1. Дайте понятие о форме и размерах Земли, уровенной поверхности, геоиде, эллипсоиде Красовского

Знание формы и размеров Земли необходимо во многих областях науки и техники, особенно в мореплавании, освоении природных ресурсов и укреплении обороноспособности страны. Для практического использования этих знаний требуется с высокой точностью изображать земную поверхность на картах, планах, разрезах. Задача эта весьма трудная из-за больших размеров и сложности формы Земли. Общая площадь физической поверхности Земли составляет приблизительно 510 млн. км2, 71 % ее занимают моря и океаны и 29 % —суша. Суша и дно морей и океанов представляют сложные сочетания возвышенностей и впадин, находящихся между собой в различных случайных сочетаниях. Самая высокая точка над уровнем океана находится на высоте 8848 м (гора Джомолунгма), а максимальная глубина океана — около 11 км. Таким образом колебания точек поверхности Земли по высоте могут составлять до 20 км. Математическому описанию физическая поверхность Земли не поддается, что усложняет разработку и составление картографических материалов, а также выполнение необходимых измерений на земной поверхности. Физическая поверхность Земли (поверхность материков, дна морей и океанов) представляет сложную форму, напоминающую сфероид — сплюснутый эллипсоид вращения. Для характеристики фигуры и размеров Земли ближе всего подходит тело, образованное вращением эллипса вокруг малой оси. Такое тело называют земным эллипсоидом. Если эллипсоид вращения имеет наибольшую близость к фигуре Земли, а его центр, плоскость экватора и объем совпадают с земным, то он называется общим земным эллипсоидом. Земных эллипсоидов может быть получено множество, но тот из них, который принят для обработки геодезических измерений и установления системы геодезических координат в одной или нескольких странах называется референц-эллипсоидом. В 1940 г. Ф. Н. Красовским и А. А. Изотовым были определены, а в 1946 г. постановлением правительства СССР утверждены размеры референц-эллипсоида: а = 6 378 245 м, Ь — = 6356 863 м, а={а—Ь)/а= 1/298,3, где а и Ь — соответственно большая и малая полуоси эллипсоида, а — полярное сжатие. Центр референц-эллипсоида совмещают с центром масс Земли, а его малую полуось — с осью вращения Земли. Этому эллипсоиду присвоено имя Ф. Н. Красовского. Размеры эллипсоида Красовского довольно близко совпадают с размерами общеземного эллипсоида. Геодезические измерения, выполняемые на физической поверхности Земли, переносят на референц-эллипсоид, а затем на карты и планы.

Для научных и практических целей введены понятия — уровенная поверхность и геоид. Уровенной называют такую поверхность, точки которой имеют одинаковый потенциал силы тяжести. Эту поверхность еще называют эквопотенциальной. На всех точках уровенной поверхности сила тяжести направлена по нормали к ней. Уровенных поверхностей можно провести бесконечное количество; но ту из них, которая совпадает со средней поверхностью Мирового океана, находящегося в спокойном состоянии, продолжена под материками, по предложению в 1873 г. немецкого ученого Листинга, называют основной уровенной поверхностью, а тело, ограниченное этой поверхностью,— геоидом. У нас в стране принято, что основная уровенная поверхность проходит через начальную точку отсчета высот — нуль Кронштадского футштока, который совпадает со средним уровнем Балтийского моря.

Поверхность геоида сложна из-за неравномерного распределения масс внутри Земли, поэтому тоже не поддается математическому описанию. В связи с этим М. С. Молоденским предложена вспомогательная поверхность — квазигеоид, которую можно определить без учета гипотез о строении Земли.