowiec nazwał „scaphis”, ustalono, że jeśli w Sienie w południe w dniu przesilenia letniego Słońce oświetla dno głębokich studni (jest w zenicie), to w tym samym czasie w Aleksandrii Słońce jest \(\ frac(1)(50)\) ułamkiem koła (7,2°). Zatem po określeniu długości łuku \(l\) i kąta \(n\) Eratostenes obliczył, że długość obwodu Ziemi wynosi 252 tysiące stadionów (stadion wynosi w przybliżeniu 180 m). Biorąc pod uwagę niegrzeczność urządzenia pomiaroweówczesnego czasu i nierzetelność danych początkowych, wynik pomiaru był bardzo zadowalający (rzeczywisty Średnia długość Południk Ziemi wynosi 40 008 km).
Dokładny pomiar odległości \(l\) pomiędzy punktami \(O_(1)\) i \(O_(2)\) jest utrudniony ze względu na przeszkody naturalne (góry, rzeki, lasy itp.).
Dlatego długość łuku \(l\) wyznacza się obliczeniami, które wymagają pomiaru jedynie stosunkowo małej odległości - podstawa i kilka zakrętów. Metoda ta została rozwinięta w geodezji i nosi nazwę triangulacja(Trójkąt łaciński - trójkąt).
Jego istota jest następująca. Po obu stronach łuku \(O_(1)O_(2)\), którego długość należy określić, kilka punktów \(A\), \(B\), \(C\), ... dobierane są w odległościach do 50 km od siebie, w taki sposób, aby z każdego punktu widoczne były co najmniej dwa inne punkty.
We wszystkich punktach zainstalowano sygnały geodezyjne w postaci piramidalnych wież o wysokości od 6 do 55 m, w zależności od warunków terenowych. Na szczycie każdej wieży znajduje się platforma do umieszczenia obserwatora i zainstalowania instrumentu goniometrycznego – teodolitu. Odległość między dowolnymi dwoma sąsiednie punkty, na przykład \(O_(1)\) i \(A\), jest wybierany na całkowicie płaskiej powierzchni i traktowany jako podstawa sieci triangulacyjnej. Długość podstawy jest bardzo dokładnie mierzona specjalnymi taśmami mierniczymi.
Zmierzone kąty w trójkątach oraz długość podstawy pozwalają obliczyć boki trójkątów za pomocą wzorów trygonometrycznych, a z nich długość łuku \(O_(1)O_(2)\) biorąc pod uwagę jego krzywiznę .
W Rosji w latach 1816–1855 pod przewodnictwem V. Ya Struve zmierzono łuk południka o długości 2800 km. W latach 30 XX wiek, wysoka precyzja pomiary stopni przeprowadzono w ZSRR pod przewodnictwem profesora F.N. Krasowskiego. Długość bazy w tym czasie została wybrana jako niewielka, od 6 do 10 km. Później, dzięki zastosowaniu światła i radaru, długość bazy zwiększono do 30 km. Dokładność pomiarów łuku południka wzrosła do +2 mm na każde 10 km długości.
Pomiary triangulacyjne wykazały, że długość łuku południka 1° nie jest taka sama na różnych szerokościach geograficznych: w pobliżu równika wynosi 110,6 km, a w pobliżu biegunów 111,7 km, czyli rośnie w kierunku biegunów.
Prawdziwego kształtu Ziemi nie da się przedstawić w żaden znany sposób ciała geometryczne. Dlatego w geodezji i grawimetrii uwzględnia się kształt Ziemi geoida, czyli ciało o powierzchni zbliżonej do powierzchni spokojnego oceanu i rozciągające się pod kontynentami.
Obecnie tworzone są sieci triangulacyjne składające się ze skomplikowanych urządzeń radarowych instalowanych w punktach naziemnych oraz z reflektorami na sztucznych satelitach geodezyjnych Ziemi, co pozwala na dokładne obliczenie odległości pomiędzy punktami. Znaczący wkład w rozwój geodezji kosmicznej wniósł rodak Białorusi, słynny geodeta, hydrograf i astronom I. D. Zhongolovich. Na podstawie badań dynamiki ruchu sztucznych satelitów Ziemi I. D. Zhongolovich wyjaśnił kompresję naszej planety i asymetrię półkuli północnej i południowej.
Podróżując z Aleksandrii na południe, do miasta Siena (obecnie Asuan), ludzie zauważyli, że tam latem, w dniu, gdy słońce jest najwyżej na niebie (przesilenie letnie – 21 lub 22 czerwca), w południe oświetla ono dno głębokich studni, czyli dzieje się tuż nad głową, w zenicie. Pionowe słupy nie dają w tej chwili cienia. W Aleksandrii nawet tego dnia słońce nie dochodzi w południe do zenitu, nie oświetla dna studni, przedmioty dają cień.
Eratostenes zmierzył, jak bardzo południowe słońce w Aleksandrii jest odchylone od zenitu i uzyskał wartość równą 7°12′, czyli 1/50 koła. Udało mu się tego dokonać za pomocą urządzenia zwanego scaphis. Skafis była misą w kształcie półkuli. W jego centrum znajdowało się pionowe obwarowanie
Po lewej stronie znajduje się określenie wysokości słońca za pomocą scaphis. W centrum znajduje się diagram kierunku promieni słonecznych: w Sienie padają one pionowo, w Aleksandrii – pod kątem 7°12′. Po prawej stronie widać kierunek promieni słonecznych w Sienie w momencie przesilenia letniego.
