Общая фигура и размеры Земли

Положение точек земной поверхности обычно определяют относительно обшей фигуры Земли. Под общей фигурой Земли в геодезии понимают фигуру, ограниченную мысленно продолженной поверхностью океанов, находящихся в спокойном состоянии. Такая замкнутая

поверхность в каждой своей точке перпендикулярна к отвесной линии, т. е. к направлению действия силы тяжести и, следовательно, всюду горизонтальна. Ее называют уровенной поверхностью

Земли или поверхностью геоида. Геоид - тело, не имеющее правильной геометрической формы. Однако поверхность геоида ближе всего подходит к поверхности эллипсоида вращения, получающегося от вращения эллипса Р0Р^1 (рис. 1) вокруг малой оси РР_Ь Поэтому практически при геодезических и картографических расчетах поверхность геоида заменяют математической поверхностью эллипсоида вращения, называемого также сфероидом. Линии пересечения поверхности сфероида плоскостями, проходящими через ось вращения, называются меридианами и представляются на сфероиде эллипсами, а линии пересечения плоскостями, перпендикулярными к оси вращения, называются параллелями и являются окружностями. Параллель, плоскость которой проходит через центр сфероида, называется экватором. Линии О0=а и ОР=Ь (рис. 1) называются большой и малой полуосями сфероида; а - радиус экватора, Ь - полуось вращения Земли. Размеры земного сфероида определяются длинами этих полуосей.

а - Ъ

называется сжатием сфероида. Величины а, Ь, а могут быть определены

а

посредством градусных измерений, которые позволяют вычислить длины дуги меридиана в 1°. Зная длину градуса в различных местах меридиана, можно установить фигуру и размеры Земли.

Размеры земного сфероида и его сжатия определялись неоднократно учеными разных стран.

С 1946 г. для геодезических и картографических работ в России приняты размеры земного сфероида Красовского

а=6 378 245 м, Ъ =6 356 863 м, а =1:298,3.

Сжатие земного сфероида составляет приблизительно 1:300. Если представить себе глобус с большой полуосью а =300 мм, то разность а - Ь для такого глобуса составит всего 1 мм. Ввиду малости сжатия общую фигуру Земли иногда принимают приближенно за шар радиуса К=6371 км.

§ 7. Метод проекций. Географические координаты

Метод проекций. Для многих практических целей можно допустить, что поверхности геоида и сфероида на данном участке совпадают, образуя одну уровенную (горизонтальную) поверхность МЫ (рис. 2). Физическая земная поверхность имеет сложную форму: на ней встречаются неровности в виде гор, котловин, лощин и т. д. Горизонтальные участки встречаются редко. При изучении физической земной поверхности воображают, что ее точки Л, В, С, Б и Е проектируются отвесной линией на уровенную, т. е. горизонтальную поверхность М№, на которой при этом получаются точки а, Ъ, с, й и е, называемые горизонтальными проекциями соответствующих точек физической земной поверхности. Каждой линии или контуру на физической земной поверхности соответствует линия или контур на воображаемой горизонтальной поверхности МИ. Задача изучения физической земной поверхности распадается, таким образом, на две: 1) определение положения горизонтальных проекций точек на уровенной поверхности МИ и 2) нахождение высот (Аа, ВЪ...) точек физической земной поверхности над поверхностью МИ.

Высоты, отнесенные к уровню океана или моря, называются абсолютными, а отнесенные к Рис. 2 Е

Рис. 3

произвольной уровенной поверхности, параллельной МИ, - условными. Числовые значения высот точек земной поверхности называют отметками. Обычно за начало счета абсолютных высот принимают средний уровень океана или открытого моря. В СССР счет абсолютных высот ведется от нуля Кронштадтского футштока (футшток - медная доска с горизонтальной чертой, вделанная в гранитный устой моста обводного канала. Горизонтальная черта называется нулем футштока.

По данным 1946—1947 гг., средний уровень Балтийского моря в Кронштадте ниже нуля футштока на 10 мм.

Положение горизонтальных проекций точек земной поверхности на уровенной поверхности МИ (рис. 2) может быть определено координатами, взятыми в какой-нибудь системе (координаты - это величины, определяющие положение любой точки на поверхности или в пространстве относительно принятой системы координат).

Географические координаты. Примем уровенную поверхность МИ (рис. 2) за поверхность

сферы.

Единой системой координат для всех точек Земли служит система географических координат. Ее составляют плоскость начального меридиана РМР1 и плоскость экватора Е^ (рис. 3). За началь­ный принимается меридиан, проходящий через Гринвич на окраине Лондона. Положение всякой точки М на сфере в этой системе координат определяется углом ф, образованным отвесной линией МО в этой точке с плоскостью экватора, и углом X, составленным плоскостью меридиана РМР] данной точки с плоскостью начального меридиана.

Угол ф называется географической широтой, а X—географической долготой точки М; широты ф считаются в обе стороны от экватора от 0 до 90°; широты, отсчитываемые от экватора к северу, называются северными, к югу — южными. Долготы X, считаются от начального меридиана в обе стороны на восток и на запад от 0 до 180° и называются соответственно восточными и западными. Широты и долготы называются географическими координатами. Географические координаты могут быть определены независимо для каждой отдельной точки из астрономических наблюдений. Высоты тех же точек могут быть получены при помощи нивелирования. Широта, долгота и высота вполне
определяют положение каждой отдельной точки А, В, С, Б, Е земной поверхности (см. рис. 2) относительно общей фигуры Земли.