Как выглядит земля в реальности
Совсем не шар: какая форма у Земли
Приобретают такую форму и каменистые объекты, имеющие, по очень грубым оценкам, хотя бы 600 км в поперечнике и массу как минимум 0,01% от массы нашей планеты. Но дальше начинаются детали и тонкости.
Что влияет на форму небесного тела
Форму планеты Земля определяет несколько факторов. Во-первых, вращение шара Земли создает центробежную силу, причем на экваторе она выше, чем у полюсов. Из-за этой разницы планета оказывается чуть сплюснута и ее диаметр, проходящий через экватор, становится на 43 км больше. Если бы всю ее целиком покрывал бескрайний океан, то он образовывал бы чуть вытянутый эллипсоид, и эта фигура более точно соответствует действительной форме Земли. Но это только во-первых.
Масса распределена по поверхности нашей планеты не совсем равномерно. Как правило, литосферные плиты материков толще, чем океанические. Высокие горы и глубокие впадины, мощные рудные отложения – все это создает слабые аномалии, участки, в которых гравитационное поле оказывается чуть сильнее или слабее обычного. Гравитационные аномалии обнаруживают по их влиянию на высоту полета спутников, работающих на околоземной орбите. Например, два одинаковых зонда миссии GRACE облетали планету около 15 лет, проходя над каждым участком поверхности раз в месяц и с ювелирной точностью отслеживая расстояние друг до друга. Пролет над любой гравитационной аномалией вызывал небольшие изменения их положения, и собранные при этом данные позволили составить самую детальную карту гравитационного поля Земли и уточнить ее форму.
Так какая же форма у Земли на самом деле?
Такая поверхность называется геоидом — это и есть настоящая форма Земли: в отличие от ровного эллипсоида, его высота в каждом участке определяется точным балансом между центробежной силой и локальной гравитацией.
На фоне размеров всей планеты Земля даже самые крупные детали ее поверхности покажутся совсем крошечными. Например, для Бездны Челленджера (10,9 км ниже уровня моря) отклонение от среднего радиуса Земли составляет всего 0,17%, а для Джомолунгмы (8,8 км) – 0,14%. Тем более незаметны будут аномалии реальной формы Земли — геоида: от эллипса его поверхность отклоняется в пределах от –85 до 106 м. Поэтому 3D-модель, подготовленная учеными американского Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), усилена: аномалии на ней дополнительно выделены. Однако в остальном она полностью опирается на данные GRACE и наглядно демонстрирует непростую форму нашей в целом круглой планеты.
Какой формы Земля на самом деле
В июне 2010 года Европейское космическое агентство показало первые подробные геологические карты нашей планеты, также мир впервые увидел, какая форма у Земли на самом деле. Все это стало возможным благодаря исследовательскому спутнику GOCE, который запустили на орбиту в 2009 году.
Понятие геоида было введено в 1873 году немецким математиком Иоганном Листингом с целью характеристики формы Земли, ведь она не является сферической, а сплющенная с полюсов. За мнимую поверхность геоида было взято уровень океана в “состоянии покоя” и гипотетически продолжено его под поверхностью материков, в результате, ученые получили идеальную фигуру – эллипсоид. Эта, довольно гипотетическая фигура, и до сих пор используется в геодезии. Однако, в новейшие времена стало понятно, что гравитационное поле Земли не является однородным. Сначала, какие-то отклонения от эллипсоида считали местными гравитационными аномалиями, однако с развитием систем спутниковой навигации и глобального позиционирования (GPS) стало понятно, что “местные” аномалии носят планетарный характер! К примеру, приборы GPS на борту самолета или корабля во время движения показывают колебания высоты, хотя она реально неизменна. Это вызывается тем, что в программу навигационного спутника за точку отсчета была заложена гипотетическая поверхность эллипсоида с центром масс Земли, а усиление или ослабление силы притяжения, которое существует в реальности, и приводит к отклонению в показаниях приборов GPS. Более того, по разной интенсивности силы тяжести, предметы, свободно падают, отклоняются от классической перпендикулярной эллипсоида линии, однако, движутся по перпендикулярной траектории именно к поверхности геоида.