Skafis to starożytne urządzenie służące do określania wysokości słońca nad horyzontem (w przekroju).
igła. Cień igły padł na wewnętrzną powierzchnię scaphis. Aby zmierzyć odchylenie słońca od zenitu (w stopniach), na wewnętrznej powierzchni scaphis narysowano okręgi oznaczone liczbami. Jeśli np. cień dotarł do okręgu oznaczonego liczbą 50, słońce znajdowało się 50° poniżej zenitu. Po skonstruowaniu rysunku Eratostenes całkiem słusznie stwierdził, że Aleksandria jest oddalona o 1/50 od Syene obwód ziemi. Aby obliczyć obwód Ziemi, wystarczyło zmierzyć odległość między Aleksandrią a Sieną i pomnożyć ją przez 50. Odległość tę wyznaczano na podstawie liczby dni, jakie karawany wielbłądów spędziły na podróżowaniu między miastami. W ówczesnych jednostkach było to 5 tysięcy stadionów. Jeśli 1/50 obwodu Ziemi równa się 5000 stadionów, to cały obwód Ziemi wynosi 5000x50 = 250 000 stadionów. W przeliczeniu na nasze pomiary odległość ta wynosi około 39 500 km. Znając obwód, możesz obliczyć promień Ziemi. Promień dowolnego okręgu jest 6,283 razy mniejszy niż jego długość. Dlatego średni promień Ziemi, według Eratostenesa, okazał się równy okrągłej liczbie - 6290 km, i średnica - 12580 km. Tak więc Eratostenes znalazł w przybliżeniu wymiary Ziemi, zbliżone do tych, które określały precyzyjne instrumenty w naszych czasach.
Jak sprawdzano informacje o kształcie i wielkości Ziemi
Po Eratostenesie z Cyreny przez wiele stuleci żaden naukowiec nie próbował ponownie zmierzyć obwodu Ziemi. W XVII wieku wynaleziono niezawodny sposób pomiaru dużych odległości na powierzchni Ziemi – metodę triangulacji (nazwaną tak od łacińskiego słowa „triangulum” – trójkąt). Metoda ta jest wygodna, gdyż napotykane po drodze przeszkody – lasy, rzeki, bagna itp. – nie przeszkadzają w dokładnym pomiarze dużych odległości. Pomiar jest wykonywany w następujący sposób: bezpośrednio na powierzchni Ziemi bardzo dokładnie mierzona jest odległość pomiędzy dwoma blisko położonymi punktami A I W, z którego widoczne są te odległe wysokie przedmioty- wzgórza, wieże, dzwonnice itp. Jeśli skąd A I W przez teleskop możesz zobaczyć obiekt znajdujący się w jednym punkcie Z, wtedy nie jest trudno zmierzyć w tym miejscu A kąt między kierunkami AB I klimatyzacja, i w punkcie W- kąt pomiędzy VA I Słońce.
Następnie wzdłuż zmierzonej strony AB i dwa kąty w wierzchołkach A I W możesz zbudować trójkąt ABC i w ten sposób znajdź długości boków AC I słońce, czyli odległości od A zanim Z i od W zanim Z. Konstrukcję tę można wykonać na papierze, kilkakrotnie redukując wszystkie wymiary lub stosując obliczenia zgodnie z zasadami trygonometrii. Znając odległość od W zanim Z i skierowanie teleskopu przyrządu pomiarowego (teodolitu) z tych punktów na dowolny obiekt nowy punkt D, w ten sam sposób mierzymy odległości od W zanim D i od Z zanim D. Kontynuując pomiary, wydaje się, że pokrywają one część powierzchni Ziemi siatką trójkątów: ABC, BCD itd. W każdym z nich można po kolei wyznaczać wszystkie boki i kąty (patrz rysunek).
Po zmierzeniu boku AB pierwszy trójkąt (podstawa), całość sprowadza się do pomiaru kątów pomiędzy dwoma kierunkami. Konstruując sieć trójkątów, możesz obliczyć, korzystając z zasad trygonometrii, odległość od wierzchołka jednego trójkąta do wierzchołka dowolnego innego, niezależnie od tego, jak daleko od siebie są. W ten sposób rozwiązano kwestię pomiaru dużych odległości na powierzchni Ziemi. Praktyczne użycie Metoda triangulacji nie jest prosta. Prace te mogą wykonywać wyłącznie doświadczeni obserwatorzy uzbrojeni w bardzo precyzyjne przyrządy goniometryczne. Zwykle do obserwacji trzeba budować specjalne wieże. Prace tego rodzaju powierzane są specjalnym wyprawom, które trwają kilka miesięcy, a nawet lat.
Metoda triangulacji pomogła naukowcom uszczegółowić swoją wiedzę na temat kształtu i wielkości Ziemi. Stało się to w następujących okolicznościach.
Słynny angielski uczony Newton (1643-1727) wyraził pogląd, że Ziemia nie może mieć kształtu dokładnej kuli, ponieważ obraca się wokół własnej osi. Wszystkie cząstki Ziemi znajdują się pod wpływem siły odśrodkowej (siły bezwładności), która jest szczególnie silna
Jeśli potrzebujemy zmierzyć odległość od A do D (a punkt B nie jest widoczny z punktu A), to mierzymy podstawę AB, a w trójkącie ABC mierzymy kąty przylegające do podstawy (a i b). Korzystając z jednego boku i dwóch sąsiednich narożników, wyznaczamy odległości AC i BC. Następnie z punktu C za pomocą lunety przyrządu pomiarowego odnajdujemy punkt D, widoczny z punktu C i punktu B. W trójkącie CUB znamy bok NE. Pozostaje zmierzyć sąsiadujące z nim kąty, a następnie określić odległość DB. Znając odległości DB u AB i kąt między tymi liniami, możesz wyznaczyć odległość od A do D.
