Geodezja oraz rozmiar i kształt Ziemi

Ziemia, o średniej odległości 92 955 820 mil (149,597,890 km) od Słońca, jest trzecią planetą i jedną z najbardziej unikalnych planet w Układzie Słonecznym. To powstały około 4,5 do 4,6 miliarda lat temu i jest jedyną planetą znaną z życia. Wynika to z takich czynników, jak jego skład atmosferyczny i właściwości fizyczne, takie jak obecność wody na ponad 70,8% planety, która umożliwia życie.

Ziemia jest jednak wyjątkowa, ponieważ jest największą z planet ziemskich (takich, które mają cienką warstwę skał na Ziemi powierzchnia w przeciwieństwie do tych, które składają się głównie z gazów takich jak Jowisz lub Saturn) w oparciu o jej masę, gęstość i średnicę. Ziemia to także piąta co do wielkości planeta w całości Układ Słoneczny.

Szacunkowa masa Ziemi, największej z planet ziemskich, wynosi 5,9736 × 10²⁴ kg. Jego objętość jest również największą z tych planet przy 108.321 × 10¹⁰km³.

Ponadto Ziemia jest najgęstsza z planety lądowe ponieważ składa się ze skorupy, płaszcza i rdzenia. Skorupa ziemska jest najcieńszą z tych warstw, podczas gdy płaszcz stanowi 84% jej objętości i rozciąga się na odległość 1800 mil (2900 km) pod powierzchnią. Jednak to, co czyni Ziemię najgęstszą z tych planet, to jej jądro. Jest to jedyna planeta ziemska z ciekłym jądrem zewnętrznym, który otacza solidny, gęsty rdzeń wewnętrzny. Średnia gęstość ziemi wynosi 5515 × 10 kg / m

Ziemia jest klasyfikowana jako największa z planet ziemskich na podstawie jej obwodu i średnicy. Na równiku obwód Ziemi wynosi 40 901,55 mil (40 075,16 km). Jest on nieco mniejszy między biegunami północnym i południowym i wynosi 24 859,82 mil (40,008 km). Średnica Ziemi na biegunach wynosi 7989,80 mil (12 713,5 km), podczas gdy na równiku jest 7926,28 mil (12 756,1 km). Dla porównania, największa planeta w Układzie Słonecznym Ziemi, Jowisz, ma średnicę 88 846 mil (142 984 km).

Obwód i średnica Ziemi różnią się, ponieważ jej kształt jest sklasyfikowany jako spłaszczona sferoida lub elipsoida zamiast prawdziwej kuli. Oznacza to, że zamiast równego obwodu we wszystkich obszarach, bieguny są zgniecione, co powoduje wybrzuszenie na równiku, a tym samym większy obwód i średnicę.

Wypukłość równikowa na równiku ziemskim mierzona jest na 26,5 mil (42,72 km) i jest spowodowana obrotem i grawitacją planety. Powaga powoduje, że planety i inne ciała niebieskie kurczą się i tworzą sferę. Dzieje się tak, ponieważ ciągnie całą masę obiektu jak najbliżej środka ciężkości (w tym przypadku jądra Ziemi).

Ponieważ Ziemia się obraca, ta kula jest zniekształcona przez siłę odśrodkową. Jest to siła, która powoduje, że obiekty przemieszczają się na zewnątrz od środka ciężkości. Dlatego, gdy Ziemia się obraca, siła odśrodkowa jest największa na równiku, dlatego powoduje tam lekkie wybrzuszenie na zewnątrz, nadając temu regionowi większy obwód i średnicę.

Lokalna topografia również odgrywa rolę w kształcie Ziemi, ale w skali globalnej jej rola jest bardzo mała. Największe różnice w lokalnej topografii na całym świecie to Mount Everest, najwyższy punkt nad poziomem morza na 89.035 stóp (8850 m) i rów Mariana, najniższy punkt poniżej poziomu morza na 35.840 stóp (10924 m). Ta różnica to tylko około 19 km, co jest dość niewielkie. Uwzględniając wybrzuszenie równikowe, najwyższy punkt na świecie i miejsce, które jest najdalej od Centrum Ziemi to szczyt wulkanu Chimborazo w Ekwadorze, ponieważ jest to najwyższy szczyt najbliższy równik. Jego wysokość wynosi 6,267 m.

Aby zapewnić dokładne badanie wielkości i kształtu Ziemi, stosuje się geodezję, gałąź nauki odpowiedzialną za pomiar wielkości i kształtu Ziemi za pomocą badań i obliczeń matematycznych.

W całej historii geodezja była znaczącą gałęzią nauki, ponieważ pierwsi naukowcy i filozofowie próbowali określić kształt Ziemi. Arystoteles jest pierwszą osobą, której przypisuje się próbę obliczenia wielkości Ziemi, i dlatego był wczesnym geodeta. Grecki filozof Eratostenes podążył za nim i był w stanie oszacować obwód Ziemi na 25 000 mil, tylko nieznacznie powyżej dzisiejszego przyjętego pomiaru.

Aby badać Ziemię i wykorzystywać dziś geodezję, badacze często odnoszą się do elipsoidy, geoidy i punkty odniesienia. Elipsoida w tym polu jest teoretycznym modelem matematycznym, który pokazuje płynne, uproszczone przedstawienie powierzchni Ziemi. Służy do pomiaru odległości na powierzchni bez konieczności uwzględniania takich zmian, jak zmiany wysokości i ukształtowania terenu. Aby uwzględnić rzeczywistość powierzchni Ziemi, geodeci używają geoidy, która jest kształtem zbudowanym z wykorzystaniem globalnego średniego poziomu morza, w wyniku czego uwzględnia się zmiany wysokości.

Podstawą wszystkich dzisiejszych prac geodezyjnych jest jednak układ odniesienia. Są to zestawy danych, które działają jako punkty odniesienia dla globalnych prac geodezyjnych. W geodezji istnieją dwa główne dane używane do transportu i nawigacji w USA i stanowią one część Krajowy system odniesienia przestrzennego.

Dzisiaj technologia taka jak satelity i globalne systemy pozycjonowania (GPS) pozwalają geodetom i innym naukowcom na dokonywanie niezwykle dokładnych pomiarów powierzchni Ziemi. W rzeczywistości jest tak dokładny, że geodezja pozwala na nawigację na całym świecie, ale umożliwia także badaczom dokonywanie małych pomiarów zmiany w powierzchni Ziemi do poziomu centymetra, aby uzyskać jak najdokładniejsze pomiary wielkości Ziemi i kształt.