От точки на земната повърхност виждаме само малка част от земното кълбо и половината от небесната сфера. Но ако си представим, че стоящата точка е извън земното кълбо – в космическото пространство, тогава можем да наблюдаваме планетата Земя като космическо тяло – планета и да отбележим нейната форма, размер, движения и положение в космическото пространство.
Земята е твърдо небесно тяло, чиято повърхност в по-голямата си част е покрита с вода (70%). Тъй като човек живее на Земята, той най-добре може да я изучава. Първо се запознава с цялата й повърхност, а след това продължава с изследване на вътрешността й, както и на газовата обвивка, която се намира над повърхността на Земята.
В крайна сметка той успя да се откъсне от своята планета и да се впусне в изследвания на други небесни тела, които подхранваха любопитството му.
Формата на планетата Земя
Под прякото влияние на формата на хоризонта естествено е първоначално да се е развило разбирането, че Земята има форма на плоча. Така например древните индуси смятали, че Земята има формата на плоча, стояща на раменете на три големи слона, а те от своя страна стоят на гърба на огромна костенурка, плуваща в безкрайния океан.
Подобни мнения възникват сред древните египтяни, тъй като те не са пътували много от земята си, мислейки, че Земята има формата на плоча и че Египет е целият свят. От друга страна, вавилонците, които развиват своята цивилизация в областта между реките Тигър и Ефрат – Месопотамия, смятат, че Земята има формата на плоча и че е покрита от небесния свод. Древните гърци са смятали, че целият свят се върти около Елада и че центърът е Олимп, където седят боговете.
Този период от развитието на човешките представи за формата на Земята е известен като примитивен етап. В края на VII и началото на VI в. пр.н.е. сред гръцките философи е имало мнения за сферичната форма на Земята, но те не са били научни и подкрепени с доказателства. Гръцките философи представят своите мнения чрез дедукция, защото чрез мислене са стигнали до заключение за формата на Земята.
Техните мнения обаче представляват значителен напредък по този въпрос. Така Анаксимандър, съвременник на Талес, изрази мнението, че Земята, подобно на кораба, се носи „като нещо сплескано“ върху безкрайните водни повърхности, а трусовете идват от вълните. Той си представя Земята като цилиндър, чиято горна основа е обитавана.
Според него Земята е в центъра на света и няма нужда да се движи. Питагор (6 век пр. н. е.), известен гръцки философ и математик, вярва, че Земята има сферична форма. С оглед на предишните мнения това означава голям напредък, но също така не беше научно подкрепено. Той защитаваше принципа на хармонията и съвършенството. Според него кълбото е най-съвършеното тяло, затова Земята като най-съвършеното тяло трябва да има сферична форма. Анаксагор (5 век пр. н. е.), за разлика от Питагор, е привърженик на принципа на аналогията и подобието.
Той вярваше, че както другите небесни тела – Слънцето и Луната, които имат сферична форма, така и Земята има кръгла форма, която се носи свободно. Такива мнения са допринесли много за развитието на научната мисъл. Всички те могат да бъдат обособени в т.нар философски етап от развитието на възгледите за формата на Земята.
Първите доказателства за формата на Земята като сферично небесно тяло се появяват малко по-късно и този период се обособява като научна фаза. Учението на Евдокс (409-355 г. пр.н.е.) се счита за най-старото научно познание и учение за формата на Земята.
Той твърди, че Земята има сферична форма поради промяната в ъгъла, под който звездата и Слънцето се виждат, когато се движат в посоката на меридиана. Ако Земята беше плоска плоча, тогава светлинните лъчи от далечни звезди биха падали успоредно на повърхността на Земята.
Второ доказателство е представено от известния гръцки философ Аристотел (384-322 г. пр. н. е.) в труда “За небето”. Той, базиран на дъговидната форма на Земята сянка, която се появява по време на частично затъмнение на Луната, доказа, че Земята е сферична, защото само една сфера хвърля дъгообразна сянка, докато сянката на плоско тяло е различна.
Архимед (287-212 пр. н. е.) представя доказателство, че повърхността на морето е сфера, тъй като всяка течност в покой има сферична форма. Плиний (29-79 г. сл. Хр.) доказва сферичната форма на Земята чрез примера на навигацията на кораби по ширините на морето. А именно, тъй като Земята има сферична форма, корабите, гледани от морския бряг, са такива видими на определено разстояние.
Те не се губят от погледа наведнъж, като се свиват като цяло, но първо изчезва корпусът, след това платната и накрая катарка, т.е. най-високата част. Това означава, че най-долните части са скрити от кривината на Земята. Корабът, който се приближава до морския бряг, се вижда като излизащ от морето.
Отпред се вижда, че в края на старата и началото на нашата ера са представени доказателства въз основа на наблюдението на явленията на небето и Земята. Това доказателство е реално и следователно означава напредък в разбирането на сферичната форма на Земята. Към по-ранните доказателства трябва да се добавят нови доказателства, базирани на пътуване около Земята.
Откритията на Фернандо Магелан
Първото подобно пътуване е осъществено от експедицията на Магелан, която от 1519 до 1522 г.
обиколи Земята, плавайки непрекъснато от изток на запад. По този начин се представят най-убедителните доказателства за сферичната форма на Земята.
След Магелан това доказателство е възстановено няколко пъти, вторият, обиколил Земята по море, е англичанинът Франсис Дрейк, от 1577 до 1580 г. В същото време беше доказано, че Земята се носи свободно в космоса. Днес голям брой кораби, самолети, сателити и космически кораби обикалят Земята всеки ден, потвърждавайки нейната сферична форма. Дори снимки, направени от изкуствени спътници и ракети показват, че Земята има сферична форма.
