Диаметр и радиус земли. Радиус Земли: любопытные факты

История [ | ]

Современные представления [ | ]

В нулевом приближении можно считать, что Земля имеет форму шара со средним радиусом 6371,3 км. Такое представление нашей планеты хорошо подходит для задач, точность вычислений в которых не превышает 0,5 %. В действительности Земля не является идеальным шаром. Из-за суточного вращения она сплюснута с полюсов; высоты материков различны; форму поверхности искажают и приливные деформации.

Если бы Земля была целиком покрыта океаном и не подвергалась приливному воздействию других небесных тел и прочим подобным возмущениям, она имела бы форму геоида . В действительности в различных местах поверхность Земли может значительно отличаться от геоида. Для лучшей аппроксимации поверхности вводят понятие референц-эллипсоида , который хорошо совпадает с геоидом только на каком-то участке поверхности. Геометрические параметры референц-эллипсоидов отличаются от параметров среднего земного эллипсоида , который описывает земную поверхность в целом.

На практике используется несколько различных средних земных эллипсоидов и связанных с ними систем земных координат.

Название a, км 1/f GM ⊕ ×10 14 м³c −2 J 2 ×10 −3 Ω×10 −5 рад/с WGS84 6378,137 298,257223563 3,986004418 1,08263 7,292115

В Солнечной системе насчитывается девять, или, если учитывать новейшие договоренности в ученой среде, восемь в 2006 году лишился этого почетного звания). Среди них особого внимания заслуживает третья планета - Земля. Важнейшая ее особенность, известная каждому школьнику - это способность поддерживать простейшую и высокоорганизованную жизнь. Предполагаемый возраст планеты составляет свыше 4 миллиардов лет, что вполне согласуется с теорией формирования планет из газового облака, окружавшего Солнце.

Существует ряд важнейших характеристик, с которыми должен быть знаком каждый человек, решивший пополнить свой багаж знаний про родную планету. В данной работе мы осветим именно эти характеристики.

Со времени начала за объектами Солнечной системы и признания обществом гелиоцентрической модели мира очень остро стоял вопрос измерения расстояний в космическом пространстве. Обычные «земные» мерки (метры, мили) для этой задачи совершенно не подходили. Стоит отметить, что хотя расстояние от Земли до Луны было известно уже в 17 веке, оно представлялось недостаточным для принятия за единицу. В то же время, так как Солнце находится всегда в центре системы, а наблюдатели - на одном и том же удалении от него (разумеется, подразумевается наблюдение с поверхности планеты), то было сделано логичное решение - принять за единицу космических расстояний радиус орбиты Земли. Далее все просто: орбита планеты близка к идеальной круговой, поэтому минимальна. В настоящее время составляет 149.59 млн. км и называется «астрономическая единица» (а.е.). Ежегодно из-за уменьшения солнечной массы фиксируется его увеличение на 15 см. Исходя из вышесказанного, можно рассчитать расстояние от Плутона до Солнца - 39,4 а.е. и т.д.

Что такое радиус Земли, знает каждый. Высказывание «Земля имеет форму шара» сейчас является символом времени, противопоставляясь древним верованиям о плоской форме. Так, усредненный радиус составляет 6371 км. Однако это значение не совсем верно. Как известно, благодаря наклону земной оси на полюсах постоянно присутствует большое количество снега и льда (так называемые «полярные шапки»). Из-за них происходит перераспределение массы планеты, и радиус Земли, измеренный у полюсов, отличается от его значения по экватору. невелика, но она есть. Например, экваториальный радиус Земли составляет 6378,1 км, а вот полярный равен 6356,8 км. Причем в последнее время наметились изменения относительно полюсов, вызванные климатическими аномалиями. Из всего вышесказанного следует, что при ответе на вопрос «Чему равняется радиус Земли?», необходимо уточнить, какое именно измерение подразумевается. Лишь в этом случае можно дать точный ответ.

