Земля як сфероїд

Дійсна поверхню Землі, з її нескінченним і різноманітним чергуванням підвищень і знижень, вельми неправильна.

Щоб отримати уявлення про форму Землі, вивчають не реальну, а деяку теоретичну поверхню, вносячи в поняття про фігуру Землі елемент відволікання від існуючих на Землі нерівностей, тобто як би розглядаючи її з досить значної відстані, на якому ці нерівності губляться. Подібний прийом цілком виправданий тим, що радіус Землі в порівнянні з найвищими горами і найглибшими океанічними западинами дуже великий, і наявність гір і западин чи не порушує загального «математичного» виду планети.

Ідея про кулястості Землі виникла ще у віддаленій давнини. Тоді ж були запропоновані і перші докази, що зберігають свою цінність і понині.

Подання про Землю як про кулі задовольняло наукову думку аж до XVII ст. Однак потім виявилися факти, які змусили переглянути цю виставу.

У 1672 р з Парижа в Кайенну був посланий астроном Ріше. Прибувши на місце, він зауважив, що годинник з маятником, вивірені в Парижі, стали відставати щодня на 2 хв. 28 сек. Секундний маятник довелося вкоротити майже на 3 мм для того, щоб він знову став відбивати секунди.

Як відомо, тривалість t одного нескінченно малого коливання маятника, що має довжину l, визначається формулою.

T = π √ (l / g)

Стало бути, t може змінитися лише при зміні g (прискорення сили тяжіння), якщо не міняти довжину маятника. Отже, уповільнене хитання маятника свідчить про зменшення сили тяжіння.

Само по собі це явище не було цілком несподіваним. Відомо, що в зв’язку з обертанням Землі на своїй осі і розвивається при цьому відцентровою силою, яка найбільшого значення має досягати на екваторі, сила тяжіння (т. Е. Рівнодіюча між тяжінням маси Землі і відцентровою силою) в низьких широтах повинна бути менше, ніж в високих. При збільшенні кутової швидкості обертання Землі в 17 разів тіла на екваторі втратили б вагу. Нове полягало в тому, що, як показали точні підрахунки, при переході від помірних широт до екватора прискорення сили тяжіння зменшується набагато швидше, ніж це могло б бути обумовлено тільки збільшенням відцентрової сили в тому ж напрямку. Отже, одним збільшенням відцентрової сили можна було пояснити спостерігався зміни довжини секундного маятника, – належало прийняти і нове уявлення про форму Землі.

Так і зробили Ньютон і Гюйгенс. Вони припустили, що Земля сплюснута біля полюсів і більш опукла (розтягнута) уздовж екватора, що вона, отже, не куля, а еліпсоїд, або сфероїд, т. Е. Тіло, отримане обертанням еліпса на малій осі. У сфероїда меридіани – не Кола, а еліпси, полярний і екваторіальний радіуси – різної довжини, внаслідок чого зменшення сили тяжіння на екваторі зобов’язана не тільки більшому значенню тут відцентрової сили, а й тому, що на екваторі будь-яка точка земної поверхні віддалена від центру Землі ( т. е. центру тяжіння) на більшу відстань, ніж, наприклад, на полюсі. Численні спостереження за допомогою маятників довели правильність уявлень Ньютона і Гюйгенса.

Якщо Земля сфероїд, то очевидно, що кривизна дуги меридіана у полюса менше, ніж у екватора, і, отже, дуга меридіана, що відповідає центральному куту в 1 °, повинна бути в високих широтах довше, ніж в пріекваторіальних. Ретельні градусні вимірювання підтвердили очікуване збільшення довжини дуги 1 ° меридіана від екватора до полюсів, як видно з наступних даних:

Відхилення форми Землі від правильного кулі не є винятком в сонячній системі: такі планети, як Юпітер, Сатурн, Уран, сплюснуті біля полюсів настільки сильно, що це можна бачити безпосередньо в трубу.

Наявність екваторіального здуття на Землі призводить до того, що у ряду довгих річок, що течуть у бік екватора (Волга, Міссісіпі і ін.), Гирло відстоїть від центру Землі далі, ніж витік, т. Е. Річки ці течуть вгору (під дією відцентрової сили, викликаної обертанням Землі).

...
ПОДІЛИТИСЯ: