地球不是完美的球形,你知道为什么吗?

非凡的能源 2023-11-19 13:23:02

今天,我们从卫星照片中知道地球是圆的。虽然我们可能没有意识到,但这个想法是相对古老的。在哥伦布航行之前,地球是圆的这个想法可以追溯到古希腊时代。亚里士多德等学者认为地球是圆的。

虽然我们知道地球是圆的,但它并不是一个完美的球体。地球不是一个完美的球体,而是在某些点上更宽。有许多因素造成地球成为不规则的球体形状。它们包括离心力、重力和地质特征。

01 历史的认识

荷马(希腊作家,公元前850年)绘制的世界地图。

历史上许多人都研究过地球的形状,不同的文化对地球的形状有不同的看法。一些文化认为地球是一个平坦的矩形,而其他文化则认为地球是一个圆的形状。古埃及人认为地球是扁平的长方形。在美索不达米亚,人们普遍认为地球是圆的。在古希腊,毕达哥拉斯和亚里士多德等学者提出了地球可以有体积的观点。然而,古希腊人并不都认为地球是一个圆的球体。例如,柏拉图认为地球是立方体的。毕达哥拉斯学派和亚里士多德认为地球是一个球体。

在公元前6世纪,哲学家毕达哥拉斯观察到其他行星的形状是球形的,并相信地球也是一个球体。后来,在公元前4世纪,亚里士多德试图用地球的周长来测量地球的大小。地球形状的概念随着时间的推移而演变,今天,大多数人都同意地球是圆的。今天,我们可以从卫星图像上看到地球的圆形。

02 地球自转与扁球体形状

地球的旋转轴和绕太阳的位置

卫星图像和对地球引力场的测量告诉我们,地球不是一个完美的球体。相反,它是一个扁球体。扁球体是一种球体在两极处变平的形状。这种形状是地球自转的结果。由于地球绕着两极旋转,当地球旋转时,外层边缘的运动速度肯定比内部的任何东西都快。在这种旋转中,在边缘的东西总是移动得快一点。例如,想想风扇的外缘与内部部分相比必须移动多快。地球上向外的圆形力是离心力。离心力远离地轴向外移动。这与赤道处的重力方向正好相反。

03 引力

月球和太阳对地球施加的引力

当地球旋转时,引力使边缘向内,但物质自然想要出来。因此,在赤道有一点凸起。地球中部比顶部或底部厚0.3%。其他行星,如土星和木星,由于这种现象有一个更明显的中心凸起。

这里还有其他的引力在起作用。引力对每个物体的作用并不相同。物体的质量决定了物体的引力。更大的物体会有更大的引力。太阳太大了,它把地球拉进来,这就是地球和其他行星绕太阳运行的原因。月球对地球也有引力。

04 地质特征与构造运动

说明两个构造板块的碰撞如何导致一座山的形成

地质特征也造成了地球形状的不规则性。一个完美的球体不会像地球那样有山脉和海沟。地球上的山脉几乎高达地球表面30000英尺,还有深达36000英尺的海沟。最重要的是,地球的海平面是不规则的,海洋表面有丘和谷。所有这些地质特征扭曲了地球表面,使其不再是一个完美的球体。

形成地球表面的各种现象的结合也使地球表面不断变化。例如,海洋潮汐的变化会影响海洋和地壳。由于地壳板块的运动,地球表面的变化也是缓慢的,这可能导致地球表面的裂缝和大陆的分离。其他导致地球表面不规则的事件包括地震、火山爆发和流星撞击。

05 测量和地球的大地水准面形状

3D打印的地球模型,显示地形的山脉高度和海洋的深度。

海洋是一种特殊的地质特征,这使得将地球作为一个球体进行测量变得困难。为了更好地估计地球的形状,科学家们使用了一种叫做大地水准面的模型。这个模型使用地球的平均海平面作为参考点,把地球画成一个球体。然而,大地水准面也包括陆地区域。绘制基准线时没有考虑风、雨等环境因素。这条线出现在地球与引力垂直的任何地方。

测量员可以使用大地水准面模型进行测量,该模型结合了复杂的数学和陆地上的重力读数。大地水准面模型有助于创建地图,对精确定位和导航至关重要。

06 对卫星导航的影响

大地水准面是地球科学中称为大地测量学的一个有用的模型。这是一门使用大地水准面作为参考面来精确测量地球表面高度和深度的学科。大地测量学追踪地球随时间的变化。虽然地球看起来相对稳定,但几个世纪以来,陆地上升,海洋变化,整个大陆漂移。大地测量学使用大地水准面模型跟踪这些变化。

今天,科学家们在大地测量学中使用各种技术来跟踪地球的地理属性。其中一些技术包括甚长基线干涉测量(VLBI)的空间大地测量技术、卫星激光测距(SLR)、全球导航卫星系统(GNSS),如美国全球定位系统(GPS)和法国多普勒轨道和综合卫星无线电定位(DORIS)系统。卫星大地测量学使用卫星测量并获得地球表面的精确地图。卫星大地测量数据对导航和水文学、海洋学和地球物理学等领域都很有用。

07 总结

总的来说,各种各样的因素影响着地球的形状。离心力和地心引力的作用使地球的两极变平,中心有一个轻微的凸起。地质特征,如山脉、不断变化的海潮和板块构造,也直接改变了地球表面的样子。地球表面的地质变化造成了不规则,不像一个球体。要绘制地球表面,大地水准面模型很有帮助。随着科技的进步,我们可以拍摄更好的地球卫星照片,这让我们更好地了解我们的星球是什么样子的。虽然我们对地球的概念随着时间的推移而改变,但今天大多数人都同意地球是一个球体,即使这个球体并不完美。

资料来源:Why Isn't Earth Perfectly Round? - WorldAtlas

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