Мало кто знает, что наличие у нашей планеты естественного спутника - Луны - косвенно могло повлиять на радиус Земли. Согласно одной из гипотез, на раннем этапе существования Солнечной системы свою делила с другим крупным планетоидом размером с Марс и массой, равной 10% от земной. Однажды эта гипотетическая планета (Тейя) столкнулась с Землей. В результате часть ее массы была выброшена на околоземную орбиту, сформировав Луну, а остаток стал частью Земли, за счет такой «добавки» увеличив радиус. Другие видные ученые утверждают, что столкновение произошло по касательной траектории, поэтому разрушения Тейи не последовало. В этом случае Луна является частью нашей планеты, выброшенной на круговую орбиту. В свою очередь радиус, по понятной причине, не увеличился, а уменьшился.

Как видно, иногда на, казалось бы, простые вопросы невозможно дать прямых ответов. Как говорил Паскаль, «Предмет познания бесконечен».

Всем известно, что планета Земля обладает круглой формой. Но какие размеры имеет планета, мало кто сможет сказать. Какова длина окружности земли по экваториальной линии или по меридиану? Чему равен диаметр Земли? Постараемся ответить на эти вопросы максимально подробно.

Прежде всего рассмотрим основные понятия , с которыми мы столкнёмся при ответе на вопрос о длине окружности Земли.

Что называют экватором? Это круговая линия, опоясывающая планету и проходящая через её центр. Экватор перпендикулярен оси земного вращения. Он удалён одинаково от одного и другого полюса. Экватор разделяет планету на два полушария, называемые Северным и Южным. Он играет большую роль в определении климатических поясов на планете. Чем ближе к экватору, тем климат жарче, ведь этим территориям достаётся больше солнечного света.

Что такое меридианы? Это такие линии, которые разделяют весь земной шар . Всего их 360, то есть каждая доля между ними равняется одному градусу. Меридианы пролегают через полюса планеты. По меридианам считают географическую долготу. Отсчёт начинается от нулевого меридиана, который также именуют Гринвичским, поскольку он пролегает через Гринвичскую обсерваторию в Англии. Долготу называют восточной или западной - в зависимости от того, в каком направлении идёт отсчёт.

В древние времена

Впервые окружность Земли измерили ещё в Древней Греции. Это был математик Эратосфен из города Сиены. В то время уже было известно , что планета обладает шаровидной формой. Эратосфен наблюдал за Солнцем и заметил, что светило в одно и то же время суток при наблюдении из Сиены расположено точно в зените, а в Александрии оно имеет угол отклонения.

Эти измерения производились Эратосфеном в день солнцестояния в летний период. Учёный измерил угол и обнаружил, что его величина составляет 1/50 часть от целой окружности, равняемой 360 градусам. Зная хорду угла в один градус, её нужно умножить на 360. Затем Эратосфен взял в качестве длины хорды интервал между двумя городами (Сиеной и Александрией), предположил, что они находятся на одном меридиане, произвёл расчёты и назвал цифру 252 тысячи стадий. Это число и означало окружность Земли.

Для того времени подобные измерения считались точными, ведь никаких способов измерить величину окружности Земли более точно, не существовало. Современные учёные признаются, что величина, посчитанная Эратосфеном, получилась довольно точной, несмотря на то, что:

• эти два города - Сиена и Александрия не расположены на одном меридиане;
• древний учёный получил цифру, исходя из дней пути верблюдов, а ведь ходили они не по идеально прямой линии;
• неизвестно, какой прибор применял учёный для измерения углов;
• непонятно, чему равнялся стадий, используемый Эратосфеном.

Тем не менее, учёные до сих пор придерживаются мнения о точности и уникальности метода Эратосфена, впервые измерившего диаметр Земли.

В Средние века

В XVII веке учёный из Голландии по имени Сибелиус изобрёл метод расчёта расстояний с помощью теодолитов. Это специальные приборы для измерения углов , используемые в геодезии. Метод Сибелиуса назвали триангуляцией, он заключался в построении треугольников и измерении их базисов.

Триангуляция практикуется и в наши дни. Учёные условно поделили всю поверхность земного шара на треугольные участки.

