Общие сведения о форме и размерах Земли. Часть 4
Древнегреческий ученый Гиппарх Родосский (190–120 годы до н. э.) разработал таблицы движения Солнца и Луны, на основании которых предсказывал солнечные затмения. Гиппарх первым начал измерять географическую широту в градусах, разделив окружность экватора, так же, как и Эратосфен, на 360 частей. При этом экватор делил земной шар на две равных части (полушария). Параллельно экватору Гиппарх провел ряд окружностей, называемых «параллелями», а через полюса – плоскости больших кругов, которые делили нашу планету, как апельсин на «дольки». Расстояние между большими кругами составляло один градус, таким образом, он получил 360 меридианов. Плоскость большого круга представляет собой сечение земной поверхности плоскостью, которая обязательно проходит через центр земного шара. Здесь уместно заметить, что именно Гиппарх опубликовал тригонометрические таблицы, без которых немыслимы современные вычислительные операции.
«Сплюснутость» Земли у ее полюсов, доказанная И. Ньютоном, еще не давала реальных представлений о планете. На самом деле земной шар имеет сложную форму, поэтому описать ее в виде строгих математических формул невозможно. В связи с этим в геодезии введено понятие уровенной поверхности, под которой понимается выпуклое тело, в каждой точке которого направления силы тяжести (то есть отвесные линии, направленные к центру масс Земли) перпендикулярны этой поверхности. Таким образом, уровенную поверхность можно провести в любой точке Земли, следовательно, таких поверхностей теоретически существует бесконечное множество. Уровенная поверхность совпадает с поверхностью морей и океанов в спокойном состоянии. Если водную поверхность мысленно продолжить под сушей, то получается фигура, называемая геоидом. Термин происходит от греческого «geoeides» (ge – Земля, eides – вид). Геоид – это поверхность мирового океана в спокойном состоянии, продолженная мысленно под материками таким образом, чтобы отвесные линии пересекали эту поверхность во всех ее точках под прямым углом. Данная поверхность является выпуклой. При этом вектор силы тяжести во всех точках перпендикулярен (нормален) поверхности геоида.
Определение геоида существует десятки лет. Однако здесь следует сделать небольшое замечание, касающееся «спокойного» состояния водной поверхности. Дело в том, что такого состояния не существует, поскольку имеют место сейши. Термин «сейши» в переводе с французского означает «стоячие волны», которые возникают вследствие резкого изменения одного из факторов: атмосферное давление, ветер, сейсмические явления, а также перемещение водных масс. Амплитуда сейша может достигать нескольких метров.
Отечественным ученым М.С. Молоденским было доказано, что поверхность геоида невозможно представить математически, поскольку неизвестно распространение масс внутри Земли. Поэтому он ввел вспомогательную поверхность, называемую квазигеоидом, которая совпадает с геоидом на морях и океанах и отличается от него на суше приблизительно на два метра. Достоинством квазигеоида является то, что эта фигура может быть точно представлена математически.
Инженерная геодезия