Форма и размеры Земли — Гипермаркет знаний. Форма, размеры и геодезия планеты земля Сообщение на тему размеры земли

ОБЩИЙ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЗЕМЛИ

Вспомните! Что вам известно о форме и размерах Земли? Постарайтесь ответить на следующие вопросы: какую форму имеет наша планета; какие доказательства вы можете привести, подтверждающие ваш ответ; почему Землю относят к планетам; какое место по величине занимает она среди планет Солнечной системы, в чем сходство и различие Земли с другими планетами солнечной системы, с именами каких ученых связаны научные представления о форме и размерах Земли?

Земля, как и другие планеты Солнечной системы, имеет шарообразную форму. Ее диаметр около 12 750 км. Поскольку человек видит лишь небольшую часть Земли, земная поверхность кажется ему плоским кругом, ограниченным линией, где небо как бы соприкасается с землей. Недаром многим древним народам Земля казалась плоской. Позже, в Древней Греции во времена Гомера (IX-VIII вв. до н.э.), Землю представляли слегка выпуклым диском, наподобие щита воина, и считали, что сушу со всех сторон омывает океан.

Во времена Пифагора (VI в. до н. э.) стали предполагать, что Земля - шар, как и другие планеты. Первые доказательства шарообразности Земли принадлежат древнегреческому ученому Аристотелю (IV в. до н.э.). К ним он относил наблюдения за лунными затмениями, во время которых тень от Земли, отбрасываемая на поверхность Луны, всегда круглая; изменение вида звездного неба при движении по меридиану; расширение горизонта при поднятии над поверхностью Земли.

Постепенно представления о Земле как о шаре стали основываться не на наблюдениях, а на точных расчетах и измерениях. Первым, кто измерил величину земного шара, был древнегреческий ученый Эратосфен (III-II вв. до н.э.). Он измерил длину дуги 1° меридиана, а затем на этой основе рассчитал длину всей окружности Земли по меридиану. Она оказалась равной около 40 000 км, что близко к действительности. Таким образом, ученые Древней Греции имели, в общем, правильные представления о фигуре и размерах Земли. Однако карты их, показывающие распределение суши и моря на земной поверхности, были весьма несовершенны из-за недостатка фактических данных.

В период средневековья, вплоть до XV в., многие научные представления античных народов о Земле из-за господства церкви во всех сферах жизни отрицались. Учение о шарообразности Земли в этот период отвергалось.

С конца XV в. начинается возрождение, а потом и интенсивное развитие многих наук и культуры. Наступил период великих географических открытий. Христофор Колумб в поисках западного пути в Индию открыл Новый Свет-Америку (1492). Васко-да-Гама, обогнув Африку, проложил морской путь в Индию (1497). Фернандо Магеллан и его спутники совершили первое кругосветное плавание (1519-1522). В этот период сомнений в шарообразности Земли не было, и Землю стали изображать в виде объемной модели - глобуса. Самый первый глобус диаметром более 0,5 м был изготовлен немцем Мартином Бехаймом (1492).

Рис. 1. Форма и размеры Земли : Рис. 2. Соотношение сфероида, геоида и земной поверхности:

1-поверхность шара, 2 - поверхность 1 - поверхность сфероида, 2 - поверх- сфероида; а - экваториальный радиус, ность геоида, 3- земная поверхность;

б - полярный радиус. а - земная кора, б - океан.

В связи с развитием знаний о природе Земли представления о ее форме продолжали совершенствоваться. В конце XVII в. на основании работы Ньютона возникло предположение о том, что ввиду осевого вращения земной шар должен быть сплюснут у полюсов. Это предположение было доказано последующими измерениями.

Шар, равномерно сплюснутый у полюсов, называется сфероидом, или эллипсоидом вращения. У Земли экваториальный радиус на 21,4 км длиннее полярного, так что сжатие ее невелико (рис. 1).

Последующие измерения силы тяжести показали, что фигура Земли сложнее. Она отклоняется от правильной формы сфероида из-за неоднородного строения недр, неравномерного распределения масс. Истинная геометрическая фигура Земли была названа геоидом («землеподобным»). Геоид определяется как фигура, поверхность которой всюду перпендикулярна направлению силы тяжести, т. е. отвесу. Поверхность геоида совпадает с уровенной поверхностью Мирового океана. Поднятия и опускания геоида над сфероидом составляют ±50...±100 м.