Schemat triangulacji: AB - podstawa; BE - zmierzona odległość.
na równiku i nieobecne na biegunach. Siła odśrodkowa na równiku działa wbrew grawitacji i ją osłabia. Równowaga między grawitacją a siłą odśrodkową została osiągnięta, gdy kula „nadmuchała” na równiku, „spłaszczyła się” na biegunach i stopniowo przybrała kształt mandarynki, czyli, z naukowego punktu widzenia, sferoidy. Ciekawe odkrycie, wykonane w tym samym czasie, potwierdziło założenie Newtona.
W 1672 roku francuski astronom odkrył, że jeśli dokładny zegarek transport z Paryża do Cayenne (w Ameryka Południowa, w pobliżu równika), następnie zaczynają opóźniać się o 2,5 minuty dziennie. Opóźnienie to występuje, ponieważ wahadło zegara w pobliżu równika porusza się wolniej. Stało się oczywiste, że siła grawitacji powodująca wahanie wahadła jest w Kajennie mniejsza niż w Paryżu. Newton wyjaśnił to faktem, że na równiku powierzchnia Ziemi znajduje się dalej od jej centrum niż w Paryżu.
Francuska Akademia Nauk postanowiła sprawdzić poprawność rozumowania Newtona. Jeśli Ziemia ma kształt mandarynki, wówczas łuk południka o długości 1° powinien się wydłużać w miarę zbliżania się do biegunów. Pozostało zastosować triangulację do pomiaru długości łuku 1° w różnych odległościach od równika. Dyrektor Obserwatorium Paryskiego, Giovanni Cassini, został wyznaczony do pomiaru łuku na północy i południu Francji. Jednakże południowy łuk okazał się dłuższy od północnego. Wydawało się, że Newton się mylił: Ziemia nie jest spłaszczona jak mandarynka, ale wydłużona jak cytryna.
Newton nie porzucił jednak swoich wniosków i upierał się, że Cassini pomylił się w swoich pomiarach. Pomiędzy zwolennikami teorii „mandarynkowej” i „cytrynowej” wybuchł spór naukowy, który trwał 50 lat. Po śmierci Giovanniego Cassiniego jego syn Jacques, także dyrektor Obserwatorium Paryskiego, aby bronić zdania ojca, napisał książkę, w której argumentował, że zgodnie z prawami mechaniki Ziemia powinna być wydłużona jak cytryna . Aby ostatecznie rozstrzygnąć ten spór, Francuska Akademia Nauk zorganizowała w 1735 roku jedną wyprawę na równik, drugą na koło podbiegunowe.
Wyprawa południowa przeprowadziła pomiary w Peru. Łuk południka o długości około 3° (330 km). Przekroczył równik i przeszedł przez szereg dolin górskich i najwyższe pasma górskie Ameryki.
Praca wyprawy trwała osiem lat i była obarczona wielkimi trudnościami i niebezpieczeństwami. Jednak naukowcom udało się spełnić swoje zadanie: z bardzo dużą dokładnością zmierzono stopień południka na równiku.
Ekspedycja Północna działała w Laponii (jako północna część Skandynawii i Zachodnia strona Półwysep Kolski).
Po porównaniu wyników wypraw okazało się, że stopień polarny jest dłuższy od stopnia równikowego. Zatem Cassini rzeczywiście się mylił, a Newton miał rację, twierdząc, że Ziemia ma kształt mandarynki. W ten sposób zakończył się ten przedłużający się spór, a naukowcy uznali słuszność twierdzeń Newtona.
Obecnie istnieje specjalna nauka - geodezja, która zajmuje się określaniem wielkości Ziemi za pomocą najdokładniejsze pomiary jego powierzchnia. Dane z tych pomiarów pozwoliły dość dokładnie określić rzeczywistą figurę Ziemi.
Prace geodezyjne mające na celu pomiary Ziemi były i są prowadzone w różne kraje. Podobne prace przeprowadzono w naszym kraju. Już w ubiegłym stuleciu rosyjscy geodeci przeprowadzili bardzo precyzyjne prace nad pomiarem „rosyjsko-skandynawskiego łuku południka” o wydłużeniu większym niż 25°, czyli o długości prawie 3 tys. km. Nazwano go „łukiem Struwego” na cześć założyciela Obserwatorium Pułkowo (niedaleko Leningradu) Wasilija Jakowlewicza Struwe, który wymyślił to ogromne dzieło i nadzorował je.
Pomiary stopni mają duże Praktyczne znaczenie przede wszystkim do sporządzania dokładnych map. Zarówno na mapie, jak i na globusie widać sieć południków – okręgów przechodzących przez bieguny oraz równoleżników – okręgów równoległych do płaszczyzny równika ziemskiego. Nie można było stworzyć mapy Ziemi bez długiego i żmudna praca geodeci, którzy przez wiele lat krok po kroku ustalali położenie różnych miejsc na powierzchni Ziemi, a następnie nanosili wyniki na sieć południków i równoleżników. Aby mieć dokładne mapy, trzeba było znać rzeczywisty kształt Ziemi.
