 | Tento článok alebo jeho časť si vyžaduje úpravu, aby zodpovedal vyššiemu štandardu kvality. Prosím, pozrite si stránkypomocníka, odporúčanie preencyklopedický štýl a článokvhodne upravte. Potenciálne nedokončený článok. Robot odstránil šablónu{{pracuje sa}} pre nečinnosť.(31. 8. 2020) |
Tvar Zeme alebotvar zemského telesa jepojem vgeodézii, ktorý sa týka veľkosti a tvaru použitého na modelZeme. Veľkosť a tvar, závisí od kontextu vrátane presnosti potrebnej pre model.Sférická Zem je aproximácia tvaru Zeme, ktorá je na mnohé účely postačujúca. Bolo vyvinutých niekoľko modelov s väčšou presnosťou, takže súradnicové systémy môžu slúžiť presným potrebámnavigácie,geodézie,katastra,využívaniu pôdy a rôznym ďalším oblastiam.
Topografický povrch Zeme je rozmanitý svojimi tvarmi povrchu a vodnými plochami. Tento topografický povrch sa všeobecne týka topografov,hydrografov ageofyzikov. Je to povrch, na ktorom sa uskutočňujú merania Zeme, jeho matematické modelovanie pri zohľadnení nepravidelností je mimoriadne komplikované.
Pythagorov konceptsférickej Zeme ponúka jednoduchý povrch, s ktorým je ľahké sa matematicky vyrovnať. Mnoho astronomických a navigačných výpočtov používa sféru na modelovanie Zeme ako blízku aproximáciu. Presnejšie čísla sú však potrebné na meranie vzdialeností a plôch na mierke čisto lokálnej. Lepšiu aproximáciu je možné dosiahnuť modelovaním celého povrchu akosplošteného sféroidu, pomocousférických harmonických na aproximáciugeoidu, alebo modelovaním oblasti s najvhodnejšímireferenčnými elipsoidmi.
Pre prieskumy malých plôch postačuje rovinný, plochý model zemského povrchu, pretože lokálna topografia skrýva zakrivenie povrchu Zeme. Merania sa robia pre relatívne malé oblasti bez ohľadu na veľkosť a tvar celej Zeme. Meranie mesta, môže byť vykonané týmto spôsobom.
Koncom 16. storočia sa venovalo úsilie modelovať Zem ako elipsoid, počnúc meraním stupňov pozdĺžparížskeho poludníkaJeanom Picardom. Geodetické prístroje a techniky sa v nasledujúcich storočiach zlepšili a tým sa postupne zlepšili aj modely pre tvar Zeme.
V polovici až koncom 20. storočia prispel výskum v oblastigeovied k drastickému zlepšeniu presnosti tvaru Zeme. Primárnym využitím tejto zlepšenej presnosti bolo poskytnúť geografické a gravitačné údaje preinerciálne navádzacie systémybalistických rakiet.Toto financovanie viedlo aj k rozširovaniu geovedeckých disciplín, k podpore vytvárania a rastu rôznych geovedeckých odborov na mnohých univerzitách.[1] Tento vývoj prospel aj mnohým civilným snahám, ako je napríklad satelitná predpoveď počasia, komunikácia, zisťovanie polohyGPS, čo by nebolo možné bez vysoko presných modelov tvaru zemského telesa.
Modely tvaru Zeme sa líšia v spôsobe, akým sa používajú, v ich zložitosti a presnosti, s akou predstavujú veľkosť a tvar Zeme.
.JPG)
Najjednoduchším modelom pre tvar celejZeme jeguľa.Polomer Zeme jevzdialenosť od stredu Zeme k jej povrchu, asi 6 371 km. Zatiaľ čo „polomer“ je zvyčajne charakteristický pre dokonalé gule, Zem sa od sférického tvaru odchýli len o tretinu percenta, dostatočne blízko na to, aby sa s ním v mnohých kontextoch zaobchádzalo ako s guľou a aby sa ospravedlňoval termín „polomer Zeme“.
Konceptsférickej Zeme sa datuje okolo 6. storočia pred n.l., ale do 3. storočia pred n.l. zostal záležitosťou filozofických špekulácií.[chýba zdroj] Prvý vedecký odhad polomeru Zeme dalEratosthenes asi 240 pred n.l., s odhadmi presnosti merania Eratosthenesa v rozsahu od 2% do 15%.
