KSZTAŁT I ROZMIARY ZIEMI

Poglądy na kształt Ziemi: Wyobrażenia o kształcie Ziemi zmieniały się wraz z rozwojem nauki i cywilizacji.

Początkowo były one zupełnie fantastyczne. W świecie starożytnym długo utrzymywało się przekonanie, że Ziemia jest wyspą w kształcie dysku, pływającą po bezkresnym oceanie. 

VI w. p.n.e. – Pitagoras dowodził, że Ziemia musi mieć kształt kulisty, gdyż taka bryła jest najdoskonalszą bryłą geometryczną (dzieło boże – doskonałe).

IV w. p.n.e. – Arystoteles zebrał pierwsze racjonalne argumenty (obserwując m.in. zaćmienia Księżyca i widnokrąg). III w. p.n.e. – pierwszy pomiar Ziemi – Eratostenes

1492r. – pierwsza wyprawa Krzysztofa Kolumba mająca za cel dopłynięcie z Europy do Indii szlakiem morskim, wiodącym na zachód

1519-1522r. - pierwsza wyprawa Ferdynanda Magellana, który opłynął dookoła Ziemię – pierwszy raz doświadczalnie przekonano się o kulistości Ziemi

1543r. – Mikołaj Kopernik – stworzył model budowy świata, w którego centrum jest Słońce. Ziemia wykonuje ruch obrotowy i ruch roczny wokół Słońca

1687r. – Izaak Newton stwierdził, ze skoro Ziemia obraca się wokół własnej osi, musi być spłaszczona w kierunku tej osi, czyli biegunowo – a więc nie jest kulą?

744r. – Francuska Akademia Nauk przeprowadziła pierwsze dokładniejsze pomiary przyśpieszenia grawitacyjnego - Ziemia jest spłaszczona na biegunach - ma kształt elipsoidy obrotowej

1946r. – pierwsze zdjęcia Ziemi z kamery umieszczonej na rakiecie balistycznej – początek ery fotografii satelitarnej

1960r. – pierwsze telewizyjne zdjęcie Ziemi z kosmosu II połowa XX w. – obserwacja Ziemi ze sztucznych satelitów.

Przykładowe fakty świadczące o kulistości Ziemi.

1. Na otwartej przestrzeni w każdym miejscu Ziemi widnokrąg ma zawsze kształt okręgu; jeżeli punkt obserwacji znajduje się wyżej, to widoczny jest obszar o coraz większym promieniu; gdyby Ziemia nie była kulą, wówczas widnokrąg mógłby mieć inny kształt, różniący się od okręgu, w zależności od miejsca obserwacji.

2. Podczas podróży na północ i południe zmienia się wysokości Gwiazdy Polarnej; można dotrzeć do miejsca, gdzie jest ona widoczna w zenicie lub  “chowa” się pod horyzontem; gdyby Ziemia była płaska, wówczas kąt obserwacji Gwiazdy Polarnej zawsze byłby taki sam.

3. Obserwacje cienia Ziemi na powierzchni Księżyca podczas jego zaćmienia jednoznacznie dowodzą, że planeta ma kształt kuli (lub bardzo zbliżony), bowiem tylko taka bryła w każdym momencie rzuca cień w kształcie koła.

4. Krzywiznę Ziemi potwierdzali już starożytni żeglarze; ląd którego nie widać z pokładu statku, jest widoczny ze szczytu masztu.

5. W latach 1519-1522 wyprawa morska Ferdynanda Magellana, płynąc stale w kierunku zachodnim, dotarła do w miejsca skąd wypłynęła, lecz od strony wschodniej; osiągnięcie to udowodniło, że Ziemia na pewno nie jest płaska oraz że nie istnieje tzw. “kraniec świata”;

6. Bezpośrednim i niezaprzeczalnym dowodem kulistego kształtu Ziemi okazały się współczesne obserwacje naszej planety z przestrzeni kosmicznej (w 1957 roku wystrzelono pierwszego sztucznego satelitę).

Rozwój geodezji satelitarnej i nowoczesne techniki pomiarowe wykazały, że Ziemia nie jest jednak idealną kulą. Na skutek ruchu wirowego nastąpiło spłaszczenie planety przy biegunach.

W wyniku tego spłaszczenia powstała bryła, która nie ma swojego odpowiednika w geometrii; nazwano ją geoidą (z gr.: geo – Ziemia, eidos – wygląd, kształt).

Wg definicji geoida to bryła, której powierzchnia w każdym miejscu jest pozioma, a więc prostopadła do kierunku działania siły ciężkości. Ujmując rzecz prościej geoida powstaje przez przedłużenie w wyobraźni powierzchni mórz i oceanów (0 m n.p.m.) pod lądami.

Figurą geometryczną najbardziej zbliżoną kształtem do Ziemi jest elipsoida obrotowa o promieniu biegunowym krótszym o 21 km od promienia równikowego.

Rozmiary Ziemi.  Pierwsze próby zmierzenia naszej planety były podejmowane w starożytności.

Dokładnych pomiarów dokonał na przełomie III i II w p. n. e Dokładnych pomiarów dokonał na przełomie III i II w p.n.e. Eratostenes. Przyjął on założenie, że Ziemia ma kształt kuli i na podstawie własnej wiedzy matematycznej, obserwacji, pomiarów i przemyśleń określił jej rozmiary.

Wiedział, że w południe 22 czerwca, w miejscowości Syene (obecnie Asuan), dna najgłębszych studni są oświetlone promieniami słonecznymi. Uznał, że promienie te tworzą tam z powierzchnią Ziemi kąt prosty.

Tego samego dnia zmierzył kąt padania promieni słonecznych w położonej 800 km na północ Aleksandrii. Dokonane pomiary oraz znajomość zależności geometrycznych pozwoliły mu obliczyć, obwód Ziemi.

7°12' 360° 800 km OZ = 360° x 800 km 7°12'   =  40 000 km   OZ    = OZ – obwód Ziemi oz – obwód Ziemi

Współczesne techniki pomiarowe pozwoliły bardzo dokładnie określić wszystkie wymiary Ziemi: - promień równikowy 6378,14 km - promień biegunowy 6356,75 km - spłaszczenie Ziemi 21,39 km - obwód Równika 40076 km - powierzchnia Ziemi 510 mln km2