Wyniki pomiarów Struve i jego współpracowników okazały się bardzo dobre ważny wkład w tę pracę.
Następnie inni geodeci zmierzyli z dużą dokładnością długości łuków południków i równoleżników różne miejsca powierzchnia ziemi. Z tych łuków za pomocą obliczeń można było wyznaczyć długość średnic Ziemi w płaszczyźnie równikowej (średnica równikowa) i w kierunku osi Ziemi (średnica biegunowa). Okazało się, że średnica równikowa jest większa od średnicy polarnej o około 42,8 km. To po raz kolejny potwierdziło, że Ziemia jest ściskana przez bieguny. Według najnowszych danych radzieckich naukowców oś polarna jest o 1/298,3 krótsza od równikowej.
Załóżmy, że chcielibyśmy zobrazować odchylenie kształtu Ziemi od kuli na kuli ziemskiej o średnicy 1 M. Jeśli kula na równiku ma średnicę dokładnie 1 M, wówczas jego oś biegunowa powinna wynosić tylko 3,35 mm Krótko mówiąc! Jest to tak mała wartość, że nie da się jej wykryć gołym okiem. Kształt Ziemi zatem niewiele różni się od kuli.
Można by pomyśleć, że nierówności powierzchni ziemi, a zwłaszcza szczytów górskich, z których najwyższy Chomolungma (Everest) sięga prawie 9 km, musi znacznie zniekształcić kształt Ziemi. Jednak tak nie jest. W skali globu o średnicy 1 M dziewięciokilometrowa góra zostanie przedstawiona jako przyklejone do niej ziarenko piasku o średnicy około 3/4 mm. Czy można wykryć ten występ tylko dotykiem i nawet wtedy z trudem? A z wysokości, na której latają nasze statki satelitarne, można ją rozpoznać jedynie po czarnej plamce cienia rzucanego przez nią, gdy Słońce jest nisko.
W naszych czasach naukowcy F.N. Krasowski, A.A. Izotov i inni bardzo dokładnie określają wielkość i kształt Ziemi. Oto liczby pokazujące wielkość globu według pomiarów tych naukowców: długość średnicy równikowej wynosi 12756,5 km, długość średnicy biegunowej - 12713,7 km.
Badanie drogi, jaką pokonują sztuczne satelity Ziemi, umożliwi określenie wielkości siły grawitacji w różnych miejscach nad powierzchnią globu z taką dokładnością, jakiej nie można osiągnąć w żaden inny sposób. To z kolei umożliwi dalsze udoskonalanie naszej wiedzy na temat wielkości i kształtu Ziemi.
Stopniowa zmiana kształtu ziemi
Jak jednak udało nam się dowiedzieć na podstawie tych samych obserwacji kosmicznych i wykonanych na ich podstawie specjalnych obliczeń, geoida ma złożony wygląd ze względu na obrót Ziemi i nierównomierny rozkład mas w skorupie ziemskiej, ale całkiem dobrze (z dokładnością do kilkuset metrów) jest ona reprezentowana przez elipsoidę obrotu o kompresji polarnej 1:293,3 (elipsoida Krasowskiego ).
Niemniej jednak do niedawna powszechnie uznawano fakt, że ta niewielka wada została powoli, ale skutecznie wyrównana w wyniku tzw. procesu przywracania równowagi grawitacyjnej (izostatycznej), który rozpoczął się około osiemnastu tysięcy lat temu. Ale niedawno Ziemia znów zaczęła się spłaszczać.
Pomiary geomagnetyczne, które od końca lat 70. XX wieku stały się integralną cechą programów badań naukowych w zakresie obserwacji satelitarnych, konsekwentnie rejestrują wyrównanie pola grawitacyjnego planety. Generalnie z punktu widzenia głównego nurtu teorii geofizycznych dynamika grawitacyjna Ziemi wydawała się dość przewidywalna, chociaż oczywiście zarówno w obrębie głównego nurtu, jak i poza nim istniało wiele hipotez, które odmiennie interpretowały średnią i długoterminowe perspektywy ten proces, a także to, co wydarzyło się w poprzednim życiu naszej planety. Dość popularna jest dziś, powiedzmy, tzw. hipoteza pulsacji, według której Ziemia okresowo kurczy się i rozszerza; Istnieją także zwolennicy hipotezy „skurczenia”, która postuluje, że w dłuższej perspektywie rozmiary Ziemi będą się zmniejszać. Wśród geofizyków nie ma też jednomyślności co do tego, w jakiej fazie znajduje się dziś proces polodowcowego przywracania równowagi grawitacyjnej: większość ekspertów uważa, że jest on już dość bliski zakończenia, ale zdarzają się też teorie, które twierdzą, że jego koniec jest jeszcze odległy lub że to już ustało.
Niemniej jednak, pomimo mnóstwa rozbieżności, aż do końca lat 90. ubiegłego wieku naukowcy nadal nie mieli żadnych przekonujących powodów, aby wątpić, że proces polodowcowego wyrównania grawitacyjnego żyje i ma się dobrze. Koniec naukowego samozadowolenia nastąpił dość nagle: po kilku latach sprawdzania i ponownego sprawdzania wyników uzyskanych z dziewięciu różnych satelitów, dwóch amerykańskich naukowców, Christopher Cox z Raytheon i Benjamin Chao, geofizyk z Goddard Control Center loty kosmiczne NASA doszła do zdumiewającego wniosku: począwszy od 1998 r. „pokrycie równikowe” Ziemi (lub, jak wiele zachodnich mediów nazywało ten wymiar, jej „grubość”) zaczęło ponownie wzrastać.
