Сферическая Земля
Сферическая Земля или кривизна Земли относится к приближению фигуры Земли к сфере .Самое раннее документально подтвержденное упоминание этой концепции датируется примерно V веком до нашей эры, когда она появляется в трудах греческих философов . [1] [2] В III веке до нашей эры эллинистическая астрономия установила примерно сферическую форму Земли как физический факт и рассчитала окружность Земли . Эти знания постепенно распространились по всему Старому Свету в период поздней античности и средневековья . [3] [4] [5] [6] Практическая демонстрация сферичности Земли была достигнута во время Фернана Магеллана и Хуана Себастьяна Элькано ( кругосветного плавания 1519–1522). [7]
Представление о сферической Земле вытеснило более ранние представления о плоской Земле : в ранней месопотамской мифологии мир изображался как диск, плавающий в океане, с полусферическим небесным куполом над ним. [8] и это формирует предпосылку для ранних карт мира, таких как карты Анаксимандра и Гекатея Милетского . Другие предположения о форме Земли включают семислойный зиккурат или космическую гору , упоминаемую в Авесте и древних персидских писаниях (см. семь климатов ).
Осознание того, что фигуру Земли точнее описать как эллипсоид, относится к 17 веку, как описано Исааком Ньютоном в «Началах» . В начале 19 века уплощение земного эллипсоида было определено порядка 1/300 ( Деламбр , Эверест ). Современное значение, определенное Министерства обороны США Всемирной геодезической системой с 1960-х годов, близко к 1/298,25. [9]
Причина
[ редактировать ]Земля достаточно массивна, поэтому сила тяжести сохраняет ее примерно сферическую форму. Большая часть его отклонения от сферической формы связана с центробежной силой, вызванной вращением вокруг оси север-юг. Эта сила деформирует сферу в сплюснутый эллипсоид . [10]
Формирование
[ редактировать ]Солнечная система образовалась из пылевого облака, которое, по крайней мере частично, было остатком одной или нескольких сверхновых , производивших тяжелые элементы путем нуклеосинтеза . Зерна материи срослись за счет электростатического взаимодействия. По мере того, как они росли в массе, гравитация взяла верх, собирая еще больше массы, высвобождая потенциальную энергию их столкновений и падения в виде тепла . Протопланетный диск также содержал большую долю радиоактивных элементов, чем сегодняшняя Земля, поскольку со временем эти элементы распались . Их распад еще больше нагрел раннюю Землю и продолжает вносить вклад во внутренний тепловой баланс Земли . Таким образом, ранняя Земля была в основном жидкой.
Сфера — единственная устойчивая форма невращающейся, гравитационно-самопритягивающейся жидкости. Наружное ускорение, вызванное вращением Земли, больше на экваторе, чем на полюсах (где оно равно нулю), поэтому сфера деформируется в эллипсоид , который представляет собой форму, имеющую наименьшую потенциальную энергию для вращающегося жидкого тела. Этот эллипсоид вокруг экватора немного толще, чем идеальная сфера. Форма Земли также немного неровная, потому что она состоит из разных материалов разной плотности, которые оказывают немного разное количество гравитационной силы на объем.
Ликвидность горячей, недавно образовавшейся планеты позволяет более тяжелым элементам опускаться к середине и вынуждает более легкие элементы приближаться к поверхности. Этот процесс известен как планетарная дифференциация . Это событие известно как железная катастрофа ; наиболее распространенными тяжелыми элементами были железо и никель , которые сейчас образуют ядро Земли .
Более поздние изменения формы и эффекты
[ редактировать ]Хотя поверхностные породы Земли достаточно остыли, чтобы затвердеть, внешнее ядро планеты все еще достаточно горячо, чтобы оставаться жидким. Энергия все еще высвобождается; вулканическая и тектоническая активность вытолкнула камни на холмы и горы и выдула их из кальдер . Метеоры также вызывают ударные кратеры и окружающие их хребты. Однако если выделение энергии в результате этих процессов прекращается, то они имеют тенденцию со временем разрушаться и возвращаться к самой низкой кривой потенциальной энергии эллипсоида. Погода, питаемая солнечной энергией, также может перемещать воду, камни и почву, делая Землю немного некруглой.
Земля колеблется, поскольку форма ее самой низкой потенциальной энергии ежедневно меняется из-за гравитации Солнца и Луны, когда они движутся относительно Земли. Именно это вызывает приливы в воде океанов , которая может свободно течь по изменяющемуся потенциалу.
История концепции и измерений
[ редактировать ]
Сферическая форма Земли была известна и измерена астрономами, математиками и мореплавателями из различных письменных древних культур, включая эллинский мир и Древнюю Индию. Греческий этнограф Мегастен , ок. 300 г. до н.э. , было истолковано как утверждение, что современные брахманы Индии верили в сферическую Землю как в центр Вселенной. [11] Знания греков были унаследованы Древним Римом, а также христианским и исламским государствами в средние века. Кругосветное плавание в эпоху Великих географических открытий предоставило прямые доказательства. Улучшения в транспорте и других технологиях позволили уточнить размеры Земли и способствовали распространению знаний о ней.
Измерение и представление
[ редактировать ]Геодезия , также называемая геодезикой, — это научная дисциплина, которая занимается измерением и представлением Земли, ее гравитационного поля и геодинамических явлений ( движение полюсов , земные приливы и движение земной коры) в трехмерном меняющемся во времени пространстве.
Геодезия в первую очередь занимается позиционированием и гравитационным полем, а также геометрическими аспектами их временных изменений, хотя она также может включать изучение магнитного поля Земли . Особенно в немецкоязычном мире геодезия делится на геоизмерение («Erdmessung» или «höhere Geodäsie»), которая занимается измерением Земли в глобальном масштабе, и геодезию («Ingenieurgeodäsie»), которая занимается измерением частей Земли. поверхность.