Истинная физическая поверхность Земли со всеми ее горами и впадинами не совпадает с поверхностью геоида и отступает от него на несколько километров. Сила тяжести все время стремится выровнять действительную поверхность Земли, привести ее в соответствие с уровенной поверхностью

Так как разница между сфероидом и геоидом невелика, то для геодезических и картографических работ в нашей стране приняты следующие величины земного эллипсоида Ф.Н. Красовского (назван в честь ученого, под руководством которого велись расчеты): экваториальный радиус а = 6378,2 км, полярный радиус b = 6356,8 км, полярное сжатие a-b/a = 1/298, длина меридиана равна 40008,5 км, длина экватора 40075,7 км, площадь поверхности Земли - 510 млн. км 2 ..

Благодаря искусственным спутникам Земли в настоящее время уточнены размеры эллипсоида вращения, получены данные, наиболее близко подходящие к реальной форме Земли. Однако от размеров эллипсоида Ф.Н. Красовского они отличаются столь незначительно (десятки метров), что никакого практического значения для геодезии и картографии не имеют. Для анализа большинства географических процессов допустимо принимать Землю за шар, т. е. считать ее шарообразной.

В настоящее время научными доказательствами шарообразности Земли считаются следующие: фотографии и измерения из Космоса с искусственных спутников Земли с разных расстояний и точек траекторий полетов; градусные измерения по поверхности Земли и лунные затмения.

Постепенное появление предметов из-за горизонта, увеличение дальности (радиуса) видимого горизонта при поднятии, кругообразная форма видимого горизонта, изменение видимости звездного неба при движении по меридиану, освещение высоких частей предметов, перед восходом и после захода солнца, кругосветные плавания доказывают лишь выпуклость, а не шарообразность Земли.

Форма и размеры Земли имеют большое географическое значение. Шарообразная фигура Земли обусловливает уменьшение угла падения солнечных лучей на земную поверхность от экватора к полюсам и как следствие этого явления - образование нескольких тепловых поясов. Тепловые пояса, в свою очередь, наряду с другими факторами (размерами и массой Земли, определенного расстояния ее от Солнца) обусловливают закономерное изменение природных процессов и явлений в географической оболочке по направлению от экватора к полюсам.

Размеры и масса Земли предопределяют такую силу земного притяжения, которая удерживает атмосферу определенного состава и гидросферу, без которых невозможна жизнь. Важно и расстояние Земли от Солнца. При более близком положении Земли к Солнцу, чем теперь, она могла бы превратиться в раскаленную пустыню, при более отдаленном - приобрести постоянный ледяной панцирь.

Таким образом, жизнь на Земле, возникновение и существование на ней географической оболочки в значительной мере зависит от формы и размеров нашей планеты, а также и рас­стояния от Солнца.

Вопросы и задания для повторения:

1. Какова форма Земли?

2. Какими доказательствами шарообразности Земли располагает современная наука?

3. Расскажите об основных величинах, характеризующих размеры Земли:

радиусах (полярном и экваториальном), длине экватора и меридиана, площади поверхности.

4. Какое значение имеют форма и размеры Земли?

5. Как изменилась бы природа Земли, если бы она была значительно меньших или больших размеров при той же плотности вещества?

Мы все живем на прекрасной планете Земля, о которой человечество уже успело узнать очень многое, но еще больше по-прежнему скрыто от нас и ждет своего часа пока стремление человека к познанию, не раскроет все тайны нашего мира.

Общие сведения о планете Земля

Давайте вспомним, что нам известно о планете Земля. Земля единственная обитаемая планета в нашей солнечной системе, даже более того, единственная на которой есть жизнь. Земля – это третья по счету планета, если считать от Солнца, перед Землей еще две планеты Меркурий и Венера. Земля вращается вокруг Солнца и наклон оси вращения относительно Солнца составляет 23, 439281°, благодаря такому наклону мы можем наблюдать в течении года смену времен года. Расстояние от земли до солнца 149 600 000 км, чтобы поток света преодолел расстояние от Солнца до Земли ему нужно 500 секунд или 8 минут. У нашей планеты также имеется спутник, Луна, который вращается вокруг Земли, подобно тому, как Земля вращается вокруг солнца. Расстояние от Земли до Луны 384400 км. Скорость движение Земли по своей орбите составляет 29,76 км/сек. Земля делает полный оборот вокруг своей оси за 23 часа 56 минут и 4,09 секунд. Для удобства принято считать, что в сутках 24 часа, но что бы компенсировать оставшееся время в календаре раз в 4 года добавляется еще один день и этот год называют високосный. День добавляется в феврале месяце, в котором обычно 28 дней, в високосный год 29 дней. В году 365 дней и 366 дней при високосном годе это полный цикл смены сезонов (зима, весна, лето, осень).

