Диаметр Земли: описание и вычисление

Орбиты планет Солнечной системы

Хотя данная теория была большим шагом вперед, она не могла объяснить все видимые изменения звездного неба, поэтому параллельно геоцентрической была разработана гелиоцентрическая теория, однако прошло еще много лет, пока польский астроном Николай Коперник смог доказать ее состоятельность.

Земля стоит на трех китах…

Еще на самой заре человеческой цивилизации, в эпоху неолита, люди стали задумываться о строении окружающего их мира, строении Земли. Во многом их представления опирались на мифологию, с помощью которой предпринимались попытки объяснить явления природы и движение небесных светил. За неимением письменных источников современные историки не могут с точностью сказать, что думал о строении Земли человек неолита.

Однако позже, после изобретения знаков, позволяющих сохранять древнюю мудрость, появилась возможность создавать целые научные трактаты. И в одном из древнеиндийских текстов была отражена теория, согласно которой плоская Земля покоится на трех гигантских китах, а киты плавают в океане. На чем держится океан — в трактате не сообщается.

География экватора Земли

Экватор является единственной линией на поверхности Земли, которая считается большим кругом. Большой круг — любой круг, нарисованный на шаре (или сфероиде, как Земля) с центром, включающим в себя центр этой сферы. Таким образом, экватор считается большим кругом, потому что он проходит через центр Земли и делит ее пополам.

Поскольку наша планета представляет собой эллипсоид, слегка сплющенные у полюсов и выпуклый у экватора в результате гравитация и вращение, ее диаметр на экваторе больше на 42,7 км (26,5 миль) больше полярного диаметра 12 713,5 км (7 899,8 миль). Как и диаметр, окружность Земли также немного больше на экваторе из-за экваториальной выпуклости. Например, на полюсах окружность равна 40 008 км (24 859,82 мили), а на экваторе она составляет 40 075,16 км (24 901,55 миль).

Кроме того, поскольку Земля является сплюснутым эллипсоидом, линейная скорость ее вращения на экваторе больше, чем где-либо. Это объясняется тем, что окружность планеты на экваторе составляет примерно 40 000 км или 24 000 миль (для простоты), и за 24 часа Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси.

Первые мореходы

Впервые мореплавание возникло в Средиземном море и представляло собой каботажное плавание, то есть вдоль берега, не теряя его из вида. Однако вскоре финикийцы научились определять положение своего корабля по звездам и смогли оторваться от берегов. Пройдя через Геркулесовы Столбы (Гибралтарский пролив), они вышли в Атлантический океан, пересекли экватор и обогнули Африку.

Древние вопросы

Диаметр Земли: описание и вычисление

Какую форму имеет Земля, ее размеры и расстояние до других объектов солнечной системы?

Сейчас многие факты, которые ранее были недоступны, известны в мельчайших подробностях. Освоив космическое пространство, человечество знает, как выглядит Земля в целом.

Форма земли

Самым интересным и спорным до некоторого времени вопросом, была форма и размеры Земли. Во времена Античности и Средневековья за предположения о шарообразной форме ученые изгонялись и даже подвергались казни. Сейчас этим фактом не удивить даже маленького ребенка.

Эпоха географических открытий

Вскоре люди настолько подружились с морем-океаном, что начали все дальше и дальше уплывать от родных берегов. Последовали громкие открытия новых земель и морских путей: Америка, водный путь в Индию, Австралия. И вот, наконец, первое кругосветное путешествие Магеллана. Этот португальский мореплаватель первым решил узнать, какова длина экватора на самом деле.

Современные исследования

Форма планеты досконально была изучена лишь в середине 20 века, когда спутники из космоса смогли прислать снимки с красотами планеты. Кроме того, что она имеет голубой вид сверху, стало понятно, что она не идеальной сферической формы. Какие же изменения произошли после этого в определении понятий форма и размеры Земли?

Планета с полюсов немного сплюснута. Ее форму определяют с точностью астрофизики и математики, геодезисты и космонавты. Эти данные нужны для точности расчетов, но обычным обывателям достаточно знать, что наша планета — это шар.

От путешественников к ученым

Так как определить такую величину, как длина экватора, методом непосредственного измерения «на местности» довольно затруднительно, то некоторые ученые решили найти искомое число с помощью математических вычислений. Первым за такую работу взялся древнегреческий математик Эратосфен. По приглашению египетского царя Птоломея III он перебрался в Александрию, где вскоре стал хранителем ее библиотеки.

Проведя серию сложных экспериментов и расчетов, он определил, что длина экватора Земли составляет 252 000 стадий. Так как Эратосфен жил и работал в Александрии, стадии он использовал египетские. Если перевести их в привычные для нас километры, то длина экватора составит 39 690 километров, что довольно близко к истинному значению. Погрешность составляет менее 1 процента, для тех времен просто поразительная точность вычислений.