GOCE в своем инструментарии содержит сверхточный градиометр с тремя парами платиновых акселометров, которые способны зафиксировать малейшие колебания, вплоть до одной десятитриллионной доли гал (1 гал = 1 м / с2 – мера ускорения), В гравитационном поле Земли. Для картирования изменений силы тяжести, спутник вращается на экстремально низкой орбите – всего 254,9 км, проходя через опасные полярные области. На такой высоте сила трения разреженной атмосферы замедляет движение GOCE, поэтому для того чтобы поддержать скорость и не сойти с орбиты, в спутнике есть система ускорения – ионный двигатель, который время от времени выстреливает струей сжатого инертного газа ксенона.
Как оказалось, благодаря работе GOCE, геоид не только не имеет той идеальной формы эллипсоида, а вообще похож на “увядшее и сморщенное за зиму яблоко” со своими выступлениями и впадинами… Анализ данных показал, что гравитационное поле Земли имеет три огромных участка с повышенной силой притяжения: Северная Америка, Индия и Гималаи, а также Южный Тихий океан с Антарктидой. Самый высокий уровень гравитации установлен в северной части Индийского океана и на полуострове Индостан, где уровень поверхности океана более чем на 100 м ниже плоскости эллипсоида! Одновременно, существует и три участка со слабой гравитацией – это Северная Атлантика с Европой, Океания с Австралией и Южным Индийским океаном. Самый низкий уровень силы земного притяжения существует над Исландией и Папуа-Новой Гвинеей – уровень океанических вод здесь возвышается примерно на 80 м над плоскостью поверхности эллипсоида.
Результаты полученные зондом еще нужно проработать, однако уже сейчас становится ясно, что неоднородность гравитационного поля Земли играет едва ли не ключевую роль в циркуляции океанических течений, причем как горизонтальных, так и вертикальных. Ученые также надеются усовершенствовать существующие модели изменения климата будущего, ведь теперь они получили точный инструмент прогнозирования динамики льда в полярных районах. Кроме того, зная уровень океана, который обусловлен земной гравитацией, а не только приливами и отливами, возникающие под действием притяжения Луны, океанологам и экологам будет гораздо проще отслеживать его изменения. В целом эта миссия во многих аспектах поспособствует развитию науки о Земле, а также коммерчески окупится.
Так Земля круглая или плоская?
В конце сентября на РЕН-ТВ вышла отечественная передача «Самые шокирующие гипотезы», которая взбудоражила общественность.
Целых 45 минут на полном серьёзе специалисты, эксперты и даже целый бывший работник NASA доказывают зрителю, что планета Земля на самом деле плоская.
Если не верите, вот эта передача, наслаждайтесь:
Спросите любого школьника, какой формы наша планета. Среднестатистический ответ: шарообразная. А все почему?
– Да нас так в школе учат.
Хватит пудрить нам мозги! С легкой руки РЕН-ТВ всё больше людей начинают верить в плоскую Землю.
Фигура Земли
Любой ребенок скажет, что Земля круглая. Ну почти. Официально наша планета имеет форму геоида, то есть чуть сплющенный у полюсов шар.
Приверженцы революционной теории отрицают это. Среди них считается, что мы живем на плоском диске с загнутыми вверх краями, который сверху накрыт куполом. В центре диска расположен Северный полюс, а Южного как такового не существует. Это своеобразная ледяная стена, защищающая нас.
Ничего не напоминает?
В «Игре Престолов», например, мир тоже плоский. И границей служит огромная стена, за пределами которой живут одичалые, а правят балом белые ходоки. Кто знает, может, это не выдумка, а реальная история.
Почему мы ничего не знаем
Существует мнение, что нас, обычных людишек, NASA постоянно вводит в заблуждение.
