Форма и 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

(рис. 2).

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. км²..

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?

Дата добавления: 2014-12-26