Понятие о форме и размерах Земли
Поверхность Земли. Физическая поверхность Земли состоит из поверхности суши, представляющей собой сложное сочетание воз¬вышенностей и низменностей, хребтов и долин, гор и котловин, и из водной поверхности океанов, морей и озер, рассматриваемой в спокойном состоянии. Задачу определения фигуры и размеров Зем¬ли принято делить на две части: 1) установление размеров и формы некоторой типичной фигуры — математической поверхности Зем¬ли и 2) изучение отступлений действительной— физической — по¬верхности Земли от этой типичной фигуры.
Уровенная поверхность. Геоид. За математическую поверхность Земли принимают ее уровенную поверхность, в каждой точке кото¬рой нормаль к ней совпадает с направлением отвесной линии, т. е. с направлением силы тяжести. Именно такого рода поверхность образует поверхность жидкости под влиянием силы тяжести. Оче¬видно, что уровенных поверхностей, огибающих Землю, можно во¬образить бесчисленное множество. Та из них, которая совпадает со средним уровнем океана в момент полного равновесия всей на¬ходящейся в нем массы воды, принята за основную, представляю¬щую собой общую математическую фигуру Земли. Уровенная по¬верхность — поверхность, в каждой точке которой потенциал силы тяжести Земли имеет одно и то же значение. Потенциалом силы тяжести Земли называют величину, численно равную работе по пе¬реносу единицы массы в поле силы тяжести Земли из бесконечно¬сти в данную точку.
Небольшой участок уровенной поверхности Земли практически можно принять за участок горизонтальной плоскости, участок боль¬шей величины —за часть сферы, крупный участок уровенной по¬верхности Земли следует считать принадлежащим поверхности сжатого эллипсоида вращения, но в целом уровенная поверхность Земли не совпадает с поверхностью ни одной математической фи¬гуры. Поэтому тело, образованное уровенной поверхностью Земли, получило индивидуальное название геоид.
Референц-эллипсоид. Эллипсоид, характеризующий фигуру и размеры Земли, называют земным эллипсоидом; это сжатый эл¬липсоид вращения, т. е. фигура, которую можно получить вращени¬ем эллипса вокруг его малой осн. Такая форма Земли, сплюснутая в направлении полюсов, обусловлена центробежной силой, возникающей при вращении Земли вокруг своей оси. Земной эллипсоид, принятый для обработки геодезических измерений и установления системы геодезических координат, называют референц-эллипсоидом. В СССР приняты размеры референц-эллипсоида, выведенные под руководством Ф. И. Красовского: большая полуось а=6378245 м и сжатие а=> = (a—b)fb = 1/298,3, где ft —малая полуось (рис. 1.1). Этот референц-эллнисоид называют эллипсоидом Красовского.
Из каждой точки А физической поверхности Земли можно про¬вести две нормали (рис. 1.2): АА0 — к поверхности эллипсоида и АА№ — к поверхности геоида (направление отвесной линии). Вооб¬ще говоря, эти направления не совпадают, а образуют угол А0ААа, называемый уклонением отвесной линии. Несовпадение этих на¬правлений приводит к двум системам поверхностных координат.