Złowroga rola prądów oceanicznych.
Artykuł Coxa i Chao, w którym stwierdza się „odkrycie redystrybucji masy Ziemi na dużą skalę”, został opublikowany w czasopiśmie Science na początku sierpnia 2002 roku. Jak zauważają autorzy badania, „ obserwacje długoterminowe zachowanie pola grawitacyjnego Ziemi pokazało, że efekt polodowcowy, który go zniwelował w ciągu ostatnich kilku lat, nagle pojawił się bardziej potężny przeciwnik, około dwa razy silniejszy niż jego wpływ grawitacyjny.”
Dzięki temu „tajemniczemu wrogowi” Ziemia ponownie, podobnie jak w ostatniej „erze Wielkiego Zlodowacenia”, zaczęła się spłaszczać, czyli od 1998 r. w rejonie równika nastąpił wzrost masy materii , podczas gdy odpływał ze stref polarnych.
Geofizycy ziemscy nie posiadają jeszcze technik pomiarów bezpośrednich pozwalających wykryć to zjawisko, dlatego w swojej pracy muszą wykorzystywać dane pośrednie, przede wszystkim wyniki ultraprecyzyjnych pomiarów laserowych zmian trajektorii orbit satelitów zachodzących pod wpływem wahań pole grawitacyjne Ziemi. W związku z tym mówiąc o „obserwowanych ruchach masowych ziemska sprawa", naukowcy wychodzą z założenia, że to oni są odpowiedzialni za te lokalne wahania grawitacyjne. Pierwsze próby wyjaśnienia tego dziwne zjawisko i podjęte przez Coxa i Chao.
Wersja o niektórych zjawiskach podziemnych, np. przepływie materii w magmie czy jądrze ziemskim, wydaje się zdaniem autorów artykułu dość wątpliwa: aby takie procesy mogły wywołać jakikolwiek znaczący efekt grawitacyjny, rzekomo potrzeba znacznie więcej. wymagany długi czas niż śmieszne cztery lata według standardów naukowych. Jak możliwe przyczyny, które spowodowały pogrubienie Ziemi wzdłuż równika, wymieniają trzy główne: wpływ oceaniczny, topnienie lodu polarnego i wysokogórskiego oraz pewne „procesy zachodzące w atmosferze”. Jednakże, ostatnia grupa czynniki te również są przez nich natychmiast odrzucane – regularne pomiary masy słupa atmosferycznego nie dają podstaw do podejrzeń o udział określonych zjawisk atmosferycznych w powstaniu odkrytego zjawiska grawitacyjnego.
Hipoteza Coxa i Chao dotycząca możliwego wpływu topnienia lodu w strefach Arktyki i Antarktyki na wybrzuszenie równikowe wydaje się niejasna. Ten proces jest jak istotny element osławiony globalne ocieplenie globalny klimat oczywiście w takim czy innym stopniu może być odpowiedzialny za transfer znacznych mas materii (głównie wody) z biegunów na równik, ale obliczenia teoretyczne wykonane przez amerykańskich badaczy pokazują: aby okazało się, że być czynnikiem decydującym (w szczególności „zablokował” konsekwencje tysiącletniego „wzrostu pozytywnej ulgi”), rozmiar „wirtualnej bryły lodu” topionej corocznie od 1997 r. powinien wynosić 10 x 10 x 5 kilometrów! Nie ma empirycznych dowodów na to, że proces topnienia lodu w Arktyce i Antarktydzie ostatnie lata mogłaby przybrać taką skalę, geofizycy i meteorolodzy jej nie mają. Według najbardziej optymistycznych szacunków całkowita objętość roztopionych kry jest co najmniej o rząd wielkości mniejsza od tej „super góry lodowej”, zatem nawet jeśli miała ona jakiś wpływ na wzrost masy równikowej Ziemi, to wpływ ten nie mogło być tak znaczące.
Za najbardziej prawdopodobną przyczynę nagłej zmiany pola grawitacyjnego Ziemi Cox i Chao uważają dziś wpływ oceaniczny, to znaczy taki sam transfer dużych ilości masy wody w Oceanie Światowym z biegunów na równik, co jednak wiąże się nie tyle z szybkim topnieniem lodu, ile z pewnymi, nie do końca wyjaśnionymi ostrymi wahaniami prądy oceaniczne, występujące w ostatnich latach. Co więcej, w opinii ekspertów, głównym kandydatem do roli zakłócacza spokoju grawitacyjnego jest Pacyfik, a dokładniej cykliczne ruchy ogromnych rozmiarów masy wody z regionów północnych do południowych.
Jeśli ta hipoteza okaże się słuszna, ludzkość w niedalekiej przyszłości może stanąć w obliczu bardzo poważnych zmian w globalnym klimacie: złowieszcza rola prądów oceanicznych jest dobrze znana każdemu, kto jest mniej lub bardziej zaznajomiony z podstawami współczesnej meteorologii (co jest warte El Niño). To prawda, założenie, że nagłe pęcznienie Ziemi wzdłuż równika jest konsekwencją już trwającego Pełną parą rewolucja klimatyczna. Ale w zasadzie nadal nie da się naprawdę zrozumieć tej plątaniny związków przyczynowo-skutkowych w oparciu o świeże ślady.
