الجيوديسيا وحجم وشكل الأرض

أرض، بمتوسط ​​مسافة 92،955،820 ميل (149،597،890 كم) من الشمس ، هو الكوكب الثالث وواحد من أكثر الكواكب الفريدة في النظام الشمسي. إنه شكلت منذ حوالي 4.5 إلى 4.6 مليار سنة وهو الكوكب الوحيد المعروف للحفاظ على الحياة. ويرجع ذلك إلى عوامل مثل تكوينها الجوي وخصائصها الفيزيائية مثل وجود الماء على أكثر من 70.8٪ من الكوكب تسمح بالحياة.

الأرض هي أيضًا فريدة من نوعها لأنها أكبر الكواكب الأرضية (واحدة تحتوي على طبقة رقيقة من الصخور على على عكس تلك التي تتكون في الغالب من غازات مثل المشتري أو زحل) بناءً على كتلته وكثافته وقطره. الأرض هي خامس أكبر كوكب في العالم النظام الشمسي.

باعتبارها أكبر الكواكب الأرضية ، فإن الأرض لها كتلة تقدر بـ 5.9736 × 10²⁴ كلغ. حجمه هو أيضا أكبر هذه الكواكب في 108.321 × 10¹⁰كم³.

بالإضافة إلى ذلك ، الأرض هي الأكثر كثافة الكواكب الأرضية لأنها تتكون من قشرة وعباءة ولب. قشرة الأرض هي أنحف من هذه الطبقات بينما تشكل الوشاح 84 ٪ من حجم الأرض وتمتد 1800 ميل (2900 كم) تحت السطح. ولكن ما يجعل الأرض أكثر كثافة من هذه الكواكب هو جوهرها. إنه الكوكب الأرضي الوحيد الذي يحتوي على قلب خارجي سائل يحيط بنواة صلبة كثيفة. متوسط ​​كثافة الأرض 5515 × 10 كجم / م

تصنف الأرض على أنها أكبر الكواكب الأرضية بناءً على محيطها وقطرها أيضًا. عند خط الاستواء ، يبلغ محيط الأرض 24،901.55 ميل (40،075.16 كم). وهي أصغر قليلاً بين القطبين الشمالي والجنوبي عند 24،859.82 ميل (40،008 كم). يبلغ قطر الأرض عند القطبين 7899.80 ميل (12،713.5 كم) بينما يبلغ 7،926.28 ميل (12،756.1 كم) عند خط الاستواء. للمقارنة ، يبلغ قطر أكبر كوكب في النظام الشمسي للأرض ، المشتري ، 88،846 ميل (142،984 كم).

يختلف محيط الأرض وقطرها لأن شكلها مصنف على شكل كروي مائل أو بيضاوي الشكل ، بدلاً من المجال الحقيقي. هذا يعني أنه بدلاً من كونها ذات محيط متساوٍ في جميع المناطق ، يتم ضغط القطبين ، مما يؤدي إلى انتفاخ عند خط الاستواء ، وبالتالي محيطًا وقطرًا أكبر هناك.

يقاس الانتفاخ الاستوائي عند خط الاستواء على الأرض عند 26.5 ميلاً (42.72 كم) وينتج عن دوران الكوكب وجاذبيته. الجاذبية في حد ذاته يتسبب في تقلص الكواكب والأجرام السماوية الأخرى وتشكيل المجال. هذا لأنه يسحب كل كتلة جسم ما بالقرب من مركز الجاذبية (قلب الأرض في هذه الحالة) قدر الإمكان.

لأن الأرض تدور ، فإن هذا المجال مشوه بواسطة قوة الطرد المركزي. هذه هي القوة التي تجعل الأجسام تتحرك للخارج بعيدًا عن مركز الجاذبية. لذلك ، مع دوران الأرض ، تكون قوة الطرد المركزي أكبر عند خط الاستواء ، مما يؤدي إلى انتفاخ طفيف في الخارج ، مما يعطي تلك المنطقة محيطًا وقطرًا أكبر.

تلعب الطبوغرافيا المحلية أيضًا دورًا في شكل الأرض ، ولكن على نطاق عالمي ، دورها صغير جدًا. أكبر الاختلافات في التضاريس المحلية في جميع أنحاء العالم هي جبل ايفرست، ال أعلى نقطة فوق مستوى سطح البحر عند 29،035 قدمًا (8،850 م) ، وخندق ماريانا ، وهو أدنى نقطة تحت مستوى سطح البحر عند 35،840 قدمًا (10924 م). هذا الاختلاف هو فقط حوالي 12 ميلاً (19 كم) ، وهو أمر بسيط جدًا بشكل عام. إذا تم النظر في الانتفاخ الاستوائي ، فإن أعلى نقطة في العالم والمكان الأبعد عن مركز الأرض هو ذروة بركان تشيمبورازو في الإكوادور لأنه أعلى قمة هي الأقرب خط الاستواء. يبلغ ارتفاعه 20،561 قدمًا (6،267 م).

لضمان دراسة حجم الأرض وشكلها بدقة ، يتم استخدام الجيوديسيا ، فرع العلوم المسؤول عن قياس حجم الأرض وشكلها مع المسوحات والحسابات الرياضية.

على مدار التاريخ ، كانت الجيوديسيا فرعًا هامًا من العلوم حيث حاول العلماء والفلاسفة الأوائل تحديد شكل الأرض. أرسطو هو أول شخص ينسب إليه الفضل في محاولة حساب حجم الأرض وكان بالتالي جيوديسيًا مبكرًا. الفيلسوف اليوناني إراتوستينس تم اتباعه وكان قادرًا على تقدير محيط الأرض عند 25000 ميل ، وهو أعلى بقليل فقط من القياس المقبول اليوم.

من أجل دراسة الأرض واستخدام الجيوديسيا اليوم ، غالبًا ما يشير الباحثون إلى الشكل البيضاوي والجيودي و مسند. إن الشكل البيضاوي في هذا المجال هو نموذج رياضي نظري يظهر تمثيلًا سلسًا وبسيطًا لسطح الأرض. يتم استخدامه لقياس المسافات على السطح دون الحاجة إلى حساب أشياء مثل تغيرات الارتفاع والتشكيلات الأرضية. لحساب واقع سطح الأرض ، يستخدم علماء الأرض الجيود الذي هو شكل تم إنشاؤه باستخدام متوسط ​​مستوى سطح البحر ونتيجة لذلك يأخذ تغييرات الارتفاع في الاعتبار.

أساس كل عمل جيوديسي اليوم هو المسند. هذه هي مجموعات من البيانات التي تعمل كنقاط مرجعية لأعمال المسح العالمية. في الجيوديسيا ، هناك نوعان رئيسيان يستخدمان للنقل والملاحة في الولايات المتحدة ويشكلان جزءًا من النظام المرجعي المكاني الوطني.

اليوم ، التكنولوجيا مثل الأقمار الصناعية و أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS) تسمح للجيوديسيين والعلماء الآخرين بإجراء قياسات دقيقة للغاية لسطح الأرض. في الواقع ، إنها دقيقة للغاية ، ويمكن أن تسمح الجيوديسيا بالتنقل في جميع أنحاء العالم ولكنها تسمح أيضًا للباحثين بقياس صغير التغيرات في سطح الأرض وصولاً إلى مستوى السنتيمتر للحصول على أدق القياسات لحجم الأرض و شكل.