Елипсовидна форма на планетата Земя
С установяването и постепенното приемане на хелиоцентричната система, предложена от Николай Коперник в средата на 16 век, доказаната истина за сферичната форма на Земята започва да се изоставя и се смята за друга, т.е. сфероидна форма и доказано. Така още през 17 век се развива идеята за плоскостта на Земята, която се основава на учението на Коперник, че Земята се движи около въображаемата си ос.
Известният английски математик Исак Нютон (1643-1727) и известният холандски астроном и физик Кристиан Хюйгенс (1625-1695) смятат, че Земята поради своето въртене, тоест поради движението си около въображаемата си ос, има формата на ротационен елипсоид или сфероид, който на полюсите е сплескан, а на екватора изпъкнал.
Това беше посочено и от сплескването на Юпитер, което беше открито от Касини. Те обаче нямаха доказателства за подобни мнения и предположения, а стигнаха до тях чрез математически изчисления и установени физични закони. Нютон през 1687 г., използвайки резултатите на Хюйгенс за центробежната сила,стигна до теоретичното заключение, че Земята трябва да бъде сплескана на полюсите и изпъкнала на екватора поради центробежната сила, която се появява и поради движението й около оста.
Първото доказателство за елипсоидалната форма на Земята, тоест, че тя е сплескана на полюсите и изпъкнала на екватора, беше експериментално представено от френския физик и академик Жан Рише, чрез измерване на силата на земната гравитация. Френската академия на науките изпраща известния Жан Рише в Кан (Френска Гвиана), за да определи разстоянието между Земята и Слънцето.
В същото време Рише, с помощта на махало, прави други наблюдения относно силата на земното притегляне. През 1672 г. Рише премества махалото от Париж, разположен на 48°58′SG, в Кан, разположен на 4°56′SG. Тъй като махало със същата дължина се люлее по-бавно в Каен (около екватора), отколкото в Париж, Рише заключава, че силата на привличане в Каен е по-слаба, отколкото в Париж, който се намира на по-голямо разстояние от екватора.
Така че точките около екватора са разположени по-далеч от центъра на Земята, отколкото тези, които са по-близо до полюсите и до тях, и в този случай това е Париж. Тя показва, че Земята е сплескана на полюсите. С помощта на систематични и точни измервания е установено, че едно тяло, ако тежи 1000 кг на екватора, ще тежи повече на полюсите, тоест около 1005 кг.
Разбирането на Рише за елипсоидалната форма на Земята, което е в съответствие с мненията на Нютон и Хюйгенс, е прието от много учени. Но от известния директор на френската обсерватория Жак Касини Пикар това мнение беше оспорено, тъй като те направиха измервания на меридианната стаписалка в Дюнкерк, Париж и Пертиньон.
Въз основа на тези измервания той представи данни, с които твърди, че Земята е сплескана, но на екватора, и изпъкнала на полюсите. Различните мнения за формата на Земята продължиха няколко десетилетия и за разрешаването на тези противоречия не оставаше нищо друго освен да се направят възможно най-точни измервания на степента на меридиана и това възможно най-близо до екватора и възможно най-близо до полюса.
За тази цел през първата половина на 17 век са сформирани и изпратени две експедиции: едната в Перу, която работи от 1735 до 1743 г. под ръководството на Буже и Кондамин, и втората в Лапландия – Северна Европа, която работи под ръководството на ръководството на Мауперций и Клара от 1736 до 1737 г. Географската ширина в Лапландия беше 66°20′, а в Перу 1°31′.
Първата експедиция, която работи почти 10 години, измерва дължина от 110 575 m за един меридианен градус, докато втората в Лапландия измерва 111 947 m (по-късно коригирана на 111 477 m). Дължината на меридиан градус близо до полюса е по-голяма, защото дъгата му е част от обиколката на по-голям кръг. Това означава, че Земята на полюсите е сплескана.
В непосредствена близост до самия екватор дължината на градуса на меридиана е по-малка, тъй като тяхната дъга е част от обиколката на по-малък кръг. И така, на екватора имаме по-голяма кривина и Земята е изпъкнала. От това може да се заключи, че полярният полудиаметър е по-къс от екваториалния с 21 km.
След това, през втората половина на 18-ти век, известни изследователи се организират, за да извършват систематично и постепенно меридианни градусни измервания в различни географски ширини, за да определят средната дължина на меридиана в градуса. Дължината му е 111,1 км. По този начин се доказаха мненията на Нютон, Хюйгенс, Риш, че Земята е сплескана на полюсите и изпъкнала на екватора.
Земята като геоид
Въпреки това, действителните измервания на земната гравитация в райони с различни географски ширини показват много отклонения от теоретичните стойности. То е следствие от разнородността на състава на Земята и неравномерното разпределение на земната маса вътре и върху нейната повърхност.
Предишни систематични измервания доведоха до заключението, че Земята няма елипсоидна форма, така че Листинг през 1873 г. въведе нов термин за формата на Земята – геоид, който идва от гръцката дума geo – земя и eidos – виждане. Листингът посочи, че истинската форма на Земята не е ротационен елипсоид, а по-скоро има формата на геоид, който представлява истинската форма на Земята, както се вижда в космоса.
А именно гравитацията на Земята е по-голяма над морските и океанските повърхности, за разлика от планинските райони на континентите. Това означава, че океаните и моретата се простират под повърхността на ротационния елипсоид, докато континентите лежат над тази линия. Отклонението на геоида от повърхността на ротационния елипсоид е малко: на океаните и моретата – 150 m, а на континентите +50 m, което означава, че Земята има формата на забранен елипсоид, който се нарича геоид . На много места геоидът пресича повърхността на ротационния елипсоид.
Tags: Земя, Планета, Планетата Земя
Моля Изчакай...