Oczywisty brak zrozumienia trwających „wybuchów grawitacyjnych” doskonale ilustruje krótki fragment wywiadu Christophera Coxa z korespondentem „Nature”, Tomem Clarkiem: „Moim zdaniem obecnie możliwe jest wysoki stopień z pewnością (dalej to podkreślamy – „Ekspert”) mówić tylko o jednym: „problemy z wagą” naszej planety będą prawdopodobnie miały charakter przejściowy, a nie bezpośredni skutek ludzka aktywność„Jednak kontynuując tę werbalną równowagę, amerykański naukowiec natychmiast po raz kolejny ostrożnie zastrzega: „Najwyraźniej prędzej czy później wszystko wróci «do normy», ale być może się co do tego mylimy”.
Strona główna → Porada prawna → Terminologia → Jednostki miary powierzchni
Jednostki miary powierzchni gruntów
System pomiaru powierzchni gruntów przyjęty w Rosji
- 1 splot = 10 metrów x 10 metrów = 100 m2
- 1 hektar = 1 ha = 100 metrów x 100 metrów = 10 000 m2 = 100 akrów
- 1 kilometr kwadratowy= 1 km2 = 1000 metrów x 1000 metrów = 1 milion m2 = 100 hektarów = 10 000 akrów
Jednostki wzajemne
- 1 m2 = 0,01 akra = 0,0001 hektara = 0,000001 km2
- 1 sto metrów kwadratowych = 0,01 hektara = 0,0001 km2
Tabela przeliczeniowa jednostek powierzchni
| Jednostki powierzchni | 1 mkw. km. | 1 hektar | 1 akr | 1 Sotka | 1 mkw. |
| 1 mkw. km. | 1 | 100 | 247.1 | 10.000 | 1.000.000 |
| 1 hektar | 0.01 | 1 | 2.47 | 100 | 10.000 |
| 1 akr | 0.004 | 0.405 | 1 | 40.47 | 4046.9 |
| 1 splot | 0.0001 | 0.01 | 0.025 | 1 | 100 |
| 1 mkw. | 0.000001 | 0.0001 | 0.00025 | 0.01 | 1 |
jednostka powierzchni w systemie metrycznym używana do pomiaru działek.
Oznaczenie skrócone: rosyjski ha, międzynarodowy ha.
1 hektar równa się powierzchni kwadratu o boku 100 m.
Nazwę „ha” tworzy się przez dodanie przedrostka „hecto…” do nazwy jednostki powierzchni „ar”:
1 ha = 100 arów = 100 m x 100 m = 10 000 m2
jednostka powierzchni w metrycznym systemie miar jest równa polu kwadratu o boku 10 m, czyli:
- 1 ar = 10 m x 10 m = 100 m2.
- 1 dziesięcina = 1,09254 hektara.
miara gruntu, używany w wielu krajach System angielskiśrodków (Wielka Brytania, USA, Kanada, Australia itp.).
1 akr = 4840 jardów kwadratowych = 4046,86 m2
W praktyce najczęściej stosowaną miarą gruntu jest hektar, skrót od ha:
1 ha = 100 arów = 10 000 m2
W Rosji hektar jest podstawową jednostką miary powierzchni gruntów, zwłaszcza gruntów rolnych.
Na terytorium Rosji jednostka „hektar” została wprowadzona po rewolucji październikowej zamiast dziesięciny.
Starożytne rosyjskie jednostki miary powierzchni
- 1 mkw. wiorst = 250 000 mkw.
sążnie = 1,1381 km²
- 1 dziesięcina = 2400 mkw. sążnie = 10925,4 m² = 1,0925 ha
- 1 dziesięcina = 1/2 dziesięciny = 1200 metrów kwadratowych. sążnie = 5462,7 m² = 0,54627 ha
- 1 ośmiornica = 1/8 dziesięciny = 300 sążni kwadratowych = 1365,675 m² ≈ 0,137 ha.
Powierzchnia działek pod budownictwo indywidualne i działki prywatne jest zwykle podawana w akrach
Sto- jest to powierzchnia działki o wymiarach 10 x 10 metrów, czyli 100 metrów kwadratowych i dlatego nazywa się ją stumetrami kwadratowymi.
Oto kilka typowych przykładów wielkości, jaką może mieć działka o powierzchni 15 akrów:
Jeśli w przyszłości nagle zapomnisz, jak znaleźć pole prostokątnej działki, przypomnij sobie bardzo stary dowcip, gdy dziadek pyta piątoklasistę, jak znaleźć pole Lenina, a on odpowiada: „Musisz pomnóż szerokość Lenina przez długość Lenina”)))
Warto się z tym zapoznać
- Dla zainteresowanych możliwością powiększenia powierzchni działek pod budownictwo indywidualne, działki przydomowe, ogrodnicze, warzywnicze, własne, przydatne jest zapoznanie się z procedurą rejestracji dodatków.
- Od 1 stycznia 2018 r. Dokładne granice działki muszą być zapisane w paszporcie katastralnym, ponieważ bez dokładnego opisu granic po prostu nie będzie można kupić, sprzedać, zastawić hipoteki ani podarować gruntu. Regulują to zmiany w Kodeksie gruntowym. Całkowita rewizja granic z inicjatywy gmin rozpoczęła się 1 czerwca 2015 r.