Земные размеры и параметры

Теперь перенесемся из космоса к самой планете Земля. Для того что бы на планете возникла жизнь должно быть много факторов и условий которые и создают благоприятную среду обитания для бесчисленного множества живых организмов населяющих Землю. На самом деле, чем больше мы узнаем о нашем общем доме, тем отчетливее понимаем насколько сложным и совершенным организмом является планета Земля. Нет ничего лишнего, всему есть свое место, и своя важная роль отведена каждому.

Строение планеты Земля

Всего в нашей солнечной системе 8 планет, 4 из которых относятся к планетам земной группы и 4 к газовой группе. Планета Земля является самой крупной планетой земной группы и имеет наибольшую массу, плотность, магнитное поле и гравитацию. Структура Земли не однородна, и условно ее можно разделить на слои (уровни): земная кора; мантия; ядро.
Земная кора – самый верхний слой твердой оболочки Земли, он в свою очередь разделяется на три слоя: 1) осадочный слой; 2)гранитный слой; 3) базальтовый слой.
Толщина земной коры может быть в пределах от 5 - 75 км вглубь Земли. Такой разбег зависит от мест измерений, например на дне океана толщина минимальная, а на материках, на горных массивах максимальная. Как мы уже говорили, земная кора делится на три части, базальтовый слой был сформирован первым, поэтому является самым нижним, далее следует гранитный слой, который отсутствует на океаническом дне, и самый верхний осадочный слой. Осадочный слой формируется и видоизменяется постоянно и человек играет в этом не последнюю роль.
Мантия – слой, следующий после земной коры, который является самым объемным, порядка 83 % от всего объема Земли и примерно 67 % ее массы, толщина мантии достигает 2900 км. Верхний слой мантии, который составляет 900 км, называют магмой. Магма представляет собой расплавленные минералы, также выход жидкой магмы называют лава.
Ядро – это центр планеты Земля, состоит преимущественно из железа и никеля. Радиус земного ядра примерно 3500 км. Ядро также делят на внешнее ядро толщиной 2200 км, оно имеет жидкую структуру и внутреннее ядро, радиус которого около 1300 км. Температура в центре ядра близко 10000 °C, на поверхности ядра температура значительно ниже 6000 °C.

Форма Земли. Диаметр Земли. Масса Земли. Возраст Земли.

Если задать вопрос, «какой формы Земля?», услышим варианты ответов: круглая, шар, эллипсоид, но это не совсем так, для обозначения формы Земли был введен специальный термин Геоид. Геоид, по сути, представляет собой эллипсоид вращения. Определение формы планеты позволило точно установить диаметры планеты Земля. Да, именно диаметры Земли из-за неправильной формы их выделяют несколько:
1) средний диаметр Земли составляет 12 742 км;
2) экваториальный диаметр Земли 12756,2 км;
3) полярный диаметр Земли 12713,6 км.

Длина окружности по экватору составляет 40 075,017 км, а по меридиану несколько меньше 40 007,86 км.
Масса Земли довольно относительная величина, которая постоянно изменяется. Масса земли составляет 5,97219 × 10 24 кг. Масса увеличивается за счет оседания на поверхность планеты космической пыли, падения метеоритов и пр., благодаря чему масса Земли ежегодно увеличивается примерно на 40000 тонн. А вот из-за рассеивания газов в космическое пространство масса Земли снижается примерно на 100000 тонн в год. Также на потерю массы Земли влияет увеличение температуры на планете, что способствует боле интенсивному тепловому движению и утечке газов в космос. Чем меньше становится масса Земли, тем меньше ее притяжение и тем сложнее становится удерживать атмосферу вокруг планеты.
Благодаря методу радиоизотопной датировки ученым удалось установить возраст Земли, он составляет 4,54 миллиардов лет. Возраст Земли был более-менее точно определен еще в 1956 году, впоследствии с развитием технологий и методов измерений, немного корректировался.