Zem je iba približne sférická, takže ako jej prirodzený polomer neslúži žiadna jedná hodnota. Vzdialenosti bodov na povrchu k stredu sa pohybujú od 6 353 do 6 384 km. Niekoľko rôznych spôsobov modelovania Zeme ako gule poskytujú priemerný polomer 6 371 km. Bez ohľadu na model, akýkoľvek polomer spadá medzi polárne minimum okolo 6 357 km a rovníkové maximum asi 6 378 km. Rozdiel 21 km zodpovedá rozdielu polomeru rovníka a polárneho polomeru. Polárny polomer je približne o 0,3% kratší ako polomer rovníka.
Pretože Zem jesploštená na póloch avydutá narovníku, predstavujegeodézia tvar Zeme ako sploštenýsféroid. Sploštený sféroid alebosploštený elipsoid je rotačnýelipsoid získaný rotáciou elipsy okolo jej kratšej osi. Je to pravidelný geometrický tvar, ktorý takmer zodpovedá tvaru Zeme. Sféroid popisujúci tvar Zeme alebo inéhonebeského tela sa nazývareferenčný elipsoid. Referenčný elipsoid pre Zem sa nazývaelipsoid Zeme .
Rotačný elipsoid je jednoznačne definovaný dvoma parametrami. V geodézii sa používa niekoľko konvencií na vyjadrenie týchto dvoch veličín, všetky sú však navzájom rovnocenné a navzájom sa môžu prevádzať:
Excentricita a sploštenie sú rôzne spôsoby vyjadrenia toho, ako je stlačený elipsoid. Ak sa sploštenie objaví v geodézii ako jedna z definujúcich veličín, vo všeobecnosti sa vyjadruje jeho recipročnou hodnotou. Napríklad vsféroide WGS 84 ktorý používajú dnešné systémy GPS, recipročné sploštenie je presne 298,257223 563.
Rozdiel medzi guľou a referenčným elipsoidom pre Zem je malé, iba asi jedna časť z 300. Historicky bolo sploštenie vypočítané zmeraní stupňov. V súčasnosti sa používajú geodetické siete asatelitná geodézia. V praxi sa v priebehu storočí vyvinulo mnoho referenčných elipsoidov z rôznych prieskumov. Hodnota sploštenia sa mierne líši od jedného referenčného elipsoidu k druhému, odrážajúc miestne podmienky a to, či je referenčný elipsoid určený na modelovanie celej Zeme alebo len jej časti.
Guľa má jedinýpolomer zakrivenia, čo je jednoducho polomer gule. Zložitejšie povrchy majú polomery zakrivenia, ktoré sa líšia po povrchu. Polomer zakrivenia opisuje polomer gule, ktorý najlepšie aproximuje povrch v tomto bode. Sploštené elipsoidy majú konštantný polomer zakrivenia východne - západne pozdĺžrovnobežiek, ak je na povrchu nakreslenámriežka, ale zakrivenie sa mení iným smerom. Pre sploštený elipsoid, polárny polomer zakrivenia je väčší ako rovník
pretože pól je sploštený: čím je plocha plochšia, tým musí byť guľa väčšia, aby sa jej priblížila. Naopak, polomer zakrivenia elipsoidu na severe a juhu je pri rovníku je menšia ako polárny
kde je vzdialenosť od stredu elipsoidu k rovníku (hlavná polosa) a je vzdialenosť od stredu k pólu. (vedľajšia polosa)
Merania sa vykonávajú na zdanlivom alebo topografickom povrchu Zeme a výpočty sa vykonávajú na elipsoide. Iný povrch sa používa na geodetické merania:geoid . Pri geodetickom prieskume sa výpočet geodetických súradníc bodov obyčajne vykonáva nareferenčnom elipsoide, ktorý sa v oblasti prieskumu približuje veľkosti a tvaru Zeme. Skutočné merania vykonané na povrchu Zeme pomocou určitých nástrojov sa však vzťahujú na geoid. Elipsoid je matematicky definovaná pravidelná plocha so špecifickými rozmermi.Geoid sa naopak zhoduje s tým povrchom, ku ktorému by sa oceány prispôsobili po celej Zemi, ak by sa mohli prispôsobiť kombinovanému účinku hmotnej príťažlivosti Zeme (gravitácii) a odstredivej silezemskej rotácie . V dôsledku nerovnomerného rozloženia zemskej hmoty je geoidný povrch nepravidelný a keďže elipsoid je pravidelný povrch, rozdiely medzi nimi, označované akogeoidné zvlnenia, geoidálne výšky alebo geoidné separácie, budú nepravidelné rozložené.
