Visi žino, kad planeta Žemė apvalios formos. Tačiau nedaugelis gali pasakyti, kokio dydžio yra planeta. Koks yra žemės perimetras išilgai pusiaujo linijos arba dienovidinio? Koks yra Žemės skersmuo? Į šiuos klausimus pasistengsime atsakyti kuo išsamiau.
Pirmiausia pažvelkime į pagrindines sąvokas, su kuriuo susidursime atsakydami į klausimą apie Žemės perimetrą.
Kaip vadinamas ekvatorius? Tai apskrita linija, juosianti planetą ir einanti per jos centrą. Ekvatorius yra statmenas ašiai žemės sukimasis. Jis vienodai nutolęs nuo vieno ir nuo kito poliaus. Pusiaujas padalija planetą į du pusrutulius, vadinamus šiauriniu ir pietiniu. Jis vaidina svarbų vaidmenį nustatant planetos klimato zonas. Kuo arčiau pusiaujo, tuo karštesnis klimatas, nes šios vietovės gauna daugiau saulės šviesos.
Kas yra meridianai? Tai linijos, dalijančios visą Žemės rutulį. Jų yra 360, tai yra, kiekviena dalis tarp jų yra lygi vienam laipsniui. Meridianai eina per planetos ašigalius. Jie skaičiuojami pagal meridianus geografinė ilguma. Skaičiavimas prasideda nuo pagrindinio dienovidinio, kuris dar vadinamas Grinvičo dienovidiniu, nes eina per Grinvičo observatoriją Anglijoje. Ilguma vadinama rytine arba vakarine, priklausomai nuo krypties, kuria skaičiuojama.
Senovėje
Pirmą kartą buvo išmatuotas Žemės perimetras Senovės Graikija. Tai buvo matematikas Eratostenas iš Sienos miesto. Tuo metu tai jau buvo žinoma kad planeta turi sferinę formą. Eratostenas stebėjo Saulę ir pastebėjo, kad šviesulys tuo pačiu paros metu, stebimas iš Syene, buvo tiksliai zenite, tačiau Aleksandrijoje jis turėjo nukrypimo kampą.
Šiuos matavimus Eratostenas atliko saulėgrįžos dieną vasaros laikotarpis. Mokslininkas išmatavo kampą ir nustatė, kad jo reikšmė yra 1/50 viso apskritimo, lygi 360 laipsnių. Žinant vieno laipsnio kampo stygą, ją reikia padauginti iš 360. Tada Eratostenas stygos ilgį paėmė intervalą tarp dviejų miestų (Senos ir Aleksandrijos), padarė prielaidą, kad jie yra tame pačiame dienovidiniame, atliko skaičiavimus ir pavadino skaičių 252 tūkstančius stadionų. Šis skaičius reiškė Žemės perimetrą.
Tam laikui tokie išmatavimai buvo laikomi tiksliais, nes nebuvo būdų tiksliau išmatuoti Žemės perimetrą. Šiuolaikiniai mokslininkai pripažįsta, kad Eratosteno apskaičiuota vertė pasirodė gana tiksli, nepaisant to, kad:
- šie du miestai – Siena ir Aleksandrija yra ne tame pačiame dienovidiniame;
- senovės mokslininkas figūrą gavo remdamasis kupranugarių kelionių dienomis, tačiau jie nevaikščiojo visiškai tiesia linija;
- nežinoma, kokiu instrumentu mokslininkas matavo kampus;
- neaišku, kam prilygo Eratosteno naudota scena.
Tačiau mokslininkai vis dar laikosi nuomonės apie Eratosteno, kuris pirmą kartą išmatavo Žemės skersmenį, metodo tikslumą ir unikalumą.
Viduramžiais
XVII amžiuje olandų mokslininkas, vardu Sibelijus, išrado metodą atstumams apskaičiuoti naudojant teodolitus. Tai specialūs prietaisai kampams matuoti, naudojamas geodezijoje. Sibelijaus metodas buvo vadinamas trikampiu, kurį sudaro trikampių konstravimas ir jų pagrindų matavimas.
Trianguliacija praktikuojama ir šiandien. Mokslininkai sutartinai padalijo visą Žemės rutulio paviršių į trikampius plotus.
rusų studijos
XIX amžiaus Rusijos mokslininkai taip pat prisidėjo prie pusiaujo ilgio matavimo klausimo. Tyrimai buvo atlikti Pulkovo observatorijoje. Procesui vadovavo V. I Struvė.