Другие сведения о планете Земля

Площадь поверхности Земли составляет 510 072 000 км,² из которых водные просторы занимают 361 132 000 км², что составляет 70,8% поверхности Земли. Площадь суши 148 940 000 км² это составляет 29,2 % площади поверхности Земли. Из-за того что вода покрывает значительно больше поверхности планеты, логичнее было назвать нашу планету Вода.
Объем Земли равен 10,8321 х 10 11 км³.
Самая высокая точка поверхности земли над уровнем моря это гора Эверест высота, которой 8848 м, а самым глубоким местом в мировом океане считается Марианская впадина ее глубина 11022 м. Ну а если приводить средние значения, то средняя высота поверхности Земли над уровнем моря составляет 875 м, а средняя глубина океана 3800 м.
Ускорение свободного падения оно же ускорение силы тяжести в разных частях планеты будет немного отличаться. На экваторе g= 9,780 м/с² и постепенно увеличивается, достигая на полюсах g=9,832 м/с². Среднее значение ускорения свободного падения принято g = 9,80665 м/с²
Состав атмосферы планеты Земля: 1) 78,08 % -азот (N2); 2) 20,95 %-кислород(O2); 3) 0,93 %-аргон (Ar); 0,039 %- углекислый газ (СO2); 4) 1% водяного пара. В незначительных количествах присутствуют и другие элементы из периодической таблицы Менделеева.
Планета Земля настолько велика и интересна, что, несмотря на то сколько нам уже известно о Земле, она не перестает нас удивлять теми тайнами и непознанным с которым мы продолжаем сталкиваться.

Вещество, из которого состоит Земля неоднородно, масса распределяется неравномерно. Значит фигура Земли отклонятся от правильной формы шара, кроме на планету воздействует гравитационноео поле Галактики.

Факторы влияющие на форму Земли:
размерыв планеты,
распределение в ней плотностей,
скорость осевого вращения.

Поэтому исходя из анализа всей совокупности этих факторов и матеманических измерений, можно заключить, что форма Земли геоид - геометрически неправильное тело, ограниченное уровенной поверхностью ("приплюснута" у полюсов (Полярный радиус - 6356,8 км) и "выпуклая" на экваторе (Экваториальный радиус - 6378,1 км)). Конечно же ф изическая же поверхность Земли, осложненная горами и впадинами не совпадает и с поверхностью геоида, отступая от него на несколько километров (Максимальная высота физической поверхности над геоидом 8848 м (г. Джомолунгма), максимальная глубина 11022 м (Марианская впадина), поэтому сила тяжести все время стремится выровнять поверхность Земли, привести ее в соответствие с поверхностью геоида.

На основании изучения движения искусственных спутников Земли было установлено, что Земля имеет сердцевидную форму, т.е. северный полюс ее приподнят, по сравнению с южным, примерно на 30 м (полярная асимметрия ). Такую форму Земли предложено называть кардиоид .

Таким образом, точного математического обозначения форма земли не имеет, именно поэтому в геодезических измерения в России и некоторых других странах используется название квазегеоид. Это приближение к геоиду.

Земля вращается вокруг так называемой земной оси.

Земная ось - воображаемая прямая, проходящая через центр Земли. Ось пересекает поверхность Земли в двух точках: Северном и Южном полюсах. На равных расстояниях от полюсов проходит экватор (воображаемая линия, проводимая чрез центр земного шара и делящая его на два полушария: северное и южное). Линии соединяющие Северный и Южный полюса - меридианы. Мередианы можно провести через любую точку земного шара и они всега равны по длинне. А поперечные линии проведённые параллельно экватору - параллели (см. таблицу ) .

Меридианы и параллели образуют сеть (градусную сесть) с помошью которой можно определить положение какой-либо точки на поверхности Земли - найти её географические координаты. Параллели, являются показателем широты, а меридианы - показателем долготы.

Географическая широта - это величина дуги меридиана от экватора до заданной точки в градусах, географическая долгота - величина дуги параллели от нулевого меридиана до заданной точки. В большинстве стран за нулевой принят меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию, восточнее Лондона - он так и называется Гринвичским.

Географическое следствие формы и размеров Земли . Вследствие ее "шарообразной" формы угол падения солнечных лучей на земную поверхность уменьшается от экватора к полюсам, это определяет существование тепловых поясов : жаркого тропического, умеренных и холодных полярных (см. ).

