大地水准面

大地水准面,模型的图地球即:,of the行星的大小和形状一致的意思海平面在海洋和大陆地区仍为一个虚构的海平面表面定义为精神水平。它作为一个参考表面,可用于测量地球表面特性的精确的海拔。科学纪律关心的精确图被称为地球和它的决心和意义大地测量学。

大地水准面到处都是垂直于重力和接近普通扁球的形状(即。,一个扁球体)。它是不规则的,然而,由于当地buried-mass浓度(偏离侧同质性在深度),因为大陆和洋底之间的高度差异。数学来说,大地水准面是一个等势面;也就是说,它的特点是在整个范围的事实势函数是恒定的。这个势函数描述万有引力的联合效应引起的地球质量和离心排斥地球绕其轴的旋转。

因为地球和不规则的质量分布的结果重力异常大地水准面不是一个简单的数学表面。因此,它不是一个合适的参考地球表面的几何图形。地球的参考数据,但不是因为它地形,简单的几何形式使用近似的大地水准面。对许多目的一个适当的几何表示的地球是一个球体,而只有球的半径必须声明。当需要更精确的参考图,一个椭球体革命是用作表示的地球的形状和大小。这是一个表面所产生的对其短轴椭圆旋转360°。一个用于大地测量计算椭球代表地球被称为参考椭球体。这个旋转椭球形状最常用于表示一个简单的表面几何参考。

一个椭球面是由两个参数:指定一个半长轴(地球的赤道半径)和一个半短轴(极半径),或压扁。平(f)被定义为半长之间的差异大小轴(一个)和半短轴(b)除以半长轴,或f= (一个−b)/一个。地球的半长轴和半短轴相差约21公里(13英里),和压扁大约是300年的一个部分。离职的最佳拟合的大地水准面椭球面约±100米(330英尺);两者的区别semiaxes赤道椭圆的三轴椭球拟合的情况下地球只有80米。

本文综述的简单的几何表示地球的发展,从古希腊开始。然后讨论了概念的大地水准面和的方式跟踪人造卫星和卫星地图在大地海洋表面的辅助评估地球的形状和重力场。它的结论是通过展示这项工作导致更精确的值对于地球的半径,质量,和密度。

的决心地球的图

历史的回顾

球形的时代

古人

信用对于地球是球形的想法通常是给定的毕达哥拉斯(6世纪蓬勃发展公元前)和他的学校,他推断,因为月球和太阳是球形,地球太。著名的希腊哲学家,希帕克斯(2世纪公元前),亚里士多德(4世纪公元前得出相同的结论。亚里士多德把他的书的一部分亚历士多德(在天堂)的防御学说。他还估计,地球的周长是400000视距(希腊体育场本地不同长度从154到215米)。因为他的球场的长度并不确知的,他估计的准确性不能成立。这似乎是第一个科学试图估计地球的大小。埃拉托色尼(3世纪公元前),然而,被认为是大地测量学的创始人之一,因为他是第一个来描述和应用科学的测量技术来确定地球的大小(看到的图)。他使用了一个简单的原则,估计一个大圆的大小通过南北两极。知道的长度弧(l)和对应的圆心角的大小(一个),弧长,一个人可以获得简单的球的半径,电弧的长度比例大小的大圆(或周长,2πR,在这R是地球半径)=中央角角度认为整个周长(360°):

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为了确定中央角一个埃拉托色尼选择了城市为敌(现代Aswān在尼罗河)因为在盛夏中午照太阳垂直成一个。他认为所有紫外线到达地球是彼此平行,他观察到的紫外线亚历山大在同一时间(仲夏正午)并不是垂直而是躺在一个角度¹/₅₀一个完整的地球远离的革命天顶。可能获得的数据测量师学会(官方步行者队),他估计的距离(l)5000年亚历山大和微之间视距。从上面的方程获得埃拉托色尼,大圆的长度,50×5000 = 250000视距,,使用合理的当代价值体育场(185米),是46250000米。结果约15%太大与现代测量相比,但他的结果是非常好的考虑的假设和设备观测。