Geoid je povrch, po ktorom je gravitačný potenciál všade rovnaký a na ktorý je smer gravitácie vždy kolmý (pozriekvipotenciálny povrch). Kolmosť je zvlášť dôležitá, pretože optické prístroje obsahujúce gravitačné referenčné nivelačné zariadenia sa bežne používajú na vykonávanie geodetických meraní. Pri správnom nastavení sa zvislá os nástroja zhoduje so smerom gravitácie, a preto je kolmá na geoid. Uhol medziohybovou čiarou, ktorý je kolmý na geoid (niekedy nazývaný „vertikál“) a kolmý na elipsoid (niekedy nazývaný „elipsoidná normál“), je definovaný akovychýlenie vertikály . Má dve zložky: východ-západ a sever-juh.
Možnosť, že rovník Zeme je lepšie charakterizovaný skôr ako elipsa ako kruh, a preto je elipsa tri axiálna, je vecou vedeckého bádania už mnoho rokov.[2][3] Moderný technologický vývoj poskytol nové a rýchle metódy zberu údajov a od uvedeniaSputniku 1 sa orbitálne údaje použili na skúmanie teórie elipticity. Najnovšie výsledky naznačujú 70 m rozdiel medzi dvoma rovníkovými hlavnými a vedľajšími osami zotrvačnosti, s väčšou polosou smerujúcou k 15° západnej zemepisnej dĺžky.[4][5]
Druhá teória, zložitejšia ako tri osi navrhla, že pozorované dlhé periodické orbitálne variácie prvých pozemských satelitov naznačujú ďalšiu depresiu na južnom póle sprevádzanú vydutím rovnakého stupňa na severnom póle. Tvrdí sa tiež, že severné stredné šírky boli mierne sploštené a južné stredné šírky boli vypuklé v podobnom množstve. Táto koncepcia navrhla mierne hruškovitú Zem a bola predmetom mnohých verejných diskusií po vypustení prvých umelých satelitov.
Moderná geodézia má tendenciu udržať rotačný elipsoid akoreferenčný elipsoid a zaobchádza s tri axialitou a tvarom hrušky ako s časťougeoidného útvaru: sú reprezentované sférickými harmonickými koeficientmi a zodpovedajúc stupňom 2,2 pre tri ososť a pre hruškovitý tvar 3,0.
Sú možné jednoduchšie lokálne aproximácie, napr.Oscilačná guľa a lokálna tangenciálna rovina.
Určenie presného tvaru Zeme nie je ibageometrickou úlohou geodézie, ale má ajgeofyzikálne úvahy. Podľa teoretických argumentovIsaaca Newtona,Leonharda Eulera a ďalších by telo, ktoré má jednotnú hustotu 5,515 g/cm3 ktoré sa otáča ako Zem, malo maťsploštenie 1:229. Toto je možné uzavrieť bez akýchkoľvek informácií o zloženízemského telesa. Namerané sploštenie je však 1:298,25, čo je bližšie ku guli a je silným argumentom, žejadro Zeme je mimoriadne kompaktné. Preto jehustota musí byť funkciou hĺbky, v rozmedzí od 2,6 g/cm3 na povrchu (skalné útvary,žuly, atď.) až do 13 g/cm3 vo vnútornom jadre.
Tiež s dôsledkami pre fyzikálny prieskum zemského jadra jegravitačné pole, ktoré je možno merať veľmi presne na povrchu a na diaľku pomocousatelitov. Skutočnávertikálka obyčajne nezodpovedá teoretickej vertikále (rozsah vychýlenia do 50 "), pretožetopografia a všetkygeologické hmoty narušujú gravitačné pole. Hrubú štruktúruzemskej kôry a plášťa je preto možné určiť geodeticko-geofyzikálnymi modelmi vnútra Zeme.
Objem referenčného elipsoidu je 1,08321x1012 km3 .