Масса и размеры Земли определяют силу земного притяжения , способную удерживать атмосферу определенного состава и гидросферу, без которых невозможна жизнь.

География - наука, зародившаяся на заре развития человече­ской мысли. Первые географические представления высказывались древнейшими культурными народами Египта, Месопотамии, Индии и Китая за много столетий до нашей эры.

Начало систематизации географических знаний было положено в античное время (VII-I в.в. до н.э.). В этот период стали известны основные свойства Земли как планеты - ее фигура, размеры, движение в мировом пространстве.

Следовательно, география имеет глубокие исторические корни. Но на разных этапах развития географии содержание ее было различным. Вот почему мы говорим, что география - наука древняя и одновременно молодая: ныне она решает совсем другие задачи, чем в прошлом. В течение длительного времени это была описательно-познавательная наука, задачи которой сводились к открытию и описанию ранее неизвестных стран и земель. Особого расцвета это направление в географии достигло в период с середины XV - до середины XVII вв., известный под названием эпохи великих географических открытий. Именно в это время человек узнал о строении поверхности нашей планеты, ее материках и океанах, их взаимном расположении. На основе полученных сведений были составлены карты с показом основных черт строения лика Земли.

Собственно научные географические исследования начались со второй половины XVII в. К этому периоду относятся изучение внутренних частей материков, открытие Антарктиды, кругосветные путешествия, создание страноведческих описаний отдельных стран и регионов, появление научных географических обществ.

Особенно интенсивно и систематически стали проводиться географические исследования в связи с запросами практики во второй половине XIX в. Естественно, что на этом этапе география уже не ограничивалась только описанием отдельных фактов и явлений, но и стремилась дать им научное объяснение. Большой объем разнообразных знаний о Земле привел к тому, что на рубеже XIX и XX вв. в географии стали. зарождаться самосто­ятельные отрасли знаний: климатология, океанология, геобо­таника и др.

Современная география - это целая система наук. В ней выделяются две группы наук: физико-географическая и эко­ номико-географическая. Объектом изучения физической гео­ графии является географическая оболочка в целом, а также составляющие ее компоненты (горные породы и слагаемый ими рельеф, воздух, вода, почвы, растения и животные) и природные комплексы.

Географическая оболочка - это сложная материальная система, включающая нижнюю часть воздушной оболочки Земли (атмосферы), всю водную оболочку (гидросферу) и верхнюю часть твердой оболочки Земли (литосферы) с населяющими их живыми организмами. Географическая оболочка неоднородна, она состоит из природных образований разного ранга, получивших название природных комплексов.

При изучении географической оболочки, ее компонентов и отдельных природных комплексов используются как старые методы исследования (картографический, сравнительно-географический, исторический), так и новые - математический, моделирования, аэрометоды, геофизический, геохимический, космический.

Одна из важнейших задач современной географии - изучение процессов взаимодействия природы и общества в целях научного обоснования рационального использования природных ресурсов и сохранения благоприятных условий для жизни человека на нашей планете.

Вопросы и задания:

Что является предметом изучения современной физической географии?

Какие компоненты взаимодействуют внутри географической оболочки?

Какие методы исследования использует современная география?

Как вы понимаете взаимодействие природы и общества"" Приведите примеры.

Раздел I

ОБЩИЙ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЗЕМЛИ

Форма и размеры земли

Вспомните! Что вам известно о форме и размерах Земли? Постарайтесь ответить на следующие вопросы. Какую форму имеет наша планета? Какие доказательства, подтверждающие ваш ответ, вы можете привести? Почему Землю отнесет к планетам? Какое место по величине занимает она среди планет Солнечной системы? С именами каких ученых связаны научные представления о форме и размерах Земли?

Земля, как и другие планеты Солнечной системы, имеет шарообразную форму. Ее диаметр около 12 750 км. Поскольку человек видит лишь небольшую часть Земли, земная поверхность кажется ему плоским кругом, ограниченным линией, где небо как бы соприкасается с землей. Недаром многим древним народам Земля казалась плоской.

Во времена Пифагора (VI в. до н.э.) стали предполагать, что Земля - шар, как и другие планеты. Первые доказательства шарообразности Земли принадлежат древнегреческому ученому Аристотелю (IV в. до. н.э.). К ним он относил наблюдения за лунными затмениями, во время которых тень от Земли, отбрасываемая на поверхность Луны, всегда круглая; изменение вида звездного неба при движении по меридиану; расширение горизонта при поднятии.

