Изображение земной поверхности на картах и планах
Фигура Земли как планеты обусловлена воздействием многих процессов, связанных с ее образованием и существованием; решающее значение при этом оказывают силы взаимного тяготения и центробежная. Фигуру, которую приняла бы Земля, находясь в состоянии гидростатического равновесия и под влиянием только сил взаимного тяготения частиц и центробежной силы вращения около неизменной оси, называют земным сфероидом.
Говорить о форме Земли как о сфероиде, т. е. шаре, сплюснутом по направлению полюсов, можно лишь с большим обобщением. Физическая поверхность Земли — поверхность материков и дна океанов и морей представляет собой сложную форму, напоминающую сфероид лишь в целом.
Для изучения физической поверхности Земли, а также для других целей вводится понятие — уровенная поверхность, — поверхность, на которой потенциал силы тяжести Земли всюду имеет одно и то же значение. С геометрической точки зрения уровенная поверхность — поверхность, в каждой точке которой нормаль к ней совпадает с направлением отвесной линии.
Уровенных поверхностей можно провести бесчисленное множество, и все они будут окружать (опоясывать) Землю, нигде не пересекаясь друг с другом. Фигура Земли, образованная уровенной поверхностью, совпадающей с поверхностью Мирового океана в состоянии полного покоя и равновесия и продолженной под материками, получила название геоид(рис 1).
Рис. 1. Аппроксимация поверхности Земли:
1- физическая поверхность; 2- уровенная поверхность (поверхность геоида; 3- поверхность земного эллипсоида; 4- нормаль к поверхности земного эллипсоида; 5- направление отвесной линии.
Рис.2. Земной эллипсоид.
Поверхность геоида не может быть, представлена достаточно простым уравнением и неудобна для обработки результатов
геодезических измерений. Поэтому ее заменяют
(аппроксимируют) другой, более простой поверхностью.
Из всех геометрических фигур, определяемых сравнительно простым уравнением, к геоиду ближе всего подходит сжатый эллипсоид вращения, т. е. тело, образованное вращением эллипса
вокруг его малой оси (рис. 2). Эллипсоид, характеризующий
форму и размеры Земли вообще, называют земным эллипсоидом, а тот из них, который принят для обработки геодезических измерений и установления системы геодезических координат, -референц-эллипсоидом.
Размеры земного эллипсоида определялись по результатам
геодезических измерений много раз. В России размеры эллипсоида
были получены в 1940г. выдающимся советским геодезистом
Ф.Н.Красовским (1878—1948 гг.) и А. А. Изотовым по
геодезическим данным наиболее обширным для, того времени.
Эти размеры утверждены как обязательные для геодезических и картографических работ в нашей стране в 1946г. Постановлением Правительства СССР референц-эллипсоиду присвоено имя Ф. Н. Красовского.
Референц-эллипсоид Красовского имеет параметры: a=6 378 245 м, α = (a — b)/а = 1/298,3, b ≈ 6356 863 м, где
а и b - большая и малая полуоси эллипсоида; α - полярное сжатие;
Ориентирование референц-эллипсоида в теле Земли осущест-
вляют при помощи так называемых исходных дат. При этом считают, что центр референц-эллипсоида совмещен с центром масс Земли, а его малая ось — с осью вращения Земли. По современным данным, отклонения эллипсоида Красовского от геоида не превышают 100—150 м.
В некоторых случаях при геодезических измерениях, выполняемых на довольно значительных участках поверхности Земли, геоид аппроксимируют шаром (радиусом 6 371,11 км), эквивалентным но объему референц-эллипсоиду.