Vsi vedo, da ima planet Zemlja okrogle oblike. Toda malo ljudi lahko reče, kakšna je velikost planeta. Kolikšen je obseg zemlje vzdolž ekvatorialne črte ali poldnevnika? Kolikšen je premer Zemlje? Na ta vprašanja bomo poskušali odgovoriti čim bolj podrobno.
Najprej si poglejmo osnovne pojme, ki jih bomo srečali pri odgovoru na vprašanje o obsegu Zemlje.
Kako se imenuje ekvator? To je krožnica, ki obkroža planet in poteka skozi njegovo središče. Ekvator je pravokoten na os zemeljsko vrtenje. Enako je oddaljen od enega in drugega pola. Ekvator deli planet na dve polobli, imenovani severno in južno. Ima veliko vlogo pri določanju podnebnih pasov na planetu. Bližje kot je ekvator, bolj vroče je podnebje, saj ta območja prejmejo več sončne svetlobe.
Kaj so meridiani? To so črte, ki delijo celotno zemeljsko oblo. Skupaj jih je 360, kar pomeni, da je vsak ulomek med njimi enak eni stopinji. Poldnevniki potekajo skozi poli planeta. Štejejo po meridianih zemljepisna dolžina. Odštevanje se začne od začetnega poldnevnika, ki ga imenujemo tudi greenwiški poldnevnik, saj poteka skozi Greenwiški observatorij v Angliji. Dolžina se imenuje vzhodna ali zahodna, odvisno od smeri, v kateri se šteje.
V starih časih
Obseg Zemlje je bil prvič izmerjen v Stara Grčija. To je bil matematik Eratosten iz mesta Siena. Takrat se je že vedelo da ima planet sferično obliko. Eratosten je opazoval Sonce in opazil, da se je svetilo ob istem času dneva, opazovano iz Syene, nahajalo točno v zenitu, v Aleksandriji pa je imelo kot odklona.
Te meritve je izvedel Eratosten na dan solsticija v poletno obdobje. Znanstvenik je izmeril kot in ugotovil, da je njegova vrednost 1/50 celotnega kroga, kar je enako 360 stopinjam. Ker poznamo tetivo kota ene stopinje, jo je treba pomnožiti s 360. Nato je Eratosten za dolžino tetive vzel interval med dvema mestoma (Sieno in Aleksandrijo), domneval, da sta na istem poldnevniku, naredil izračune in poimenoval številko 252 tisoč stadijev. Ta številka je pomenila obseg Zemlje.
Za tisti čas take meritvešteli za točne, ker ni bilo načinov za natančnejše merjenje obsega Zemlje. Sodobni znanstveniki priznavajo, da se je vrednost, ki jo je izračunal Eratosten, izkazala za precej natančno, kljub dejstvu, da:
- ti dve mesti - Siena in Aleksandrija se ne nahajata na istem poldnevniku;
- starodavni znanstvenik je številko dobil na podlagi dni potovanja kamel, vendar niso hodile v popolnoma ravni liniji;
- ni znano, kateri instrument je znanstvenik uporabljal za merjenje kotov;
- ni jasno, čemu je bil enak oder, ki ga je uporabljal Eratosten.
Vendar pa znanstveniki še vedno ohranjajo mnenje o točnosti in edinstvenosti metode Eratostena, ki je prvi izmeril premer Zemlje.
V srednjem veku
V 17. stoletju je nizozemski znanstvenik Sibelius izumil metodo za izračun razdalj z uporabo teodolitov. To so posebni instrumenti za merjenje kotov, ki se uporablja v geodeziji. Sibeliusova metoda se je imenovala triangulacija; obsegala je konstruiranje trikotnikov in merjenje njihovih osnov.
Triangulacija se izvaja še danes. Znanstveniki so celotno površino sveta konvencionalno razdelili na trikotna območja.
ruske študije
K vprašanju merjenja dolžine ekvatorja so prispevali tudi znanstveniki iz Rusije v 19. stoletju. Raziskava je bila izvedena na observatoriju Pulkovo. Proces je vodil V. I Struve.