Постепенно представления о Земле как о шаре стали основываться не на наблюдениях, а на точных расчетах и измерениях. Первым установил величину земного шара древнегреческий ученый Эратосфен (III-II вв. до н.э.). Он измерил длину дуги 1° меридиана, а затем на этой основе рассчитал длину всей окружности Земли по меридиану - около 40 000 км, что близко к действительности.

В период средневе­ковья, вплоть до XV в., многие научные представ­ления античных народов о Земле из-за господства церкви во всех сферах жизни отрицались. Учение о шарообразности Земли в этот период отвергалось. С конца XV в. наступил период великих географических открытий. Христофор Колумб в поисках западного пути в Индию открыл Новый Свет - Америку (1492). Васко да Гама, обогнув Африку, проложил морской путь в Индию (1497). Фернандо Магеллан и его спутники совершили первое кругосвет­ное плавание (1519-1522). В этот период сомнений в шарооб­разности Земли не было и Землю стали изображать в виде объемной модели - глобуса. Самый первый глобус диаметром 0,54 м был изготовлен немцем Мартином Бехаймом (1492).

По результатам открытий в XVI в. создавались многочислен­ные карты Земли и обширные географические атласы (Г.Меркатор, А.Ортелий). В XVII в. в ряде европейских стран были начаты детальные съемки местности.

В связи с развитием знаний о природе Земли представления о ее форме продолжали совершенствоваться. В конце XVII в. на основании работ Ньютона возникло предположение о том, что ввиду осевого вращения земной шар должен быть сплюснут у полюсов.

Последующими измерениями в XVIII в. было доказано, что Земля имеет форму сфероида или эллипсоида, сплюснутого (сжатого) вдоль оси вращения. Это сжатие невелико: экваториальный радиус Земли длиннее полярного на 21,4 км (рис. 1).

Однако в XIX в. было установлено, что фигура Земли сложнее, отклоняется от правильной формы сфероида из-за неоднородного строения недр, неравномерного распределения масс. Истинная геометрическая фигура Земли была названа геоидом («землеподобным»). Геоид определяется как фигура, поверхность которой всюду перпендикулярна направлению силы тя­ жести, т.е. отвесной линии. Поверхн ость геоида совпадает с уровенной поверхностью Мирового океана. Под­нятия и опускания геоида над сфероидом составляют от ±50 до ±100 м.

Истинная физическая поверхность Земли со всеми ее горами и впадинами не совпадает с поверхностью геоида и отступает от него на несколько кило­ метров (рис. 2). Сила тяжести все время стремится выровнять действительную поверхность Земли, привести ее в соот­ветствие с уровенной поверхностью.

Разница между сфероидом и геоидом невелика, поэтому для геодезических и картографических работ в нашей стране приняты следующие величины земного эллипсоида Ф.Н.Красовского (назван в честь ученого, под руководством которого велись расчеты): экваториальный радиус а= 6378,2 км, полярный радиус b=6356,8 км, полярное сжатие , длина меридиана 40008,5 км, длина экватора 40075,7 км, площадь поверхности Земли 510 млн. км 2 .

Благодаря искусственным спутникам Земли в настоящее время уточнены размеры эллипсоида вращения, получены данные, наиболее близко подходящие к реальной форме Земли.

В настоящее время научными доказательствами шарообраз­ности Земли считаются следующие: фотографии и измерения из Космоса с искусственных спутников Земли с разных расстояний и точек траекторий полетов; градусные измерения на поверхности Земли и лунные затмения.

Постепенное появление предметов из-за горизонта, увеличение дальности (радиуса) видимого горизонта при подъеме, кругообразная форма видимого горизонта, изменение видимости звездного неба при движении по меридиану, освещение высоких частей предметов перед восходом и после захода солнца, кругосветные плавания доказывают лишь выпуклость, а не шарообразность Земли.

Форма и размеры Земли имеют большое географическое значение. Шарообразная фигура Земли обусловливает уменьшение угла падения солнечных лучей на земную поверхность от экватора к полюсам и, как следствие этого явления, образование нескольких тепловых поясов. Тепловые пояса, в свою очередь, наряду с другими факторами (размерами и массой Земли, определенного расстояния ее от Солнца) обусловливают закономерное изменение природных процессов и явлений в географической оболочке по направлению от экватора к полюсам.