Форму Земли можно представить как минимум двумя способами:
- как форма геоида — средний уровень мирового океана; или
- как форма поверхности суши Земли, когда она поднимается над морем и опускается под него.
Поскольку наука геодезия измерила Землю более точно, впервые было обнаружено, что форма геоида не является идеальной сферой, а приближается к сплюснутому сфероиду , определенному типу эллипсоида . Более поздние [ когда? ] измерения позволили измерить геоид с беспрецедентной точностью, обнаружив концентрацию массы под поверхностью Земли.
Доказательство
[ редактировать ]Примерно сферическая форма Земли может быть эмпирически подтверждена множеством различных типов наблюдений , начиная с уровня земли, полета или орбиты. Сферическая форма вызывает ряд эффектов и явлений, которые в совокупности опровергают представления о плоской Земле .
К ним относятся видимость удаленных объектов на поверхности Земли; лунные затмения; внешний вид Луны; наблюдение неба с определенной высоты; наблюдение за некоторыми неподвижными звездами из разных мест; наблюдение за Солнцем; надводная навигация; искажение сетки на сферической поверхности; погодные системы; гравитация; и современные технологии.См. также
[ редактировать ]- Формы других астрономических тел
- Небесная сфера
- Небесные сферы
- Радиус Земли
- Вращение Земли § Эмпирические тесты
- Географическое расстояние
- Миф о плоской Земле
- Физическая геодезия
- Терра Аустралис
- ВГС 84
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дикс, ДР (1970). Ранняя греческая астрономия до Аристотеля . Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета. стр. 72–198. ISBN 978-0-8014-0561-7 .
- ^ Кормак, Лесли Б. (2015), «Что до Колумба географы и другие образованные люди знали, что Земля плоская», в «Числах», Рональд Л.; Кампуракис, Костас (ред.), Яблоко Ньютона и другие мифы о науке , издательство Гарвардского университета, стр. 16–24, ISBN 9780674915473
- ^ Продолжение римской и средневековой мысли: Рейнхард Крюгер: « Материалы и документы по средневековой теории глобуса от поздней античности до путешествия Колумба (1492 г.) »
- ^ Джамиль, Джамиль (2009). "Астрономия" Во флоте, Кейт; Кремер, Гудрун; Матринг, Денис; Навас, Джон; Роусон, Эверетт (ред.). Энциклопедия ислама дои : 10.1163/1573-3912_ei3_COM_22652 . ISBN 978-90-04-17852-6 .
- ^ Прямое принятие Индией: Д. Пингри : «История математической астрономии в Индии», Словарь научной биографии , Vol. 15 (1978), стр. 533–633 (554 и далее); Глик, Томас Ф., Ливси, Стивен Джон, Уоллис, Фейт (ред.): «Средневековая наука, технология и медицина: энциклопедия», Рутледж, Нью-Йорк, 2005 г., ISBN 0-415-96930-1 , с. 463
- ^ Принятие Китаем через европейскую науку: Марцлофф, Жан-Клод (1993). «Пространство и время в китайских текстах по астрономии и математической астрономии семнадцатого и восемнадцатого веков» . Китайская наука . 11 (11): 66–92. дои : 10.1163/26669323-01101005 . JSTOR 43290474 . Архивировано из оригинала 26 октября 2021 г. Проверено 12 октября 2021 г. и Каллен, К. (1976). «Китайский Эратосфен плоской Земли: исследование фрагмента космологии в Хуай Нань-цзы 淮 南 子». Бюллетень Школы восточных и африканских исследований Лондонского университета . 39 (1): 106–127. дои : 10.1017/S0041977X00052137 . JSTOR 616189 . S2CID 171017315 .
- ^ Пигафетта, Энтони (1906). Кругосветное путешествие Магеллана. Артур А. Кларк. [1]
- ^ Нойгебауэр, Отто Э. (1975). История древней математической астрономии . Биркхойзер. п. 577. ИСБН 978-3-540-06995-9 .
- ^ см . На рисунке Земли и радиуса Земли § Глобальные радиусы Подробности . Недавние измерения со спутников показывают, что Земля на самом деле имеет слегка грушевидную форму. Хью Терстон, Ранняя астрономия , (Нью-Йорк: Springer-Verlag), стр. 119. ISBN 0-387-94107-X .
- ^ «Почему планеты круглые?» . Космическая площадка НАСА . 27 июня 2019 г. Проверено 31 августа 2019 г.
- ^ Есть. Шванбек (1877 г.). Древняя Индия, описанная Мегасфеном и Аррианом; являющийся переводом фрагментов Индики Мегасфена, собранных доктором Шванбеком, и первой части Индики Арриана . п. 101 .
Цитируемые работы
[ редактировать ]- Нидэм, Джозеф; Ван, Лин (1995) [1959]. Наука и цивилизация в Китае: математика и науки о небе и земле . Том. 3 (переиздание). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-521-05801-5 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Дженис Ван Клив (2002). Дженис Ван Клив «Наука сквозь века» . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780471208303 .
- Менон, CPS (2003). Ранняя астрономия и космология: реконструкция древнейшей космической системы и т . д . Уайтгишм М.Т., США: Kessinger Publishing. ISBN 9780766131040 .
- Айзек Азимов (1972). Как мы узнали, что Земля круглая? . Нью-Йорк, Уокер. ISBN 978-0802761217 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Вы говорите, что земля круглая? Докажи это (из The Straight Dope )
- НАСА – Большинство изменений формы Земли связано с изменениями климата
- Круглая Земля и Христофор Колумб , образовательный веб-сайт
- 10 лучших способов узнать, что Земля не плоская , научно-образовательный сайт