Če je prej Zemlja veljala za žogo popolna oblika, nato so se pozneje nakopičila dejstva, po katerih sila gravitacija zmanjšala od ekvatorja do polov. Znanstveniki so poskušali razložiti ta pojav. Teorij je bilo več. Najbolj priljubljena med njimi je bila teorija o stiskanju Zemlje z obeh polov.
Če želite preveriti veljavnost hipoteze, Francoska akademija leta 1735 in 1736 organiziral ekspedicije. Posledično so znanstveniki izmerili dolžino ekvatorialnih in polarnih stopinj na dveh točkah na svetu - v Peruju in na Laponskem. Izkazalo se je, da ima stopinja na ekvatorju krajšo dolžino. Tako je bilo ugotovljeno, da je polarni obseg Zemlje za 21,4 kilometra manjši od obsega ekvatorja.
Danes je po brezhibnih in natančnih raziskavah ugotovljeno, da je obseg Zemlje na ekvatorju 40075,7 km, vzdolž poldnevnika pa 40008,55 km.
Znano je tudi, da:
- Velika pol os Zemlje (polmer planeta na ekvatorju) je 6378245 metrov;
- polarni radij, to je mala pol os, je 6356863 metrov.
Znanstveniki so izračunali površino Zemlje in določil številko 510 milijonov kvadratnih metrov. km. Zemljišče zavzema 29 % tega območja. Prostornina modrega planeta je 1083 milijard kubičnih metrov. km. Masa planeta je določena s številko 6x10^21 ton. Delež vode v tej vrednosti je 7 %.
Video
Poglej zanimiv poskus, ki prikazuje, kako je Eratosten lahko izračunal obseg Zemlje.
Ekvator je namišljena krožnica, ki obkroža celotno zemeljsko oblo in poteka skozi središče Zemlje.
Črta ekvatorja je pravokotna na os vrtenja našega planeta in se nahaja na enaka razdalja z obeh polov.
Ekvator: kaj je to in zakaj je potreben?
Ekvator je torej namišljena črta. Zakaj so si resni znanstveniki morali zamisliti nekaj črt, ki obrisujejo Zemljo? Kajti ekvator, tako kot meridiani, vzporedniki in druge ločnice planeta, ki obstajajo le v domišljiji in na papirju, omogočajo izračune, navigacijo v morju, na kopnem in v zraku, določajo lokacijo razne predmete itd.
Ekvator deli Zemljo na sever in južna polobla in služi kot izhodišče geografska širina: Zemljepisna širina ekvatorja je 0 stopinj. Pomaga vam pri navigaciji podnebne cone planeti. Največ jih prejme ekvatorialni del Zemlje veliko število sončni žarki. V skladu s tem dlje ko so ozemlja od ekvatorialne črte in bližje polom, manj sonca dobijo.
Ekvatorialno območje je večno poletje, kjer je zrak vedno vroč in zelo vlažen zaradi nenehnega izhlapevanja. Na ekvatorju je dan vedno enak noči. Sonce je v zenitu - sije navpično navzdol - samo na ekvatorju in le dvakrat letno (na tiste dneve, ko se na večini geografskih območij Zemlje zgodi enakonočje).
Ekvator poteka skozi 14 držav. Mesta, ki se nahajajo neposredno na črti: Macapa (Brazilija), Quito (Ekvador), Nakuru in Kisumu (Kenija), Pontinac (otok Kalimanta, Indonezija), Mbandaka (Republika Kongo), Kampala (glavno mesto Ugande).
Dolžina ekvatorja
Ekvator je najdaljši vzporednik z Zemljo. Njegova dolžina je 40,075 km. Prvi, ki mu je uspelo približno izračunati obseg ekvatorja, je bil Eratosten, starogrški astronom in matematik. Da bi to naredil, izmeril čas, v katerem sončni žarki dosegel dno globok vodnjak. To mu je pomagalo izračunati dolžino polmera Zemlje in s tem ekvatorja po formuli za obseg.