Размеры и масса Земли предопределяют такую силу земного притяжения, которая удерживает атмосферу определенного состава и гидросферу, без которых невозможна жизнь. Важно и расстояние Земли от Солнца. При более близком положении Земли к Солнцу, чем теперь, она могла бы превратиться в раскаленную пустыню, при более отдаленном - приобрести постоянный ледяной панцирь. Таким образом, жизнь на Земле, возникновение и существование на ней географической оболочки в значительной мере зависят от формы и размеров нашей планеты, а также и расстояния от Солнца.

Земля, имея форму геоида – эквипотенциальной поверхности, сила тяжести к которой повсеместно направлена перпендикулярно, обладает неоднородностью физических свойств и дифференцированностью состава сферических оболочек: земной коры, мантии, внешнего и внутреннего ядра. Земная кора и верхняя часть верхней мантии, образующие твердую литосферу, подстилаются пластичной астеносферой, играющей важную роль в глубинных геологических процессах. Химический состав Земли близок к среднему химическому составу метеоритов, а состав сферических оболочек резко неоднороден и изменяется с глубиной.

Глава 1.

ФОРМА, РАЗМЕРЫ И СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

Форма и размеры земли

Земля одна из девяти планет, вращающихся вокруг Солнца. Первые представления о формах и размерах Земли появились еще в глубокой древности. Античные мыслители (Пифагор – V в. до н.э., Аристотель – III в. до н.э. и др.) высказывали мысль, что наша планета имеет шарообразную форму.

Геодезические и астрономические исследования последующих столетий дали возможность судить о действительной форме Земли и ее размерах. Известно, что формирование Земли происходило под действием двух сил - силы взаимного притяжения частиц ее массы и центробежной силы, обусловленной вращением планеты вокруг своей оси. Равнодействующей обеих названных сил является сила тяжести, выражаемая в ускорении, которое приобретает каждое тело, находящееся у поверхности Земли. На рубеже XVII и XVIII вв. впервые Ньютон теоретически обосновал

положение о том, что под воздействием силы тяжести Земля должна иметь сжатие в направлении оси вращения и, следовательно, ее форма представляет эллипсоид вращения или сфероид. Степень сжатия зависит от угловой скорости вращения. Чем быстрее вращается тело, тем больше оно сплющивается у полюсов. На рис. 1.1, изображающем эллипсоид вращения, выражена большая экваториальная ось (ЗОВ) и малая полярная ось (СОЮ).

Величины а = ЗОВ/2 и в = СОЮ/2 соответствуют полуосям эллипсоида. Сжатие эллипсоида будет выражено (а - в)/а. Разница полярного и экваториального радиусов составляет 21 км. Детальными последующими измерениями, особенно новыми методами исследования с искусственных спутников, было показано, что Земля сжата не только на полюсах, но также несколько и по экватору (наибольший и наименьший радиусы по экватору отличаются на 210 м), т.е. Земля является не двухосным, а трехосным эллипсоидом. Кроме того, расчетами Т. Д. Жонгловича и С. И. Тропининой показана несиммет- ричность Земли по отношению к экватору: южный полюс расположен ближе к экватору, чем северный.

В связи с расчленением рельефа (наличием высоких гор и глубоких впадин) действительная форма Земли является более сложной, чем трехосный эллипсоид. Наиболее высокая точка на Земле - гора Джомолунгма в Гималаях - достигает высоты 8848м. Наибольшая глубина 11034 м обнаружена в Марианской впадине. Таким образом, наибольшая амплитуда рельефа земной поверхности составляет немногим менее 20 км. Учитывая эти особенности, немецкий физик Листинг в 1873 г. фигуру Земли назвал геоидом, что дословно обозначает "землеподобный".

Геоид – некоторая вообража-емая уровенная поверхность, которая определяется тем, что направление силы тяжести к ней всюду перпендикулярно. Эта поверхность совпадает с уровнем воды в Мировом океане, который мысленно проводится под континентами. Это та поверхность, от которой производится отсчет высот рельефа. Поверхность геоида приближается к поверхности трехосного эллипсоида, отклоняясь от него местами на величину 100–150 м (повышаясь на материках и понижаясь на океанах, рис. 1.2.), что, по-видимому, связано с плотностными неоднородностями масс в Земле и появляющимися из-за этого аномалиями силы тяжести.