Почему Земля сплюснута у полюсов

Почему Земля сплюснута у полюсов?

Наша планета не идеально круглая.​ Форма Земли – это результат действия различных сил, главная из которых – вращение. Из-за него возникает центробежная сила, которая максимальна на экваторе и стремится «растянуть» планету в этой области.​ В результате Земля оказывается немного сплюснутой у полюсов и выпуклой на экваторе.​

Вращение Земли

Ключевую роль в формировании сплюснутой формы Земли играет ее вращение вокруг своей оси.​ Представьте себе, что вы быстро раскручиваете мокрое тесто для пиццы ‒ оно начнет растягиваться от центра к краям.​ Аналогичный процесс, хотя и в гораздо меньших масштабах, происходит и с нашей планетой.​

Вращение Земли создает центробежную силу, которая стремится отбросить вещество от оси вращения. Эта сила наиболее ощутима на экваторе, где скорость вращения максимальна (около 1670 км/ч), и минимальна на полюсах, где она равна нулю.​

Под действием центробежной силы земное вещество на экваторе испытывает тенденцию к «выпиранию», что и приводит к образованию выпуклости в этой области.​ В то же время, на полюсах, где центробежная сила практически отсутствует, происходит «сплющивание».​ Именно поэтому диаметр Земли на экваторе на 43 километра больше, чем диаметр, измеренный между полюсами.​

Геоид ‒ реальная форма Земли

Хотя вращение Земли и объясняет сплюснутость у полюсов, реальная форма нашей планеты гораздо сложнее простого сплюснутого шара.​ Из-за неравномерного распределения массы (горы, океаны, разные плотности пород в недрах) гравитационное поле Земли неоднородно.​

Для более точного описания формы Земли используется понятие «геоид».​ Геоид ⎯ это воображаемая поверхность, совпадающая со средним уровнем Мирового океана, мысленно продолженная под материками.​ Эта поверхность перпендикулярна направлению силы тяжести в каждой точке.​

Важно понимать, что геоид не является идеально гладкой поверхностью. Он имеет «впадины» и «бугры», обусловленные вариациями гравитационного поля.​ Например, в районах с высокой плотностью горных пород геоид слегка приподнимается, а в районах с низкой плотностью, наоборот, опускается.​

Геоид ⎯ это наиболее точная модель формы Земли, используемая в геодезии, картографии и других науках.​ Она помогает учитывать гравитационные аномалии при высокоточных измерениях на поверхности планеты.​

Влияние гравитации

Гравитация играет ключевую роль в формировании формы Земли.​ Она стремится придать планете форму шара, притягивая все ее части к центру масс.​ Однако, вращение Земли вносит свои коррективы, создавая центробежную силу, которая противодействует гравитации.

На экваторе, где центробежная сила максимальна, гравитация немного ослаблена. В результате вещество Земли в этой области оказывается слегка «отодвинутым» от центра, что способствует образованию экваториальной выпуклости.​ На полюсах же, где центробежная сила отсутствует, гравитация действует с максимальной силой, «прижимая» вещество к центру и создавая сплюснутость.​

Кроме того, неравномерное распределение массы внутри Земли также влияет на гравитационное поле и, следовательно, на форму планеты. Области с большей плотностью вещества (например, горные массивы) создают более сильное гравитационное притяжение, что может локально изменить форму геоида, создавая на нем «бугры».​ И наоборот, области с меньшей плотностью (например, океанические впадины) характеризуются более слабым притяжением и могут создавать «впадины» на геоиде.​

Эллипсоид вращения как приближение

Для многих практических целей, например, в геодезии и картографии, учитывать все тонкости формы Земли, определяемые геоидом, слишком сложно.​ Вместо этого используется более простая математическая модель – эллипсоид вращения.​

Эллипсоид вращения – это геометрическое тело, которое получается при вращении эллипса вокруг своей малой оси.​ Он хорошо аппроксимирует форму Земли, учитывая ее сплюснутость у полюсов и выпуклость на экваторе.​

Существуют разные модели земного эллипсоида, каждая из которых имеет свои параметры (длину большой и малой полуосей), наиболее точно отражающие форму Земли в конкретном регионе.​ Например, в России и странах СНГ долгое время использовался эллипсоид Красовского, а в настоящее время – эллипсоид ПЗ-90.

Важно понимать, что эллипсоид вращения – это всего лишь математическая абстракция, упрощенное представление о форме Земли.​ Он не учитывает всех неровностей геоида, однако позволяет проводить достаточно точные измерения и вычисления на земной поверхности.​