- 1 marca 2015 r. weszła w życie nowa ustawa federalna „W sprawie zmian w Kodeks gruntowy Federacji Rosyjskiej oraz niektórych aktów prawnych Federacji Rosyjskiej” (N 171-FZ „z dnia 23 czerwca 2014 r., zgodnie z którymi w szczególności uproszczona została procedura wykupu działek od gmin& Można zapoznać się z główne przepisy prawa tutaj.
- Jeśli chodzi o rejestrację domów, łaźni, garaży i innych budynków na działki, będące własnością obywateli, nowa dacza amnestia poprawi sytuację.
ERASTOTENES – OJCIEC GEOGRAFII.
Mamy 19 czerwca pełny powód obchodzony jako Dzień Geografii - w 240 roku p.n.e. Grecki, a raczej hellenistyczny uczony Eratostenes, w dniu przesilenia letniego (wówczas przypadało to 19 czerwca) przeprowadził udany eksperyment mający na celu zmierzenie obwodu ziemi. Co więcej, to Eratostenes ukuł termin „GEOGRAFIA”.
Chwała Eratostenesowi!
Co zatem wiemy o nim i jego eksperymencie? Przedstawmy tę odrobinę, którą udało nam się zebrać...
Wśród matematycznych dzieł Eratostenesa wymienić należy dzieło Platonikos, będące swego rodzaju komentarzem do Platońskiego Timaeusa, poruszającego zagadnienia z zakresu matematyki i muzyki. Punktem wyjścia była tzw. kwestia Delhi, czyli podwojenie sześcianu. Treść geometryczna zawierała pracę „O wartościach średnich (Peri mesotenon)” w 2 częściach. W słynnym traktacie Sito (Koskinon) Eratostenes nakreślił uproszczoną metodę wyznaczania pierwszych liczb (tzw. „Sitko Eratostenesa”). Zachowane pod nazwiskiem Eratostenesa dzieło „Przemiany gwiazd” (Katasterismoi) stanowi prawdopodobnie zarys większego dzieła, łączącego studia filologiczne i astronomiczne, wplatając w nie opowieści i mity o pochodzeniu konstelacji.
W Geografii (Geographika) w 3 książkach Eratostenes przedstawił pierwszą systematyczną naukową prezentację geografii. Zaczął od przeglądu osiągnięć nauki greckiej w tej dziedzinie w tym czasie. Eratostenes rozumiał, że Homer był poetą, dlatego sprzeciwiał się interpretacji Iliady i Odysei jako magazynu informacji geograficznych. Udało mu się jednak docenić informacje Pytheasa. Tworzył geografię matematyczną i fizyczną. Zasugerował także, że jeśli popłynie się z Gibraltaru na zachód, można popłynąć do Indii (ta pozycja Eratostenesa dotarła pośrednio do Kolumba i dała mu pomysł na podróż). Eratostenes zaopatrzył swoje dzieło w geograficzną mapę świata, która zdaniem Strabona została skrytykowana przez Hipparcha z Nicei. W traktacie „O pomiarze Ziemi” (Peri tes anametreseos tes ges; być może część „Geografii”), bazując na znanej odległości pomiędzy Aleksandrią a Syene (współczesnym miastem Asuan), a także na różnicy w kąt padania promieni słonecznych w obu miejscach Eratostenes obliczył długość równika (w sumie: 252 tys. stadionów, czyli około 39 690 km, obliczenie z minimalnym błędem, gdyż rzeczywista długość równika wynosi 40 120 km) .
W obszernym dziele „Chronographiai” (Chronographiai) składającym się z 9 ksiąg Eratostenes położył podwaliny pod chronologię naukową. Obejmował okres od zniszczenia Troi (datowany na lata 1184/83 p.n.e.) do śmierci Aleksandra (323 p.n.e.). Eratostenes opierał się na sporządzonej i dokładnej liście zwycięzców olimpijskich tabela chronologiczna, w którym datował wszystkie znane mu wydarzenia polityczne i kulturalne według olimpiad (czyli czteroletnich okresów pomiędzy igrzyskami). „Chronografia” Eratostenesa stała się podstawą późniejszych badań chronologicznych Apollodora z Aten.
Dzieło „O komedii starożytnej” (Peri tes archaias komodias) w 12 księgach miało charakter literacki, językowy i badania historyczne oraz rozwiązał problemy autentyczności i datowania dzieł. Jako poeta Eratostenes był autorem uczonych epilionów. „Hermes” (francuski), prawdopodobnie reprezentujący wersję aleksandryjską Hymn Homera, opowiadał o narodzinach Boga, jego dzieciństwie i wejściu na Olimp. „Zemsta, czyli Hezjod” (Anterinys lub Hesiodos) opowiadał o śmierci Hezjoda i karze jego zabójców. W Erigone, napisanym dystychem elegijnym, Eratostenes przedstawił legendę attycką o Ikarze i jego córce Erigone. Było to prawdopodobnie najlepsze dzieło poetyckie Eratostenesa, które Anonim wychwala w swoim traktacie O wzniosłości. Eratostenes był pierwszym naukowcem, który nazwał siebie „filologiem” (philologos - miłośnik nauki tak jak filozof jest miłośnikiem mądrości).
Eksperyment Eratostenesa polegający na zmierzeniu obwodu Ziemi:
1. Eratostenes wiedział, że w mieście Syene w południe 21 lub 22 czerwca, w momencie przesilenia letniego, promienie słoneczne oświetlają dno najgłębszych studni. Oznacza to, że w tym czasie słońce znajduje się ściśle pionowo nad Sieną, a nie pod kątem. (Teraz miasto Siena nazywa się Asuan).
