1. Форма, размеры, основные характеристики, градусная сеть и движения земли

Земля имеет шарообразную форму. На это указывают не только такие прямые признаки, как непосредственные наблюдения космонавтов из космоса и космические фотографии всей Земли, но и косвенные признаки, например, изменение лика убывающей и растущей Луны на небе, возникающее в результате ее затенения шарообразной Землей. Радиус земного шара - 6371 км.

В результате вращения вокруг своей оси Земля немного приплюснута у полюсов. Если мы мысленно пересечем ее плоскостью так, чтобы ось вращения находилась в этой плоскости, то полученный при пересечении геометрический контур поверхности Земли будет иметь форму эллипса. И тогда такая фигура Земли будет называться земным эллипсоидом вращения или земным сфероидом. Точки, в которых воображаемая ось вращения пересекается с поверхностью Земли, называются географическими полюсами. Точки на поверхности Земли, отстоящие на одинаковом расстоянии от полюсов, образуют окружность, называемую экватором. Но геометрически точным является следующее определение, экватор - это линия пересечения земной поверхности плоскостью, проходящей через центр Земли, перпендикулярно ее оси вращения. Экватор делит земной шар на Северное и Южное полушария. Полюс, находящийся в Северном полушарии, в центральной части Северного Ледовитого океана называется Северным полюсом, а полюс, расположенный в Антарктиде, в Южном полушарии именуется Южный полюс. На вращающейся Земле полюса являются неподвижными точками. На полюсах отсутствуют стороны горизонта: север, юг, запад, восток.

Но Земля имеет более сложную фигуру, что связано с имеющимся полем силы тяжести (гравитационным полем) Земли, которая называется геоид. На поверхности Земли существуют материки, которые возвышаются над океанами, и глубоководные желоба и впадины, образующие наиболее низкие участки земной поверхности. Самой высокой точкой поверхности Земли является г. Джомолунгма (Эверест) в Гималаях (8848 м), а самой низкой – точка, расположенная в Марианском желобе Тихого океана (-11022 м). То есть размах рельефа на Земле достигает почти 20 км, и сила тяжести в этих точках будет друг от друга отличаться. Именно из-за неравномерного распределения вещественных масс внутри Земли, направление силы тяжести не совпадает с перпендикуляром к поверхности сфероида. Иначе говоря, установленный у поверхности Земли в какой-либо точке отвес будет отклоняться в сторону большей массы, а не совпадать с нормалью (перпендикуляром) к поверхности сфероида, то есть отвес не будет направлен к геометрическому центру сфероида, а будет отклоняться к центру масс. Тогда, геоид – это такое тело, поверхность которого во всех точках перпендикулярна силе тяжести (гравитации). За поверхность геоида принимается средний уровень океанов и морей, находящихся в покое, поскольку вода, имеющая свойство текучести, располагается на поверхности соответственно гравитационному полю Земли. (В сфероиде нет такого совпадения его поверхности с уровнем Мирового океана.) Если эту уровенную поверхность мысленно продолжить под континентами, то мы получим полную поверхность геоида. Должно быть понятно, что поверхность геоида из-за неравномерного распределения силы тяжести не будет абсолютно ровной, как у эллипсоида вращения, местами она будет приподнята, а местами опущена. Отклонения поверхности геоида от поверхности земного сфероида, учитывая размеры Земли, незначительны и не превышают ±100 м. Геоид, по сути, является сглаженной формой существующей фигуры Земли, а земной эллипсоид ее геометрической фигурой. Реальная фигура Земли намного сложнее.

Из-за небольшой разницы между геоидом и земным сфероидом в геодезических и картографических расчетах используется рассчитанный земной эллипсоид вращения. В России за земной сфероид принят «эллипсоид Красовского». Эллипсоиды, принятые в других странах, несколько отличаются по своим параметрам от эллипсоида Красовского. Экваториальный радиус такой геометрической фигуры округленно равен 6378 км, а полярный – 6357 км, то есть на экваторе радиус Земли больше на 21 км, чем на полюсах. Длина окружности по экватору составляет чуть более 40 000 км. Площадь поверхности земного эллипсоида равна 510 млн. км². Размеры и основные характеристики Земли приведены в табл. 1.

Как геоид, так и земной сфероид необходимы для решения многих научных и практических задач геодезии, топографии и картографии, например, для определения географических координат и высот. За ноль высоты принимается средний уровень Мирового океана (уровень моря), от которого отсчитываются положительные (на суше) и отрицательные (под водой) абсолютные высоты. В России за ноль абсолютной высоты принимается среднемноголетний уровень воды в Финском заливе, фиксируемый по Кронштадскому футштоку, установленному у береговой линии о. Котлин. Абсолютную высоту следует отличать от относительной высоты. Относительная высота – это превышение одной точки земной поверхности над другой, например, превышение вершины холма над его подножьем. Кроме того аномалии гравитационного поля Земли необходимо учитывать при запуске искусственных спутников, так как они оказывают возмущающие воздействия на их орбиты. Изучение гравитационных аномалий позволяет также получить дополнительные сведения о строении земной коры.

Таблица 1.

Основные характеристики Земли.

Средний радиус	6371 км
Экваториальный радиус	6378 км
Полярный радиус	6357 км
Длина окружности экватора	40 076 км
Длина эллипса по меридиану	40 008 км
Общая поверхность	510 млн. км2 (100 %)
Поверхность Мирового океана	361 млн. км2 (71 %)
Поверхность суши	149 млн. км2 (29 %)
Самая высокая точка рельефа	8848м – г. Джомолунгма (Эверест)
Самая низкая точка рельефа	-11022 м – в Марианском желобе
Средняя высота суши	875 м
Средняя глубина океана	3795 м
Объем	1,083·1012 км3
Масса	5976·1021 кг
Средняя плотность	5518 кг/ м3

Географическое значение формы и размеров Земли заключается в том, что из-за ее шарообразности уменьшается от экватора к полюсам количество поступающей солнечной радиации, а значит, происходит неравномерное распределение тепла на Земле, от которого зависит органический мир. От размеров Земли во многом зависит ее масса, а, следовательно, и сила притяжения, которая удерживает атмосферу и гидросферу, а без них существование организмов было бы невозможно.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что является географическим полюсом Земли?

2. Что является экватором Земли?

3. В каких точках Земли отсутствуют стороны горизонта?

4. Что такое геоид?

5. Что принимается за поверхность геоида?

6. Чем отличается земной эллипсоид вращения (сфероид) от геоида?

7. Чему равен средний диаметр Земли?

8. Какова площадь земного шара?

9. На сколько радиус экватора больше полярного радиуса?

10. Какая самая высокая точка рельефа Земли?

11. Какая самая низкая точка рельефа Земли?

12. Какая самая низкая точка поверхности суши?

13. Какова средняя высота суши?

14. Какова средняя глубина океана?

15. Что принимается за ноль абсолютной высоты на Земле и в России?

16. Каково географическое значение формы и размеров Земли?