Российские исследования

Учёные из России в XIX веке также внесли свой вклад в вопрос измерения длины экватора. Исследования велись в Пулковской обсерватории. Руководил процессом В. Я Струве.

Если ранее Землю считали шаром идеальной формы, то позднее накопились факты, согласно которым сила земного притяжения уменьшалась от экватора к полюсам. Учёные пытались дать объяснение этому явлению . Было несколько теорий. Самой популярной из них считалась теория о сжатии Земли со стороны того и другого полюса.

Чтобы проверить верность гипотезы, Французская академия организовала экспедиции в 1735 и 1736 годах. В результате учёные измерили длину экваториального и полярного градуса в двух точках земного шара - в Перу и Лапландии. Выяснилось, что на экваторе градус имеет меньшую длину. Таким образом выяснили, что окружность Земли полярная меньше окружности по экватору на 21,4 километра.

В наши дни, после безошибочных и точных исследований было установлено, что длина окружности Земли по экватору равна 40075,7 км, а по меридиану — 40008,55 км.

Также известно, что:

• большая полуось Земли (радиус планеты по экватору) равен 6378245 метрам;
• полярный радиус, то есть малая полуось, - 6356863 метрам.

Учёные посчитали площадь поверхности Земли и определили цифру 510 миллионов кв. км. Суша занимает 29% от этой площади. Объем голубой планеты составляет 1083 миллиарда куб. км. Масса планеты определяется цифрой 6х10^21 тонн. Доля воды в этой величине составляет 7%.

Видео

Посмотрите интересный эксперимент, демонстрирующий, каким способом Эратосфену удалось высчитать окружность Земли.

Не получили ответ на свой вопрос? Предложите авторам тему.

Для понятия движений земной коры и вулканизма, образова­ния минералов, пород и процессов, происходящих на поверхности Земли (выветривание, влияние климатических факторов, кругово­рот веществ в природе, образования почвы и др.), необходимо иметь представление о размерах, строении и физическом состоя­нии Земли.

Земля, третья от Солнца планета Солнечной системы , вращаю­щаяся вокруг нее по эллиптической орбите (близкой к круговой) со средней скоростью 29,765 км/с, на среднем расстоянии 149,6 млн. км за период, равный 365,24 средних солнечных суток, имеет спутник - Луну, вращающуюся вокруг Земли на среднем расстоянии 384 000 км.

Измерения различными методами показали, что Земля имеет не совсем круглую форму - она немного сплюснута в направле­нии полюсов. Форма Земли - геоид, приближенно - трехосный эллипсоид, сфероид.

Экваториальный радиус Земли (расстояние от центра Земли до экватора) равняется 6378,160 км, а полярный радиус (расстоя­ние от центра Земли до полюса) - 6356,777 км. За средний радиус Земли принимают 6371,032 км. Разница между этими ра­диусами составляет 21,383 км. Площадь поверхности Земли состав­ляет 510,2 млн. км2, объем - 1,083-1012 км2, плотность - 5518 кг/см3, масса -5976-1021 кг.

Земля обладает магнитным и тесно связанными с ним электри­ческими полями . Гравитационное поле Земли обусловливает сфе­рическую форму Земли, существование атмосферы.

В составе Земли преобладают железо (34,6 %), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). От поверхности Земли к центру возрастают давление, плотность и температура; давление в центре Земли составляет 3,6-10й Н/м2, плотность — около 12,5-103 кг/м3, температура - 4000-5000 °С. Основные типы земной коры - материковый и океанический; в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного строения.

Большая часть поверхности Земли занята Мировым океаном (361,1 млн. км2, или 70,8%). Средняя глубина океана - около 3800 м, наибольшая - 11022 м (Марианский желоб в Тихом океане), объем воды- 1370 млн. км3, средняя соленость - 35 г/л.