Vedeti je treba, da Zemlja ni popoln krog, zato je njen polmer različne dele malo drugačen. Na primer, polmer na ekvatorju je 6378,25 km, polmer na polih pa 6356,86 km. Zato je za reševanje problemov izračuna dolžine ekvatorja polmer vzet enak 6371 km.
Dolžina ekvatorja je ena ključnih metričnih značilnosti našega planeta. Uporablja se za izračune ne le v geografiji in geodeziji, ampak tudi v astronomiji in astrologiji.
A. Sokolovski
Geometrija (starogrško: Geo - »zemlja«, -Metron »dimenzija«) prvotni pomen besede je bil - merjenje Zemlje. Danes ima geometrija več širok pomen: Je veja matematike, ki se ukvarja z vprašanji oblike, velikosti, relativnega položaja v prostoru in lastnosti prostora. Geometrija se je kot disciplina pojavila neodvisno v številnih zgodnjih kulturah praktično znanje, ki se nanaša na dolžino, površino, prostornino, z elementi formalne matematične znanosti.
Sodobne enote za dolžino
Sodobne merske enote, povezane z velikostjo našega planeta.
Merilnik
Merilnik je bil prvotno zasnovan tako, da predstavlja eno desetmilijontko (1/10.000000) kvadranta, razdalje med ekvatorjem in severnim polom. Z drugimi besedami, meter je bil definiran kot 1/10,000000 razdalje od zemeljskega ekvatorja do Severni pol merjeno vzdolž površine oboda (elipsoida) Zemlje skozi zemljepisno dolžino Pariza.
Z uporabo te vrednosti je krog idealen okrogla zemlja mora biti natanko 40.000.000 metrov (ali 40.000 km). Toda od oblike Globus ni idealen krog, ampak bolj podoben elipsoidu, potem je danes uradni obseg Zemlje vzdolž zemljepisne dolžine 40.007,86 km.
Navtična milja
Navtična milja je osnova obsega planeta Zemlje. Če zemeljski obseg razdelite na 360 stopinj in nato vsako stopinjo delite s 60 minutami, dobite 21.600 ločnih minut.
1 navtična milja je definirana kot 1 ločna minuta (obseg Zemlje). To mersko enoto uporabljajo vse države za zračni in pomorski promet. Z uporabo 40.007,86 km glede na uradni obseg našega planeta dobimo vrednost morskih milj v kilometrih: 1.852 km (40.007,86 / 21600)
Starodavne merske enote kažejo, da so naši predniki lahko izmerili velikost našega planeta s popolno natančnostjo ...
Merjenje zemeljskega obsega
Tukaj je preprost način za merjenje obsega (in premera) Zemlje, ki je bil najverjetneje uporabljen stari astronomi.
Ta metoda temelji na razumevanju, da je tudi Zemlja, tako kot Sonce in Luna, okrogle oblike in da so zvezde zelo oddaljene od našega planeta (z izjemo Sonca) in krožijo okoli določene točke nad planetom. severno obzorje (severni pol).
Fotografije z dolgo osvetlitvijo prikazujejo navidezno gibanje zvezd okoli severnega tečaja.
Postopek merjenja je treba izvajati na mestih z dobro vidljivostjo neba, na primer v puščavskih območjih, stran od naseljenih območij.
Neke noči sta se dva astronoma na dveh različnih mestih (A in B) ločila znana razdalja(tako da bo enostavno izmeriti obseg Zemlje, če poznamo razdaljo med točkami, ki se nahajajo na stotine kilometrov druga od druge), bodo izmerili kot nad obzorjem (z uporabo astrolaba z navpično črto, ki daje navpično črto) določeno zvezdo na njeno lokacijo na nočnem nebu nad obzorjem.
Idealna izbira bi bila Zvezda, ki je blizu nebesne osi severnega pola (kar označuje središče rotacijske osi Zemlje). Te dni bo Severnica najboljša izbira, pred tisočletji pa zaradi precesije (vrtenja Zemljine osi) Severnica ni bila v območju severnega tečaja (glej sliko spodaj).