В передаче «Самые шокирующие гипотезы» сам экс-сотрудник NASA Мэтью Бойлан утверждает, что Земля плоская и её настоящий облик можно увидеть на флаге ООН.
Он несколько лет рисовал голубую круглую планету и выдавал это за реальность. Так, по его мнению, ведомство существует лишь для пропаганды теории шарообразности планеты.
Единственный способ проверить – устроиться в ведомство.
Кривизна
Параметр кривизны придумали ученые. В действительности ни архитекторы, ни военные, ни проектировщики игнорируют тот факт, что планета шарообразная. При расчетах допускают, что Земля неподвижная и плоская. И все получается: снаряды падают куда следует, здания не разрушаются. Если мы живем на геоиде, то почему тогда этот факт не в счет?
На практике могу привести пример: город Чикаго виден через залив с расстояния в 140 км, что противоречит науке.
Будь Земля шаром, город бы опустился примерно на 1,5 км вниз относительно наблюдателя.
Проверьте сами
В мае 2017 года американец Дэррил Марбл смог просто и доступно доказать гипотезу плоскоземельцев во время полета в самолете.
Если Земля шарообразная, то судно должно лететь по кривой траектории; тем самым через определенные промежутки времени пилоту нужно опускать нос самолета, чтобы тот не улетел в космос или в верхние слои атмосферы.
Дэррил взял с собой в полет строительный уровень. Однако на протяжении 23 минут или 326 км пути самолет ни разу не опустил нос. Значит, он летит точно по горизонтальной прямой, и Земля плоская.
Попробуйте и вы. Запустите во время следующего полета строительный уровень на телефоне.
Как быть с полетами в космос?
Все подстроено! Съемки смонтированы, благо технологии позволяют. На самом же деле человечество еще ни разу не покидало околоземной купол.
Снимки делают с помощью объектива Fisheye. Так любой прямой предмет на фото станет шарообразным. Видеоролики вообще все смонтированы с помощью технологии хромакей. Внимательные наблюдатели замечают пузыри воздуха, студийное освещение, отражения в скафандрах.
Все, что мы знаем – миф?
Вы скажете, что корабли же рано или поздно исчезают на горизонте. Да, но это происходит не потому что поверхность искривляется. Мы попросту перестаем четко различать объекты из-за плотности атмосферы.
Говорят, гравитации тоже не существует. Наш диск просто летит вверх с ускорением 9,8 м/с 2 и таким образом удерживает нас на поверхности. Правда, пока не совсем понятно, почему птицы остаются в воздухе, например.
Признайтесь, «свечку» в космосе вы не держали. Нет 100% доказательств шарообразности Земли. В этом году мы празднуем 60-летие запуска первого искусственного спутника Земли. Было ли это на самом деле? Действительно ли спутник запускали в космос? Или все смонтировано, и нас обманывают?
Верить давно доказанным истинам или стать сторонниками шокирующей гипотезы, решать вам. Как говорится, «доверяй, но проверяй»! Вы на чьей стороне?
Форма Земли, или что такое геоид
Всем привет. Из дискуссий о форме Земли я часто замечаю, что люди знают слово геоид, но зачастую не представляют, что именно это слово означает. Хочу тезисно осветить тему.
В последующие века геодезия (наука о фигуре Земли) продолжала развиваться, а с появлением космических аппаратов в 20 веке появилась и спутниковая геодезия, с помощью которой удалось дополнительно уточнить параметры фигуры Земли.
В качестве системы описания параметров Земли используется WGS 84 или её российский аналог ПЗ-90. В качестве отсчётного тела используется общеземной эллипсоид вращения с большой полуосью (то есть средним экваториальным радиусом) 6378 км и сжатием эллипсоида 1/298. [3]
Например сверху Северный полюс, снизу Южный, вращаем этот эллипс вокруг оси, проходящей через полюса, и получаем общеземной эллипсоид вращения. Внимание, вопрос: видите ли вы отличие этого эллипса от окружности? Вряд ли. Поэтому если вы упоминаете сплюснутость Земли сами или слышите о сплюснутости от другого человека, вспоминайте эту картинку.
