5. Жердің көлемі мен пішіні туралы түсінік

Жердің пішіні мен көлемін зерттеу жер бетін картада дұрыс кескіндеуге мүмкіндік туғызады және ол ғылым мен техниканың көптеген міндеттерін шешу үшін қажет.

Жердің физикалык бетінің жалпы ауданы 510 млн км²-қа тең және геометрия жағынан алғанда пішіні күрделі. Орасан кеңістікті мұхиттар мен теңіз шұңқырлары алып жатыр, олардың тереңдігі 11 000 м-ге дейін жетеді. Құрлықта тау жоталары, шатқалдар, жазықтар, өзен алқаптары және жыра-сайлар бар. Кейбір таулардың, мәселен, Эверестің (Джомолунгма) биіктігі 9 000 м-ге жуық. Құрлықтың теңіз деңгейінен орташа биіктігі 875 м-ге тең. Сонымен, құрлықтың көлемі дүниежүзілік мұхитқа карағанда аз ауданды алып жатқандықтан, сондай-ақ кұрлықтың мұхит тереңіндегі қыраттармен салыстырғанда онша биік болмайтындықтан, мұхит деңгейін жердің фигурасы ретінде кабылдауымыз қажет.

Егер де бүкіл планета материктер астымен үздіксіз жалғасып жататын дүниежүзілік мұхит бетінің тынық кезіндегі жағдайымен шектелген десек, тұтас алғанда жердің пішіні туралы түсінік алуға болады. Осындай тұйық бет өзінің әрбір нүктесінде вертикаль бағытқа, яғни ауырлық күшінің бағытына перпендикуляр болады, ал ол деңгейлік бет деп аталады. Осы деңгейлік бетпен шектелген денені геоид дейді. Геоид – толқын мен ағынның жоқ кезінде мұхиттардағы судың орта деңгейі мен материктегі мухитпен жалғасқан шартты түрде алынатын су деңгейінің фигурасы. Салмақ күші деңгей бетінің потенциалы болып табылатын геоид жер фигурасы деп есептелінеді. Геоид пішіні күрделі, дегенмен осы фигура жалпы сфероидқа, эллипстің кіші осі РР₁ төңірегінде айналуынан шығатын айналу эллипсоидына жақын. Сфероид бетін РР₁ айналу осі аркылы өтетін жазықтықтармен киғанда меридиандар деп аталатын эллипстер (РКР₁К₁) пайда болады. РР₁ айналу осіне перпендикуляр жазықтық қималар параллель шеңберлерін түзеді. Сфероидтың центрі'(0) арқылы өтетін жазықтық параллель экватор деп аталады. Экватордың 0А₁ = а радиусы және ОР = Ь кесіндісі сфероидтың үлкен және кіші жартылай осьтерін құрайды. а = (а–b)/а шамасы сфероидтың сығылушылығы деп аталады. а, Ь шамаларын градустық өлшеулер аркылы анықтауға болады, ол үшін меридиан доғасының ұзындығын әрбір 1° сайын өлшеу керек. Меридианның әр түрлі жеріндегі градустың ұзындығын біле отырып, жердің пішіні мен мөлшерін анықтауға болады.

Жердің фигурасына мейлінше жақын келетін эллипсоидты жер эллипсоиды деп атайды. Жер эллипсоидының мөлшерін анықтау үшін жер бетінің барлық жерінде геодезиялық өлшеулер жүргізілуі тиіс. Әзірше мұндай өлшеулер толық жүргізілмегендіктен, жер эллипсоидының дәл параметрлерін анықтауға мүмкіндік болмай отыр. Осы орайда кейбір елдерде геодезиялық өлшеулерді өңдеу барысында геодезиялық жұмыстардың нәтижелері бойынша шығарылған өз эллипсоидтары колданылады; олар сол елдің немесе бірнеше елдің территориясын толық, не ішінара қамтиды. Осындай эллипсоид референц-эллипсоид деп аталады. Референц-эллипсоид дегеніміз нақты бір елде геодезиялық өлшеулерді өңдеу үшін қолданылатын, жер денесінде белгілі түрде бағдарланған, нақты көлемі анықталған эллипсоид.

Жер эллипсоидының мөлшерін әлденеше рет әр түрлі елдердің ғалымдары

анықтады. 1946 жылға дейін ТМД-да 1841 жылы неміс ғалымы Ф. В. Бессель есептеп шығарған жер эллипсоидының мөлшері қолданылды (а=6 377397 м, Ь = 6356079 м, а=1:299,2). 1945 жылдан бастап геодезиялык, және картографиялық жұмыстар үшін Ф. Н. Красовскийдің референц-эллипсоидының. мынадай мөлшері бекітілді: а=6378245 м, б= 6356863 м, = 1298,3. Батыс Европаның және АҚШ-тың гравиметриялық және астрономиялық материалдарының өңдеуден алынған градустық өлшеулері осы эллипсоидтың мөлшерін қолданылған материалдардан аумағы жағынан да, оларды өңдеудің дәлме-дәлдігі жағынан да неғұрлым басымырақ болып табылады.

Көптеген есептерді шығарғанда сфероид сығылушылығынын аз болғандығынан жердің фигурасы үшін радиусы 6371,11 км сфераны қолдануға болады. Кейбір жағдайларда, жер учаскелерінін ұзындықтары 20–30 км-ден аспаған кезде, жердің сфералылығын елемеуге де болады.