Суша составляет 149,1 млн. км2 (29,2 %) и образует 6 матери­ков и острова. Она поднимается над уровнем Мирового океана в среднем на 875 м (наибольшая высота 8848 м - гора Джомо­лунгма (Эверест); горы занимают свыше 1/3 поверхности суши. Пустыни покрывают около 20 % поверхности суши, саванны и редколесья - около 20, леса - около 30, ледники - свыше 10%. Свыше 10 % суши занято сельскохозяйственными угодьями.

В течение длительного времени на Земле происходили процес­сы превращения и перемещения материи, в результате чего она расчленилась на ряд оболочек, или геосфер, последовательно сме­няющих одна другую. Различают следующие геосферы Земли : атмосферу, гидросферу и литосферу, за которой находятся проме­жуточная оболочка и ядро. Помимо перечисленных сфер выделя­ют еще биосферу.

Геосферы Земли очень различаются между собой по химичес­кому составу и физическим свойствам (температура, плотность, давление).

Атмосфера окружает Землю мощной газовой оболочкой высотой до 3 тыс. км, которую в зависимости от химического со­става и плотности химических элементов разделяют на тропосфе­ру, стратосферу, ионосферу.

Тропосфера размещена над поверхностью Земли на высоте 10-15 км. В состав воздуха тропосферы входят азот (78%), кислород (21%), углекислый газ (0,03%), аргон, неон, ксенон и др. Тропосфера характеризуется тем, что давление воздуха в ней с увеличением высоты уменьшается, а температура понижа­ется и на расстоянии 10-12 км от Земли достигает 55 °С. Воздух в тропосфере очень насыщен, здесь происходит наибольшее пере­мещение воздушных масс.

Стратосфера размещается на высоте 50-100 км. Она характе­ризуется разреженным воздухом.

Ионосфера расположена выше стратосферы. В ней очень раз­режен воздух и под влиянием ультрафиолетовых лучей Солнца происходит образование ионов, которые рассеиваются в космосе.

Гидросфера - это моря, океаны, озера, реки, подземные воды, ледники и снежные покровы. Она занимает до 71 % поверх­ности Земли. В состав гидросферы входит свыше 40 химических элементов, среди которых 85,45% кислорода, 10,63 % водорода, 2,06% хлора, 1,14% натрия и 0,72% других элементов. Гидро­сфера наиболее активно действует на перераспределение химичес­ких соединений в природе.

Биосфера - это пространство, занятое живыми организма­ми (в воздухе - до высоты 10 км, в океанах - до глубины 11 км), населяющими литосферу, гидросферу и атмосферу. По В. И. Вер­надскому, биосфера - это зона жизни.

На протяжении всех геологических периодов биосфера разви­валась и изменялась. Живая субстанция биосферы содержит до 75 % воды, почти 25 % сухого вещества и в нем 2 % зольных (несжигаемых, или минеральных) веществ. В органической суб­станции содержится 50 % углерода, ассимилированного с воздуха и воды.

Новый фактор, оказывающий мощное влияние на биосферу,- производственная деятельность человека, появившегося на Земле не менее 3 млн. лет назад.

Значительное влияние на биосферу оказывают климатические условия различных зон Земли . Максимальная температура по­верхности суши в тропических пустынях Африки и Северной Аф­рики- 57-58 °С, а минимальная в центральных районах Антарк­тиды - около 90 °С. Распределение по широте и высоте над уров­нем моря солнечной энергии, поступающей на Землю, вызвало в пределах географической оболочки закономерную смену климата, растительности, почв, животного мира, в результате чего образо­вались физико-географические пояса, физико-географические зоны, высотная поясность.

Образование Земли и начальный этап ее развития относятся к догеологической истории. Абсолютный возраст наиболее древ­них пород составляет свыше 3,5 млрд. лет. Геологическая история Земли делится на два неравных этапа: докембрий, занимающий около 5/6 всего геологического летоисчисления (около 3 млрд. лет), и фанерозой, охватывающий последние 570 млн. лет.

Из геосфер наиболее интересным для почвоведения являются зона осадочных пород, биосфера, кора выветривания и значитель­ная часть атмосферы (тропосфера) со средней толщиной 8- 18 км в зависимости от географической широты.