В некоторых сетевых дискуссиях люди меня уверяли, что если фигура хоть сколько-то отличается от шара, то это уже не шар. Вот такая, понимаете ли, принципиальность. Мои попытки рассказать этим людям, что идеальных геометрических фигур в физической реальности не существует, были не очень успешны. И когда я демонстрировал вышеприведённую картинку и спрашивал, чем же она так отличается от окружности, мне либо говорили, что я рисую вообще что-то не то, либо разводили руками.
Из вышесказанного вы уже понимаете, что вторым приближением к форме Земли является общеземной эллипсоид вращения (с вышеуказанными величинами большой полуоси и сжатия). Если представить себе Землю без суши, с ровным дном и без неоднородных вкраплений (плотные породы и тому подобное), то форма Земли (а именно поверхность мирового океана) с хорошей точностью совпадала бы с эллипсоидом вращения.
К слову, эллипсоид вращения и образовался как раз из-за суточного вращения нашей планеты, и когда возникает вопрос «почему нет горба воды в районе экватора из-за вращения», я отвечаю, что «горб» как раз есть, но он размазан между экватором и полюсом. Сумма гравитационной и центробежной сил как раз и дают направление силы тяжести (локальной вертикали), которая практически перпендикулярна к нашему эллипсоиду.
Практически перпендикулярна, однако в следующем, третьем приближении, есть отклонения направления силы тяжести (называется уклонением отвеса), связанные с неоднородностями: неровная поверхность суши и дна водоёмов, а также неравномерное распределение плотностей во внутренней структуре Земли. Это приводит к тому, что реальная поверхность мирового океана отличается от эллипсоида на величины до 100 метров. Такая уровенная поверхность невозмущённой поверхности мирового океана, причём продолженная под континентами, и называется геоидом. [4]
Так выглядит карта высот геоида относительно эллипсоида:
Понятно, что если на глаз трудно отличить даже 20-километровую сплюснутость Земли (эллипсоид в сравнении с шаром), то отличия геоида от эллипсоида в десятки метров в масштабе были бы тем более незаметны. Поэтому для целей визуализации отличий геоида от эллипсоида (не от шара, подчёркиваю) была сделана картинка, в которой эти отличия были утрированы на несколько порядков. А затем эту картинку кто-то вбросил со словами «так выглядит Земля без воды!» И почему-то этот вброс в своё время приобрёл вирусный характер, и до сих пор многие так и продолжают считать, что это форма Земли без воды:
Ну и завершим мы такой, например, вполне подходящей картинкой, на которой не в масштабе, а условно приведены разные поверхности всех трёх приближений к форме Земли (сфера, эллипсоид вращения, геоид):
[1] Эти измерения проводили с помощью триангуляционной разметки на Земле и последующих астрономических измерений высоты кульминации выбранной звезды.
[3] Приведённые значения округлены, более точные значения составляют 6378136 метров и 1/298.258.
Может она вовсе и не такая? Как на самом деле выглядит наша планета?
Это маленькое пятнышко в небе ни что иное, как Земля, вид с поверхности Марса.
А так Земля выглядит с Сатурна:
Это изображение было получено с высоты 45 000 км:
Знаменитый «Голубой мрамор», но как же на самом деле выглядит Земля?
Когда мы говорим о том, как выглядит объект физически, мы говорим о визуальном восприятии преломленного или отраженного электромагнитного излучения, а именно видимого света.
Свет, воспринимаемый нами как красный, имеет большую длину волны, чем синий или фиолетовый, но, что, если уменьшить длину волны, перестанет ли это быть светом? Вовсе нет! Просто это будет свет, невидимый нашему глазу – ультрафиолет, рентгеновские лучи, гамма-излучение.