Физические фигуры

Физики выделяют две фигуры похожие на форму планеты, это геоид и эллипсоид. Геоид, так называется форма Земли в общепринятом варианте, а вот эллипсоид служит идеальным показателем в математических формулах для описания планеты. Вращение, описанное с помощью эллипсоида, получается правильным, что с геодиом составляет огромные сложности.

Геоид и эллипсоид

Калькулятор. Cправочный портал.

Чтобы разобраться, почему же не получается идеальной формы шара, нужно знать физические законы. Один из них показывает, что при вращении планеты вокруг себя, возникает центробежная сила в районе экватора. Полюса такой силы не имеют, поэтому и образуется разница.

Внимание! В Индии люди предполагали, что они живут на плоскости, которую держат четыре слона, а под ними черепаха, плавающая в море. Уже тогда было представление о четырех концах света, которые и символизировали слоны.

Длина экватора — величина постоянная?

Шли годы, века. Совершенствовались измерительные приборы и методики. Человечество вышло в космос и смогло создать подробнейшие карты земной поверхности. Соответственно, более точно определялась длина экватора. Линия нулевой широты проходит по земной поверхности, которая имеет перепады высот относительно уровня мирового океана от 10 994 метра (Бездна Челленджера, Марианская впадина), до 8 848 метров (гора Джомолунгма).

И хотя непосредственно на экваторе таких резких перепадов высот не наблюдается, все равно это очень затрудняет измерение его длины. Поэтому для расчетов принят усредненный радиус Земли, который согласно геофизическому стандарту WGS-84 равен 6378 километров 137 метров, что дает длину экватора 40 075 км.

А теперь попробуем ответить на вопрос о том, в чем причина расхождения в значениях длины экватора у современных ученых и Эратосфена. Возможно, все дело не только в несовершенстве средств измерений? А если экватор просто стал длиннее? Современные ученые придерживаются теории строения Земли и дрейфа континентов на основе тектоники плит.

Однако еще в 1968 году советский ученый-геолог Владимир Ларин выдвинул теорию гидридного строения ядра Земли. Он предположил, что вещество, из которого происходило формирование нашей планеты, содержало большое количество атомарного водорода. Он вступил в реакцию с железом и никелем, из которых состоит ядро Земли, в результате чего образовались гидриды этих элементов.

Диаметр Земли: описание и вычисление

В результате внутренних процессов в недрах планеты происходит постепенное разогревание ядра и выделение водорода. Это приводит к снижению плотности и, соответственно, к увеличению размеров Земли. Данная теория не только более полно объясняет «дрейф» материков, но и позволяет объяснить образование месторождений полезных ископаемых, в первую очередь углеводородов.

Так что вполне возможно, что нефть, газ, каменный уголь имеют абиогенное происхождение, и синтез их в недрах планеты происходит и в настоящее время. Мало того, подтверждение работам советского ученого обнаружилось и в древних зороастрийских мифах, где сказано, что для увеличения поверхности Земли боги три раза на одну треть увеличили ее размеры.

Данная теория, кроме всего прочего, дает возможность объяснить и массовое вымирание за короткий промежуток времени многих видов древних животных, так называемое триасовое побоище. Самое интересное, что увеличение радиуса планеты происходит и в настоящее время, примерно на два сантиметра в год. Это подтверждают регулярные измерения ученых, но ранее данные результаты не находили объяснения, если не считать таковым поглощение Землей пыли из космического пространства. Так что со временем длина экватора будет увеличиваться.

Площадь планеты

Кроме формы, ученые сумели подсчитать общую площадь поверхности Земли. По официальным данным она составляет 510,072 млн. квадратных километров. Кажется, что это большая цифра, но большую часть (почти 70%) приходится на покрытые водой поверхности, этот объем составляют океаны, моря и реки. На сушу остается немногим больше 30%.

В Квадратных километрах это 148,940 млн. Если разделить площадь поверхности, то есть ее материки и острова, на примерное количество человек, живущее на планете, то каждый из них получит по 0,02 км суши. Это уже совсем небольшая цифра. А еще стоит отметить, что в эти части суши входят и горные массивы и пустыни.

Площадь земли составляет 510,072 млн. кв. км.

Внимание! В древности люди имели смутное представление, какую форму имеет Земля, но у них была богатая фантазия. Так, в Вавилоне жители были уверены, что они живут на части большой горы, а сверху – твердый купол – небо.

Первооткрыватель известных фактов

Что планета круглая не остается сомнений, но кто/доказал это утверждение раньше всех? Первым определил размеры Земли математик из Древней Греции по имени Эратосфен из города Сиена. Ученый долго наблюдал за Солнцем, и обратил внимание на тот факт, что если в одной части планеты (в Сиене) солнце в зените, то в другой ее части (в Александрии) оно отклоняется на определенный угол.

