Kształt i rozmiary Ziemi
Skopiowano ze stron roboczych projektu Wolne Podręczniki
Współcześnie, dzięki interpretacji zdjęć satelitarnych, znany jest dokładnie kształt oraz rozmiary Ziemi. Kształt „niebieskiej planety” zbliżony jest do elipsoidy obrotowej – kuli lekko spłaszczonej na biegunach. Spłaszczenie to jest efektem ruchu Ziemi wokół własnej osi (ruchy obrotowego). Promień równikowy jest w konsekwencji o ponad 20 km dłuższy od promienia biegunowego. Jednakże, po przeprowadzeniu dokładnych pomiarów, okazało się, że ze względu na wahania poziomu wód oceanicznych, wynoszących prawie 200 m, oraz na zróżnicowanie ukształtowania powierzchni, w rzeczywistości kształt naszej planety jest nieregularny. Określa się go mianem geoidy. Najbardziej skrajnymi punktami na Ziemi są: Mount Everest (8 850 m n.p.m.) oraz głębia Rowu Mariańskiego (10 911 m p.p.m.).
| powierzchnia elipsoidy Ziemi - 510 mln km² obwód równika – 40076 km |
Geoidą jest bryła, która ma powierzchnię w każdym miejscu prostopadłą do lokalnego pionu (zgodną z kierunkiem działania siły ciężkości). Powierzchnia geoidy wyznaczona jest przez średni poziom wód w morzach i oceanach, a w obrębie lądów odpowiada przedłużonemu poziomowi oceanu.
Jako pierwszy pogląd o kulistości Ziemi wyraził w VI w. p.n.e Pitagoras, natomiast pierwsze potwierdzające ten pogląd obserwacje przedstawił dwa wieki później Arystoteles. Zauważył on, że:
- kształt linii na otwartym morzu jest okręgiem;
- obiekty wyłaniają się stopniowo zza linii horyzontu, a nie są widoczne od razu w całości. W przypadku statku zbliżającego się do brzegu, najpierw widoczna jest jego górna część (żagle i maszty), a następnie niższe części;
- cień rzucany przez Ziemię na Księżyc podczas zaćmienia zawsze jest fragmentem koła.
Zadziwiająco dokładnych pomiarów jak na czasy starożytne dokonał około 230 r. p.n.e. Eratostenes z Cyreny. Przy prowadzeniu swoich obserwacji założył, że:
- Ziemia jest kulą,
- promienie słoneczne docierające do Ziemi są do siebie równoległe,
- dwie miejscowości w Egipcie – Syene (dzisiejszy Asuan) oraz Aleksandria położone są na jednakowej długości geograficznej.
Otrzymał on informację, że w pewnym dniu w ciągu roku w miejscowości Syene, dno każdej studni jest oświetlone. Dzień ten to dzień przesilenia letniego. Kąt padania promieni słonecznych na Zwrotniku Raka, na którym położony jest Asuan, wynosi wtedy 90° (Słońce góruje w zenicie). Eratostenes postanowił więc w tym samym czasie dokonać pomiaru kąta padania promieni słonecznych w Aleksandrii. Okazało się, że odchylenie od pionu wyniosło 7°12'. Znając odległość pomiędzy Aleksandrią i Syene, która wynosiła 5000 staj (1 staja egipska najprawdopodobniej odpowiadała 157,5 m), obliczył on promień Ziemi:
360° - 2 πR /obwód Ziemi/
7°12' – 5000 staj /787,5 km/
R = /360° x 5000/:/2π x 7,2/ = 39809 staj
Wynik otrzymany przez Eratostenesa wyniósł 6267 km, a więc różnił się o około 100 km od wyników dzisiejszych pomiarów.
