Форма и размеры Земли.

Физическая поверхность Земли образуется поверхностью океанов, рельефом материков и островов. Когда говорят о фигуре Земли, то понимают воображаемое земное тело, которое можно представить поверхностью уровня мирового океана. Эта поверхность в любой точке Земли перпендикулярна вектору силы тяжести. Так как плотность масс Земли в ее толще распределяется чрезвычайно неравномерно, то и воображаемая поверхность Земли образует сложное трехмерное тело. Тщательные измерения показали, что такая фигура имеет неправильную форму и не может быть описана общим математическим уравнением. Эта фигура называется геоидом, что в переводе с греческого означает землеподобный.

Геометрия геоида очень сложна, поэтому для решения задач навигации на море, используют приближение геоида к правильной математической форме, называемой эллипсоидом вращения. Вращая эллипсоид вокруг малой оси, получают поверхность близкую к поверхности фигуры Земли. Его еще называют земным сфероидом (фигура равновесия вращающейся жидкой массы). Поэтому понятие «Земной сфероид» аналогичен понятию «Земной эллипсоид». Эллипсоид вращения соответствует следующим условиям приближения:

- объем эллипсоида равен объему геоида,

- большая полуось эллипсоида совпадает с плоскостью экватора геоида,

- малая полуось направлена по оси вращения Земли.

Для геодезических и картографических расчетов эллипсоид должен иметь определенную ориентацию и размеры. Это референц-эллипсоид. В конкретных государствах к нему относят все измерения на Земной поверхности. Отсюда вытекает, что координаты одинаковых точек могут не совпадать на картах, изданных в различных странах, так как там все измерения проводят относительно другого референц-эллипсоида.

Для решения задач по определению места судна с помощью глобальных РНС применяют специальные референц-эллипсоиды (р/эллипсоид), имеющие международный статус. Для этой цели применяли р/эллипсоид WGS-72. В настоящее время применяют уточненный р/эллипсоид WGS-84 (World Geodetic System – 1984 year.).

В России и в Украине используют референц-эллипсоид Красовского, параметры которого:

большая полуось а = 6378 245 метров,

малая полуось b = 6356 863 метра

Эксцентриситет е =

Сжатие a =

В навигационных задачах, не требующих высокой точности, Землю принимают за шар, объем которого равен объему эллипсоида, исходя из соотношения:

(1.1)

Радиус модели Земли, как шара равен R = 637 110 метров. Радиус шара, одна минута дуги большого круга которого равна одной морской миле, будет R_М =6366 707м

Если в качестве приближенной к поверхности геоида применяется сфера, то в этом случае нормаль к поверхности совпадает с направлением на центр сферы.

Другие референц-эллипсоиды (табл. № 1.1):

Табл. № 1.1

По последним данным спутниковой геодезии, Земля имеет форму апиоида, т. е. тела грушевидной формы (Земля удлинена к северному полюсу и сплющена у южного полюса). Как не парадоксально, такую форму Земли предполагал Христофор Колумб. Ведутся работы по применению в навигации и более точной модели геоида, которая является трехосным эллипсоидом.