Астрономическими инструментами, которыми располагал Эратосфен в 3 веке нашей эры, помогли ему зафиксировать угол в день летнего солнцестояния. Свои замеры ученый проводил на протяжении нескольких лет. Эратосфен произвел необходимые вычисления, основываясь на предположении, что эти два города лежат на одном меридиане, получил окружность земного шара, в переводе на километры современной величины равна 6278.

Эта цифра очень близка к истинному значению, с ее помощью можно узнать расстояние до центра Земли, учитывая, что ученый не мог точно измерить расстояние между городами, в его времени это осуществлялось по скорости каравана верблюдов. Его расчеты оказались чуть менее точными, потому что в реальности радиус окружности Земли составляет 6371 километр или, отвечая на вопрос, какой диаметр, он равен 12 743 км.

Эратосфен

Последователи ученого

Sea floor topography.gif

Кроме Эратосфена, и другие ученые в разные времена пытались сделать свое открытие и уточнить окружность планеты, тем самым определить расстояние до центра Земли. Одним из таких деятелей был голландец Сибелиус. В его руках был более современный для того времени прибор – теодолит. Произошло это в 17 веке.

Еще до Сибелиуса, в 9 веке ученые пытались определить размер земного шара по градусам. Но такие измерения были трудоемкими и почти невыполнимыми, так как сталкивались с проблемами горных вершин, рек, озер и селений. То есть, по пересеченной местности выполнить линейные измерения в точности не представлялось возможным. Лишь в 17 веке, с изобретением метода триангуляции эта проблема была решена.

Способ строится на построении треугольников и измерении базиса каждого из них.

Важно! В 19 веке и русские ученые приняли участие в измерение земного шара. Исследования проходили в Пулковской лаборатории под чутким руководством В. Я. Струве. 

Радиус планеты

В 17 веке многие ученые вели дискуссии на тему разницы земного притяжения в разных точках планеты. Вскоре проявилось достаточно фактов, что действительно притяжение ближе к северному полюсу снижается. Причиной этому могло стать лишь сжатие полюсов. Сейчас точно известно, что расстояние до центра Земли короче всего именно у полюсов.

Подтвердить эту гипотезу отправились две экспедиции. Одна должна была подсчитать полярный радиус, другая – экваториальный. Происходили эти события в 1735-36 годах. Тогда же было доказано, что радиус полюсов длиннее, чем экваториальный. Позже исследования в этой области продолжались и сейчас известна точная цифра расхождения между двумя радиусами, это /длина/ равна 21,4 км.

Радиус земли

Диаметр Земли: описание и вычисление

Точные значения окружности и радиусы земного шара:

  • По экватору окружность земного шара – 40 075,7 км;
  • По меридиану – 40 008,55 км;
  • Радиус большой полуоси – 6 378,2 км;
  • Радиус малой полуоси – 6 356,8 км;
  • Средний диаметр – 12 743,2 км;
  • Расстояние до центра Земли- 6371,3 км.

Внимание! О том, что форма планеты не позволяет ей на чем-то стоять, люди задумались уже к 7 веку до нашей эры. Тогда они заметили, что солнце постоянно исчезает и появляется, а к этому светилу относились с большим почтением, если не боялись его.

Предел точности

Параметры планеты не зафиксированы окончательно. С каждым годом ученые проводят все новые методы и способы исследования окружности, площади и прочих параметров. Оказывается, что используя самые передовые технологии можно получать разные данные. Например, диаметр окружности у Земли, посчитанный в 2000-м году отличается на 5 мм от тех данных, что получили в 2007 году.

Современные лаборатории используют следующие методы в своих исследованиях:

  • Радиоволны. Их значение измеряют несколько десятков радиотелескопов по всему миру.
  • Измерение расстояние лазером от спутника в космосе до поверхности планеты.
  • GPS – программы.

От геоцентрической…

Еще один не менее любопытный момент, так это расстояние до центра планеты. Эта цифра также известна достаточно точно – 6371,3 км. Многие помнят, что в основе планеты есть ядро. Расстояние до него еще меньше, примерно 2900 км. Преодолеть расстояние до центра Земли не под силу ни одному человеку. Температура ядра очень высока, эта цифра доходит до 5000 градусов.

Диаметр Земли: описание и вычисление

Внимание! Внутри планеты огромное давление, поэтому, даже предположив, что кто-то из живущих преодолеет расстояние до центра, его там разорвет на частицы.

Форма, размеры и движение Земли | География 6 класс #4 | Инфоурок

1.2 Форма и размеры Земли

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Достопримечательности и туризм
Adblock detector