Precesija je rotacija Zemljine osi v obdobju 26.000 let.
Kljub temu, da se Severnica nahaja znotraj severnega pola v polkrogu nebesna krogla, ni bilo vedno tako. Zemljina rotacijska os je v 26.000 letih podvržena počasnemu nihanju, znanemu kot precesija, okoli pravokotnice na njeno orbito okoli Sonca, zaradi česar se položaj nebesnega rotacijskega pola, okoli katerega se gibljejo vse zvezde, nenehno spreminja. Približno v času grškega pesnika Homerja je bila zvezda Kochab zvezda severnega tečaja. Pred njo je bila severnica zvezda Thuban, ki je bila skoraj točno na polu leta 2700 pr. Zasedala je boljši, skoraj idealen položaj kot zvezda Kochab do okoli leta 1900 pr. n. št., zato je bila Severnica med časi starodavni Egipčani. Druge svetle zvezde, vključno z Alderaminom, so bile nekoč polarne zvezde in bodo spet v daljni prihodnosti. Zvezda, ki je trenutno najbližje Južni pol je Sigma Octantis, ki je komaj vidna s prostim očesom in leži 1º3′ od pola (čeprav je bila bližje, na 45′ pred samo stoletjem). [Enciklopedija znanosti]
Skrbno opazovanje nočnega neba vam bo omogočilo izbiro svetla zvezda z najprimernejšimi parametri za primerjavo lokacije zvezde z izmerjenimi parametri iste zvezde z druge lokacije.
Kliknite za povečavo
Na primer, leta 2600 pr. (glej sliko zgoraj) v Egiptu blizu planote Giza, ko se bosta zvezdi Mizar in Kochab (ki vsako noč krožita okoli severnega tečaja) poravnali z navpična črta(označeno z navpično črto), bi bila zvezda Mizar (lahka za merjenje višine) idealna zvezda za primerjavo njene višine različne točke(A in B).
Ker so zvezde notri prostora so predaleč od Zemlje, lahko z uporabo paralaksnega učinka, če poznate razdaljo med točkama opazovanja D (bazo) in kotom premika α v radianih, določite razdaljo do predmeta:
za majhne kote:
učinek paralakse: (premik ali razlika v navidezni legi predmeta, obravnavanega z dveh različnih točk gledanja), edini vzrok za spremembo izmerjenega kota severnica je ukrivljenost zemeljskega oboda.
Kotni premer Lune in Sonca je skoraj enak: 0,5 stopinje.
Naš stari astronomi/ Duhovniki, duhovniki / so lahko izmerili položaj severnice z natančnostjo 1 stopinje. Z uporabo takšnega merilnika kota (astrolaba), umerjenega v stopinjah, je lahko dobil dokaj natančne rezultate (morda z 0,25-odstotno stopnjo natančnosti).
Če bi eden od naših astronomov opravil to meritev z lokacije na točki (A) blizu Gize (30 0 C), bi se morala zvezda Mizar pojaviti približno 41 stopinj nad lokalni horizont. Če bi se drugi astronom nahajal 120 navtičnih milj južno od *točke (A) (*merjeno v starodavnih enotah dolžine, seveda), bi opazil, da je višina istega predmeta (zvezde) 39 stopinj (2 stopinji nižje, kot višina, izmerjena na lokaciji).
Ta 2 preproste meritve starodavni astronomi bi omogočili izračun obsega Zemlje z dokaj visoko natančnostjo:
(360/2) * 120 navtičnih milj = 21600 navtičnih milj, iz česar lahko ocenimo premer Zemlje kot: 21600 navtičnih milj / (22/7) (staroegipčanske ocene Pi) = = 6873 navtičnih milj = 12728 km
Opomba: sodobni in točni podatki: Obseg Zemlje med severnim in južnim polom:
21.602,6 navtičnih milj = 24.859,82 milj (40.008 km) Premer Zemlje na ekvatorju: 6.887,7 navtičnih milj = 7.926,28 km (12.756,1 km)
