Pomiar wielkości Ziemi i jej kształt

Eratostenes, zakładając kulisty kształt Ziemi i znając odległość między Syene a Aleksandrią (5000 stadiów), obliczył obwód Ziemi na 252 000 stadiów egipskich. Przyjmując, że stadium odpowiada 157,5 m, oznacza to, że obwód Ziemi wynosił 39 690 km, a promień ziemski - 6300 km.

Vocabulary: Geoida - nieregularny kształt Ziemi, zbliżony do elipsoidy obrotowej, uwzględniający lokalne odchylenia powierzchni spowodowane nierównomiernym rozkładem mas we wnętrzu planety.

Dalsze badania wykazały, że Ziemia ma bardziej nieregularny kształt, nazwany geoidą $od greckich słów ge - Ziemia, eidos - kształt$. Na obszarach oceanicznych powierzchnia geoidy pokrywa się z powierzchnią otwartych oceanów, natomiast na obszarach lądowych przebiega między powierzchnią elipsoidy a powierzchnią Ziemi.

Definition: Elipsoida obrotowa - bryła geometryczna powstała przez obrót elipsy wokół krótszej osi, używana jako przybliżenie kształtu Ziemi w obliczeniach geodezyjnych.

Pierwszego doświadczalnego dowodu na kulistość Ziemi dostarczyła wyprawa Ferdynanda Magellana (a po jego śmierci Juana Sebastiana Elcano), która w latach 1519-1522 opłynęła kulę ziemską. W 1687 r. Isaac Newton stwierdził, że skoro Ziemia obraca się wokół własnej osi, to musi być ona spłaszczona przy biegunach, czyli nie jest idealną kulą.

Wyznaczanie położenia geograficznego

Do orientowania się na powierzchni Ziemi służy układ współrzędnych geograficznych, na który składają się długość i szerokość geograficzna. O ile obliczanie szerokości geograficznej jest stosunkowo proste, o tyle określanie długości geograficznej od zawsze było bardziej problematyczne.

Highlight: Dopiero w połowie XVIII w. ludzie nauczyli się wykonywać dokładne pomiary długości geograficznej, co przyczyniło się do rozwoju nawigacji i kartografii.

Długość geograficzna to kąt dwuścienny zawarty między płaszczyzną południka początkowego (0°) a płaszczyzną południka przechodzącego przez dany punkt na powierzchni Ziemi. Wartość długości geograficznej zawiera się w przedziale od 0° do 180° $W/E$.

Quote: "Kulisty model Ziemi jak się nazywa? Obecnie wiemy, że Ziemia nie jest idealną kulą, ale geoidą - nieregularną bryłą zbliżoną kształtem do elipsoidy obrotowej."

Dzięki rozwojowi technologii, obecnie do określania położenia geograficznego służy globalny system pozycjonowania (GPS), który umożliwia precyzyjne wyznaczanie lokalizacji obiektów na powierzchni Ziemi.

Kształt i rozmiary Ziemi

Wyobrażenia o kształcie Ziemi zmieniały się na przestrzeni wieków. Początkowo były związane z wierzeniami i poglądami filozoficznymi. W starożytnych cywilizacjach przedstawiano Ziemię jako płaski krążek lub wypukłą tarczę.

Hipotezę o kulistości Ziemi jako pierwszy sformułował Pitagoras w VI w. p.n.e. lub Parmenides około 540-470 p.n.e. Uważali oni kulę za najdoskonalszą z brył. Dwa wieki później Arystoteles $384-322 p.n.e.$ przedstawił racjonalne dowody na kulisty kształt Ziemi.

Highlight: Dowody na kulistość Ziemi obejmowały kolisty kształt widnokręgu, zanikanie za horyzontem najpierw kadłubów statków, a potem masztów, oraz kolisty kształt cienia Ziemi widoczny podczas zaćmienia Księżyca.

Eratostenes z Cyreny był jednym z pierwszych uczonych, którzy dokonali teoretycznych pomiarów Ziemi. Wykorzystał on fakt, że w czasie letniego przesilenia w Syene (dzisiejszy Asuan) promienie słoneczne oświetlały dno głębokiej studni, co świadczyło o zenitalnym położeniu Słońca. W tym samym czasie w Aleksandrii Słońce było odchylone od zenitu o 7°12', czyli 1/50 kąta pełnego.

Example: Eksperyment Eratostenesa polegał na obliczeniu obwodu Ziemi na podstawie różnicy kąta padania promieni słonecznych w dwóch odległych miejscach oraz odległości między nimi.