Jei anksčiau Žemė buvo laikoma rutuliu tobula forma, vėliau kaupėsi faktai, pagal kuriuos jėga gravitacija sumažėjo nuo pusiaujo iki ašigalių. Mokslininkai bandė paaiškinti šį reiškinį. Buvo kelios teorijos. Populiariausia iš jų buvo laikoma teorija apie Žemės susispaudimą iš abiejų ašigalių.
Norėdami patikrinti hipotezės pagrįstumą, Prancūzų akademija surengė ekspedicijas 1735 ir 1736 m. Dėl to mokslininkai dviejuose Žemės rutulio taškuose – Peru ir Laplandijoje – išmatavo pusiaujo ir poliarinio laipsnio ilgį. Paaiškėjo, kad ties pusiauju laipsnis yra trumpesnis. Taigi buvo nustatyta, kad Žemės poliarinis perimetras yra 21,4 kilometro mažesnis už pusiaujo perimetrą.
Šiais laikais, atlikus be klaidų ir tikslius tyrimus, nustatyta, kad Žemės perimetras ties pusiauju yra 40075,7 km, o išilgai dienovidinio – 40008,55 km.
Taip pat žinoma, kad:
- Pusiau didžioji Žemės ašis (planetos spindulys ties pusiauju) yra 6378245 metrai;
- poliarinis spindulys, tai yra, pusiau mažoji ašis, yra 6356863 metrai.
Mokslininkai apskaičiavo Žemės paviršiaus plotą ir nustatė 510 milijonų kvadratinių metrų skaičių. km. Žemė užima 29% šio ploto. Mėlynosios planetos tūris yra 1083 milijardai kubinių metrų. km. Planetos masė nustatoma pagal figūrą 6x10^21 tona. Vandens dalis šioje vertėje yra 7%.
Vaizdo įrašas
Žiūrėk įdomus eksperimentas, rodantis, kaip Eratostenas sugebėjo apskaičiuoti Žemės perimetrą.
Pusiaujas yra įsivaizduojama apskritimo linija, kuri juosia visą Žemės rutulį ir eina per Žemės centrą.
Pusiaujo linija yra statmena mūsų planetos sukimosi ašiai ir yra ties vienodas atstumas iš abiejų polių.
Pusiaujas: kas tai yra ir kodėl to reikia?
Taigi, pusiaujas yra įsivaizduojama linija. Kodėl rimtiems mokslininkams reikėjo įsivaizduoti kai kurias linijas, nubrėžiančias Žemę? Kadangi pusiaujas, kaip ir dienovidiniai, lygiagretės ir kiti planetos dalikliai, kurie egzistuoja tik vaizduotėje ir popieriuje, leidžia atlikti skaičiavimus, naršyti jūroje, žemėje ir ore, nustatyti vietą įvairių objektų ir tt
Pusiaujas padalija Žemę į Šiaurės ir Pietų pusrutulis ir tarnauja kaip atskaitos taškas geografinė platuma: Pusiaujo platuma yra 0 laipsnių. Tai padeda jums naršyti klimato zonos planetos. Daugiausia gauna pusiaujo Žemės dalis didelis skaičius saulės spinduliai. Atitinkamai, kuo toliau nuo pusiaujo linijos yra teritorijos ir kuo arčiau ašigalių, mažiau saulės jie tai gauna.
Pusiaujo regionas – amžina vasara, kur dėl nuolatinio garavimo oras visada karštas ir labai drėgnas. Prie pusiaujo diena visada lygi nakčiai. Saulė yra savo zenite – šviečia vertikaliai žemyn – tik ties pusiauju ir tik du kartus per metus (tomis dienomis, kai lygiadieniai būna daugumoje geografinių Žemės zonų).
Pusiaujas eina per 14 šalių. Miestai, esantys tiesiai ant linijos: Makapa (Brazilija), Kitas (Ekvadoras), Nakuru ir Kisumu (Kenija), Pontinakas (Kalimantos sala, Indonezija), Mbandaka (Kongo Respublika), Kampala (Ugandos sostinė).
Pusiaujo ilgis
Pusiaujas yra ilgiausia lygiagretė Žemei. Jo ilgis – 40,075 km. Pirmasis, kuris sugebėjo apytiksliai apskaičiuoti pusiaujo mastą, buvo Eratostenas, senovės graikų astronomas ir matematikas. Norėdami tai padaryti, jis išmatavo laiką, per kurį saulės spinduliai pasiekė dugną gilus šulinys. Tai padėjo jam apskaičiuoti Žemės spindulio ilgį ir atitinkamai pusiaują dėl apskritimo formulės.