С другой стороны, инфракрасное излучение, микроволновое и, наконец, радиоволны.
Суть в том, что, когда дело доходит до зрительного восприятия, наши глаза многое упускают. Например, возьмите любой пульт управления, многие из них работают на длинах волн, которые мы не видим, но камера мобильного телефона увидит и заснимет вспышки света.
Мы много чего упускаем. Ночное небо насыщено частотами, которые мы не можем воспринимать только глазами.
Так бы он выглядел, если бы наши глаза воспринимал другие частоты.
Конечно, приходится представлять не воспринимаемые частоты видимыми псевдоцветами, потому что симуляция невидимой части электромагнитного спектра ограничена нашими возможностями.
Ультрафиолет и дальний ультрафиолет сформировали бы неузнаваемые сферы. С рентгеновским зрением, мы бы видели яркие свечения вокруг полюсов (северное сияние), а гамма-зрение позволило бы увидеть яркий контур вокруг Земли от высокоэнергетической электромагнитной радиации, входящей в атмосферу под острым углом.
Итак, какой из вариантов правильный? Есть ли единственный вариант того, как выглядит Земля?
Возможно, это связано с тем, что мы часто уравниваем понятие «верх» и «хороший», а многие ранние картографы были с северного полушария. Но перевернутые карты точно также достоверны, и не важно насколько странными они нам кажутся.
Что еще смешнее, знаменитый «Голубой мрамор» является результатом отождествления «севера» и «верха». Изначально, она не выглядело так.
Команда, Аполлона-17 сняла фото — вот так:
НАСА повернула фото, в соответствии с нашими устоявшимися взглядами насчет верха.
А вот визуализация Земли с военно-морской обсерватории США:
Здесь в прямом эфире можно увидеть, какая именно часть Земли находится в собственной тени в данный момент.
Плоская карта Земли очень удобна, но требует проекции глобуса на плоскость, а поверхность сферы не может быть представлена на плоскости без искажений.
Не существует идеальной плоской карты. Каждый вид карт полезен в той или иной ситуации, но лучше всего иметь дело с проекцией Меркатора, в основном из-за ее удобства и простоты в изменении масштаба. Она довольно хорошо сохраняет форму, но «хромает», когда речь заходит о площадях. Например, Африка огромна настолько, что внутри нее может поместиться вся территория США вместе с Китаем, Индией, Японией и большей частью Европы, но на проекции Меркатора масштаб у полюсов сильно искажён. Это сказывается на том, что Гренландия выглядит соразмерно с Африкой несмотря на то, что на самом деле Гренландия составляет 1/14 размера Африки.
Проекция Меркатора отлично подходит для навигации, а, если нужно более точное отображение размеров территории использую проекцию Галла-Петерса. На ней участки суши отображены правильно относительно их размеров, но в жертву принесена их форма. Все выглядит каким-то суженым.
Проекция Мольвейды хороша как в плане размеров, так и формы, если ее разделить по линии океанов, что размеры материков сохранятся, а их форма станет точнее.
Если нужен компромисс между формой и размерами, используют тройную проекцию Винкеля, которая использовалась Национальным Географическим Сообществом, для производства своих карт с 1998 года или одну из красивых проекций бабочек, которую можно сворачивать в сферы и разворачивать на плоскости.
Хоть наши глаза и воспринимают крошечную долю того, что можно увидеть, даже внутри этой малой части все еще остается огромное число вещей, которое нам предстоит открыть, поэтому продолжайте смотреть и искать.
Напоминаем Вам, что в нашем журнале «Наука и техника» Вы найдете много интересных оригинальных статей о развитии авиации, кораблестроения, бронетехники, средств связи, космонавтики, точных, естественных и социальных наук. На сайте Вы можете приобрести электронную версию журнала за символические 60 р/15 грн.
В нашем интернет-магазине Вы найдете также книги, постеры, магниты, календари с авиацией, кораблями, танками.