Тропосфера, биосфера и кора выветривания имеют прямое и побочное влияние на круговорот веществ в природе, на почвообразующие породы, почвы, которые покрывают значительную часть континентов Земли, на развитие растений, животных и деятель­ность человека.

Литосфера - внешняя сфера «твердой» Земли, включаю­щая, земную кору и часть верхней мантии,- имеет толщину по Ферсману до 1200 км. Наиболее глубокая ее часть - передотитовая оболочка - состоит преимущественно из минералов оливина и роговой обманки. Удельная масса ее достигает 3,6-4, а температура - 1200-1500 °С. Из химических элементов в ней преобладает кислород, кремний, железо, магний, кальций, хром, алюминий, ванадий.

Промежуточная оболочка, или мантия, находит­ся между литосферой и ядром и распространяется до глубины 2900 км. Эта оболочка подразделяется на две части - верхнюю, в составе которой преобладают кислород, кремний и, очевидно, магний, и нижнюю, в состав которой входят, главным образом, кислород, кремний, железо, магний и никель. Граница между эти­ми двумя слоями проходит на глубине 900 км.

Ядро Земли располагается с глубины 2900 км от поверх­ности Земли и до ее центра . Мнения ученых относительно со­става ядра расходятся. Одни считают, что ядро состоит, главным образом, из железа и никеля, другие - что состав ядра немного отличается от состава нижней мантии, но вещество там находится в сильно уплотненном, так называемом металлизированном со­стоянии.

Возможно, Вас так же заинтересует:

Экватор - это воображаемая круговая линия, которая опоясывает весь земной шар и проходит через центр Земли.

Линия экватора перпендикулярна оси вращения нашей планеты и находится на равном расстоянии от обоих полюсов.

Экватор: что это и зачем он нужен?

Итак, экватор - это воображаемая линия. Зачем серьезным ученым понадобилось воображать какие-то линии, очерчивающие Землю? Затем, что экватор, как и меридианы, параллели и прочие разделители планеты, которые существуют только в воображении и на бумаге, дают возможность производить подсчеты, ориентироваться в море, на суше и в воздухе, определять месторасположение различных объектов и т.д.

Экватор делит Землю на Северное и Южное полушария и служит началом отсчета географической широты: широта экватора равна 0 градусов. Он помогает ориентироваться в климатических поясах планеты. Приэкваториальная часть Земли получает самое большое количество солнечных лучей. Соответственно, чем дальше территории расположены от экваториальной линии и чем ближе они к полюсам, тем меньше солнца им достается.

Приэкваториальная область - это вечное лето, где воздух всегда горячий и очень влажный из-за постоянных испарений. На экваторе день всегда равен ночи. Солнце бывает в зените - светит вертикально вниз - только на экваторе и только дважды в год (в те дни, на которые приходятся дни равноденствий в большинстве географических поясов Земли).

Экватор проходит через 14 государств. Города, расположенные непосредственно на линии: Макапа (Бразилия), Кито (Эквадор), Накуру и Кисуму (Кения), Понтинак (остров Калиманта, Индонезия), Мбандака (Республика Конго), Кампала (столица Уганды).

Длина экватора

Экватор является самой длинной параллелью Земли. Его длина составляет 40.075 км. Первым, кто смог приблизительно вычислить протяженность экватора, был Эратосфен - древнегреческий астроном и математик. Для этого он измерял время, в течение которого солнечные лучи достигали дна глубокого колодца. Это помогло ему вычислить длину радиуса Земли и, соответственно, экватора благодаря формуле длины окружности.

Следует отметить, что Земля не является идеальной окружностью, поэтому радиус ее в разных частях немого отличается. К примеру, радиус на экваторе равен 6378,25 км, а радиус на полюсах - 6356,86 км. Поэтому для решения задач по вычислению длины экватора радиус принимают равным 6371 км.

Длина экватора является одной из ключевых метрических характеристик нашей планеты. Ее используют для вычислений не только в географии и геодезии, но в астрономии и астрологии.