Определение формы и размеров Земли
1. Шарообразность Земли. Часто для доказательства шарообразности Земли приводят явления, которые в действительности подтверждают лишь выпуклость или искривленность ее поверхности. Таким доказательством кривизны земной поверхности является, например, то, что при приближении корабля к берегу сперва показываются из-за горизонта вершины мачт, а потом уже его корпус.
Кругосветные путешествия подтверждают только замкнутость формы Земли, ее изолированность в пространстве, отсутствие у нее краев, где-либо смыкающихся с небом.
Наглядными доводами в пользу шарообразности Земли можно считать такие явления:
а) в любом месте Земли открытый горизонт представляется окружностью и дальность горизонта на уровне моря всюду одинакова;
б) во время лунных затмений тень Земли, падающая на Луну, всегда имеет округлые очертания. Из всех тел только шар при любом положении отбрасывает круглую тень.
Фотографии края Земли, полученные с ракет, запущенных на большую высоту, и фотографии, полученные первыми советскими космонавтами Гагариным и Титовым, показывают, что всякий край Земли представляет собой отрезок окружности. Точнее форма и размеры Земли вычисляются с помощью градусных измерений.
2. Определение размеров Земли. Определение размеров Земли состоит в том, что по меридиану измеряют некоторую дугу - в линейных мерах и в градусах. Между двумя пунктами земного шара, находящимися на одном меридиане, определяют линейное расстояние, равное, положим, n километрам.
Определяют также разность географических широт этих пунктов астрономическим способом (например, по разности высот Полярной звезды в этих пунктах). Пусть эта разность составляет т градусов.
Тогда частное m/360 покажет, какую часть окружности представляет собой ее дуга между пунктами. На этом основании находят длину всей окружности в километрах из простого соотношения:
Описанный способ называется градусным измерением. Зная длину земной окружности, делением ее на 2pi получают длину радиуса Земли. Таким образом было установлено, что радиус Земли, если ее считать шаром, равен 6371 км, а длина окружности - почти 40 000 км.
Большие градусные измерения были выполнены в прошлом столетии русскими учеными под руководством В.Я. Струве. В наше время большие измерения дуг на поверхности Земли выполнены в СССР.
3. Сжатие Земли. Измерения в разных местах Земли показали, что кривизна Земли у экватора больше, чем у полюсов (Рисунок 24). Это означает, что Земля не шар; она немного сжата вдоль оси вращения. Полярный радиус Земли короче экваториального почти на 21 км, то есть приблизительно на 1/300 экваториального радиуса.
Рисунок 24 - Кривизна Земли у экватора больше, чем у полюсов.
Сжатие Земли есть результат действия центростремительной силы, возникающей при вращении Земли вокруг оси. Сжатие может быть продемонстрировано вращением тонкого стального обруча на оси школьной центробежной машины. Сжатие небесного тела вследствие его вращения является общим правилом. Например, планеты Юпитер и Сатурн, вращающиеся вокруг оси быстрее, чем Земля, сжаты еще заметнее. Вследствие сжатия фигура Земли не шар, а эллипсоид вращения. Представление о фигуре Земли значительно уточнено советскими учеными. Оказывается, что истинная фигура Земли очень сложной формы, даже если отвлечься от таких неровностей ее, как горы.