2. Eratostenes wiedział, że Aleksandria położona jest na północ od Asuanu, mniej więcej na tej samej długości geograficznej.
3. Będąc w Aleksandrii, w dniu przesilenia letniego ustalił na podstawie długości cieni, że kąt padania promieni słonecznych wynosi 7,2°, to znaczy o tę odległość Słońce było oddalone od zenitu. W okręgu 360°. Eratostenes podzielił 360 przez 7,2 i otrzymał 50. Ustalił w ten sposób, że odległość między Syene a Aleksandrią wynosi jedną pięćdziesiątą obwodu Ziemi.
4. Następnie Eratostenes określił rzeczywistą odległość między Syene a Aleksandrią. W tamtych czasach nie było to łatwe. W tamtych czasach ludzie jeździli na wielbłądach. Długość przebytej drogi mierzono etapami. Karawana wielbłądów pokonywała dziennie zazwyczaj około 100 stadiów. Podróż ze Sieny do Aleksandrii trwała 50 dni. Oznacza to, że odległość pomiędzy dwoma miastami można określić w następujący sposób:
100 stadionów x 50 dni = 5000 stadionów.
5. Ponieważ odległość 5000 stadionów równa się, jak stwierdził Eratostenes, jednej pięćdziesiątej obwodu Ziemi, dlatego długość całego obwodu można obliczyć w następujący sposób:
5000 stadionów x 50 = 250 000 stadionów.
6. Długość etapu jest obecnie definiowana na różne sposoby; według jednej opcji etap wynosi 157 m. Zatem obwód Ziemi jest równy
250 000 stadionów x 157 m = 39 250 000 m.
Aby przeliczyć metry na kilometry, wynikową wartość należy podzielić przez 1000. Ostateczna odpowiedź to 39 250 km
Według współczesnych obliczeń obwód globu wynosi 40 008 km.
Słynna biblioteka zawierała ponad 700 000 zwojów, które zawierały wszystkie informacje o świecie, znane ludziom tamtej epoki. Z pomocą swoich pomocników Eratostenes jako pierwszy posortował zwoje według tematów. Eratostenes dożył sędziwego wieku. Kiedy ze starości oślepł, przestał jeść i umarł z głodu. Nie wyobrażał sobie życia bez możliwości pracy ze swoimi ulubionymi książkami.
W artykule przedstawiono wkład Eratostenesa w rozwój geografii, wielkiego greckiego matematyka, astronoma, geografa i poety.
Wkład Eratostenesa do geografii. Co odkrył Eratostenes?
Naukowiec był rówieśnikiem Arystarcha z Samos i Archimedesa, żyjącego w III wieku p.n.e. mi. Był encyklopedystą, opiekunem biblioteki w Aleksandrii, filozofem, korespondentem i przyjacielem Archimedesa. Zasłynął także jako geodeta i geograf. Logiczne jest, że powinien podsumować swoją wiedzę w jednej pracy. A jaką książkę napisał Eratostenes? Nie wiedzieliby o tym, gdyby nie „Geografia” Strabona, który o niej wspomniał, i jej autor, który zmierzył obwód kuli ziemskiej. A to jest książka „Geografia” w 3 tomach. Nakreślił w nim podstawy geografii systematycznej. Ponadto do jego ręki należą następujące traktaty: „Chronografia”, „Platonista”, „O wartościach średnich”, „O komedii starożytnej” w 12 księgach, „Zemsta, czyli Hezjod”, „O wzniosłości”. Niestety docierały do nas małymi porcjami.
Co Eratostenes odkrył w geografii?
Greckiego naukowca słusznie uważa się za ojca geografii. Czym więc Eratostenes zasłużył na ten honorowy tytuł? Przede wszystkim warto zauważyć, że to on jest w obiegu naukowego wprowadził termin „geografia” we współczesnym znaczeniu.
Jest odpowiedzialny za tworzenie matematycznych i Geografia fizyczna. Naukowiec przyjął następujące założenie: jeśli popłyniesz z Gibraltaru na zachód, możesz dotrzeć do Indii. Ponadto próbował obliczyć rozmiary Słońca i Księżyca, badał zaćmienia i pokazał, jak to zrobić szerokość geograficzna Długość dnia zależy.
Jak Eratostenes zmierzył promień Ziemi?
Aby zmierzyć promień, Eratostenes wykorzystał obliczenia wykonane w dwóch punktach – Aleksandrii i Syenie. Wiedział, że 22 czerwca, w dniu przesilenia letniego, ciało niebieskie oświetla dno studni dokładnie w południe. Kiedy Słońce znajduje się w zenicie w Sienie, w Aleksandrii jest o 7,2° za nim. Aby uzyskać wynik, musiał zmienić odległość zenitu Słońca. Jakiego przyrządu użył Eratostenes + do określenia wielkości? Był to skafis – pionowy słup umieszczony na dnie półkuli. Ustawiając go w pozycji pionowej naukowiec był w stanie zmierzyć odległość od Syene do Aleksandrii. Jest to równe 800 km. Porównując różnicę zenitu obu miast przy ogólnie przyjętym okręgu 360° oraz odległość zenitu z obwodem ziemi, Erastostenes dokonał proporcji i obliczył promień - 39 690 km. Tylko trochę się mylił, współcześni naukowcy obliczyli, że jest to 40 120 km.