Reikėtų pažymėti, kad Žemė nėra tobulas apskritimas, todėl jos spindulys yra skirtingos dalysšiek tiek kitaip. Pavyzdžiui, spindulys ties pusiauju yra 6378,25 km, o ašigalių – 6356,86 km. Todėl, norint išspręsti pusiaujo ilgio skaičiavimo uždavinius, spindulys yra lygus 6371 km.
Pusiaujo ilgis yra viena iš pagrindinių mūsų planetos metrinių charakteristikų. Jis naudojamas skaičiavimams ne tik geografijoje ir geodezijoje, bet ir astronomijoje bei astrologijoje.
A. Sokolovskis
Geometrija (senovės graikų: Geo - „žemė“, -metronas „matmuo“) pradinė žodžio reikšmė buvo - Žemės matavimas. Šiandien geometrija turi daugiau plačią reikšmę: Tai matematikos šaka, nagrinėjanti formos, dydžio, santykinės padėties erdvėje ir erdvės savybių klausimus. Geometrija atsirado savarankiškai daugelyje ankstyvųjų kultūrų kaip disciplina praktinių žinių, susijęs su ilgiu, plotu, tūriu, su formaliojo matematinio mokslo elementais.
Šiuolaikiniai ilgio vienetai
Šiuolaikiniai matavimo vienetai, susiję su mūsų planetos dydžiu.
Metras
Iš pradžių matuoklis buvo sukurtas taip, kad būtų viena dešimtoji milijoninė dalis (1/10,000000) kvadranto, atstumo tarp pusiaujo ir Šiaurės ašigalio. Kitaip tariant, metras buvo apibrėžtas kaip 1/10 000 000 atstumo nuo Žemės pusiaujo iki Šiaurės ašigalis matuojamas išilgai Žemės perimetro (elipsoido) paviršiaus per Paryžiaus ilgumą.
Naudojant šią vertę, apskritimas yra idealus apvali žemė turi būti tiksliai 40 000 000 metrų (arba 40 000 km). Bet nuo formos Gaublys ne idealus apskritimas, o labiau panašus į elipsoidą, tai šiandien oficialus Žemės perimetras pagal ilgumos liniją yra 40 007,86 km.
Jūrinė mylia
Jūrmylė yra Žemės planetos perimetro pagrindas. Jei padalinsite Žemės perimetrą į 360 laipsnių ir kiekvieną laipsnį padalinsite iš 60 minučių, gausite 21 600 lanko minučių.
1 jūrmylė apibrėžiama kaip 1 lanko minutė (Žemės perimetras). Šį matavimo vienetą naudoja visos šalys oro ir jūrų transportui. Naudodami 40 007,86 km pagal oficialų mūsų planetos perimetrą, gauname vertę jūrmylių kilometrais: 1 852 km (40 007,86 / 21 600)
Senovės matavimo vienetai rodo, kad mūsų protėviai sugebėjo išmatuoti mūsų planetos dydį tobulu tikslumu...
Žemės apskritimo matavimas
Štai paprastas būdas išmatuoti greičiausiai naudotos Žemės perimetrą (ir skersmenį). senovės astronomai.
Šis metodas pagrįstas supratimu, kad Žemė, kaip ir Saulė bei Mėnulis, taip pat yra apvalios formos ir kad žvaigždės yra labai toli nuo mūsų planetos (išskyrus Saulę) ir sukasi aplink tam tikrą tašką virš šiaurinis horizontas (Šiaurės ašigalis).
Ilgos ekspozicijos nuotraukos rodo akivaizdų žvaigždžių judėjimą aplink šiaurės ašigalį.
Matavimo procesas turėtų būti atliekamas vietose, kuriose gerai matomas dangus, pavyzdžiui, dykumose, toliau nuo apgyvendintų vietovių.
Vieną naktį 2 astronomai dviejose skirtingose vietose (A ir B), išsiskyrė žinomas atstumas(todėl bus nesunku išmatuoti Žemės perimetrą žinant atstumą tarp taškų, esančių šimtus kilometrų vienas nuo kito), jie išmatuos kampą virš horizonto (naudodami astrolabiją su svambalu, nurodančia vertikalią liniją). tam tikros žvaigždės vietą naktiniame danguje virš horizonto.
Idealus pasirinkimas būtų Žvaigždė, kuris yra arti Šiaurės ašigalio dangaus ašies (nurodantis Žemės sukimosi ašies centrą). Šiomis dienomis bus Šiaurės žvaigždė geriausias pasirinkimas Tačiau prieš tūkstančius metų dėl precesijos (Žemės ašies sukimosi) Šiaurinė žvaigždė nebuvo Šiaurės ašigalio srityje (žr. paveikslėlį žemiau).
Precesija – tai Žemės ašies sukimasis per 26 000 metų laikotarpį.
Nepaisant to, kad Šiaurinė žvaigždė yra šiaurės ašigalyje per pusę apskritimo dangaus sfera, taip buvo ne visada. Žemės sukimosi ašyje per 26 000 metų vyksta lėtas virpesys, vadinamas precesija, statmenai jos orbitai aplink Saulę, todėl dangaus sukimosi ašigalio, aplink kurį juda visos žvaigždės, padėtis nuolat keičiasi. Maždaug graikų poeto Homero laikais žvaigždė Kochabas buvo šiaurės ašigalio žvaigždė. Prieš tai šiaurės ašigalio žvaigždė buvo žvaigždė Thuban, kuri buvo beveik tiksliai ašigalyje 2700 m. pr. Kr. Iki maždaug 1900 m. pr. Kr. ji užėmė geresnę, beveik idealią padėtį nei žvaigždė Kochabas, todėl buvo Šiaurės žvaigždė laikais senovės egiptiečiai. Kitos ryškios žvaigždės, įskaitant Alderaminą, kadaise buvo poliarinės žvaigždės ir bus tolimoje ateityje. Žvaigždė, kuri šiuo metu yra arčiausiai Pietų ašigalis yra Sigma Octantis, kuri vos matoma plika akimi ir yra 1º3′ atstumu nuo ašigalio (nors vos prieš šimtmetį buvo arčiau, 45′). [Mokslo enciklopedija]
Kruopštus naktinio dangaus stebėjimas leis pasirinkti ryški žvaigždė su tinkamiausiais parametrais, kad būtų galima palyginti žvaigždės vietą su išmatuotais tos pačios žvaigždės parametrais iš kitos vietos.
Spustelėkite norėdami padidinti
Pavyzdžiui, 2600 m.pr.Kr. (žr. paveikslėlį aukščiau) Egipte prie Gizos plokščiakalnio, kai žvaigždės Mizar ir Kochab (kurios kiekvieną naktį skrieja aplink Šiaurės ašigalį) susilygiuos su vertikali linija(pažymėta svambalu), žvaigždė Mizar (lengva išmatuoti aukštį) būtų ideali žvaigždė palyginti savo ūgį skirtingus taškus(A ir B).
Kadangi žvaigždės yra erdvė yra per toli nuo Žemės, naudodamiesi paralakso efektu, žinodami atstumą tarp stebėjimo taškų D (bazės) ir poslinkio kampą α radianais, galite nustatyti atstumą iki objekto:
mažiems kampams:
paralakso efektas: (objekto matomos padėties poslinkis arba skirtumas, žiūrint iš dviejų skirtingų žiūrėjimo taškų), vienintelė išmatuoto kampo pasikeitimo priežastis šiaurės žvaigždė yra Žemės apskritimo kreivumas.
Mėnulio ir Saulės kampinis skersmuo beveik vienodas: 0,5 laipsnio.
Mūsų senovės astronomai/ Kunigai, kunigai / galėjo išmatuoti šiaurinės žvaigždės padėtį 1 laipsnio tikslumu. Naudodamas tokį kampo matavimo prietaisą (astrolabiją), kalibruotą laipsniais, jis galėjo gauti gana tikslius rezultatus (galbūt su 0,25% tikslumu).
Jei vienas iš mūsų astronomų atliko šį matavimą taške (A) netoli Gizos (30 0 C), žvaigždė Mizar turėjo pasirodyti apie 41 laipsnį aukščiau. vietinis horizontas. Jei antrasis astronomas būtų 120 jūrmylių į pietus nuo *taško (A) (*, žinoma, matuojamas senoviniais ilgio vienetais), jis pastebėtų, kad to paties objekto (žvaigždės) aukštis yra 39 laipsniais (2 laipsniais mažesnis, nei toje vietoje išmatuotas aukštis).
Šios 2 paprasti matavimai būtų leidę senovės astronomams gana dideliu tikslumu apskaičiuoti Žemės perimetrą:
(360/2) * 120 jūrmylių = 21 600 jūrmylių, iš kurių Žemės skersmuo gali būti apskaičiuotas taip: 21 600 jūrmylių / (22/7) (senovės Egipto Pi vertinimais) = 6873 jūrmylės = 12728 km
Pastaba: modernūs ir tikslūs duomenys: Žemės perimetras tarp Šiaurės ir Pietų ašigalių:
21 602,6 jūrmylės = 24 859,82 mylios (40 008 km) Žemės skersmuo ties pusiauju: 6 887,7 jūrmylės = 7 926,28 km (12 756,1 km)
