Siapa bilang bumi itu bulat? 17 Desember 2014
Mereka bilang ini...
Namun, hipotesis bahwa planet kita bulat sudah ada sejak lama. Dia adalah orang pertama yang mengungkapkan gagasan ini pada abad ke-6 SM. filsuf Yunani kuno dan matematikawan Pythagoras. Filsuf lain, Aristoteles, yang tinggal di Yunani kuno dua abad kemudian, memberikan bukti visual tentang kebulatan: lagipula, selama gerhana bulan Bumi menghasilkan bayangan melingkar di Bulan!
Lambat laun, gagasan bahwa Bumi adalah sebuah bola yang tergantung di angkasa dan tidak ditopang oleh apapun menyebar semakin luas. Berabad-abad telah berlalu, orang telah lama mengetahui bahwa Bumi tidak datar dan tidak bertumpu pada paus atau gajah... Kami berjalan keliling dunia, menyilangkan bola ke segala arah, terbang mengelilinginya dengan pesawat, memotretnya dari luar angkasa . Kita bahkan tahu kenapa bukan hanya planet kita saja, tapi juga semua planet lain, Matahari, bintang, Bulan, dan lain-lain satelit besar yaitu “bulat”, dan bukan bentuk lainnya. Bagaimanapun, mereka besar dan memiliki massa yang sangat besar. Milik mereka kekuatan sendiri gravitasi - gravitasi - berusaha membuat benda langit berbentuk bola.
Bahkan jika suatu gaya yang lebih besar dari gravitasi muncul, yang akan membuat Bumi berbentuk seperti, katakanlah, sebuah koper, akhirnya akan tetap sama: segera setelah aksi gaya ini berhenti, gaya gravitasi akan mulai bekerja. kumpulkan kembali bumi menjadi sebuah bola, “tarik” bagian-bagian yang menonjol hingga semua titik di permukaan menyala jarak yang sama dari pusat.
Mari kita terus memikirkan topik ini...
Bukan bola!
Pada abad ke-17, fisikawan dan matematikawan terkenal Newton membuat asumsi yang berani bahwa Bumi bukanlah sebuah bola, atau lebih tepatnya, bukan sebuah bola. Dia berasumsi dan membuktikannya secara matematis.
Newton “mengebor” (secara mental, tentu saja!) dua saluran penghubung ke pusat planet: satu dari Kutub Utara, yang lain dari khatulistiwa, dan “mengisinya” dengan air. Perhitungan menunjukkan bahwa air mengendap di tingkat yang berbeda. Memang, di sumur kutub, hanya gaya gravitasi yang bekerja pada air, tetapi di sumur khatulistiwa juga ditentang oleh gaya sentrifugal. Ilmuwan berpendapat: agar kedua kolom air memberikan tekanan yang sama di pusat bumi, yaitu memiliki berat yang sama, permukaan air di sumur khatulistiwa harus lebih tinggi - menurut perhitungan Newton, sebesar 1/230 radius rata-rata planet. Dengan kata lain, jarak pusat ke ekuator lebih jauh dibandingkan jarak ke kutub.
Untuk memeriksa perhitungan Newton, Akademi Ilmu Pengetahuan Paris mengirimkan dua ekspedisi pada tahun 1735 - 1737: ke Peru dan Lapland. Anggota ekspedisi harus mengukur busur meridian - masing-masing 1 derajat: satu - di garis lintang khatulistiwa, di Peru, yang lain - di garis lintang kutub, di Lapland. Setelah memproses data ekspedisi, kepala ekspedisi utara, ahli geodesi Pierre-Louis Maupertuis, mengumumkan bahwa Newton benar: Bumi terkompresi di kutub! Penemuan Maupertuis ini diabadikan oleh Voltaire dalam... sebuah epigram:
Utusan fisika, pelaut pemberani,
Setelah mengatasi gunung dan lautan.
Menyeret kuadran di antara salju dan rawa,
Hampir berubah menjadi Lapp.
Anda mengetahuinya setelah banyak kerugian.
Apa yang Newton ketahui tanpa keluar dari pintu.
Sia-sia Voltaire bersikap begitu sarkastik: dapatkah sains ada tanpanya? konfirmasi eksperimental teorinya?!
Meski begitu, kini kita tahu pasti bahwa Bumi itu pipih di kutub (kalau suka, terbentang di ekuator). Namun agak melebar: jari-jari kutub 6357 km, dan jari-jari khatulistiwa 6378 km, hanya bertambah 21 km.
Apakah itu terlihat seperti buah pir?
Namun, apakah mungkin untuk menyebut Bumi, jika bukan sebuah bola, melainkan sebuah bola “oblate”, yaitu sebuah ellipsoid revolusi? Toh, seperti kita ketahui, reliefnya tidak merata: ada gunung, ada juga cekungan. Selain itu dipengaruhi oleh gaya gravitasi benda langit lainnya, terutama Matahari dan Bulan. Sekalipun pengaruhnya kecil, Bulan masih mampu membengkokkan bentuk cangkang cair Bumi - Lautan Dunia - beberapa meter, sehingga menimbulkan pasang surut. Jadi - masuk poin yang berbeda Jari-jari “rotasi” berbeda!
Selain itu, di utara terdapat lautan “cair”, dan di selatan terdapat benua “padat” yang tertutup es - Antartika. Ternyata Bumi belum seluruhnya bentuk yang benar, menyerupai buah pir yang menjulur ke arah Kutub Utara. Dan pada umumnya, permukaannya sangat rumit sehingga tidak dapat diatur dengan ketat deskripsi matematika. Oleh karena itu, para ilmuwan telah mengusulkan nama khusus untuk bentuk bumi - geoid. Geoid adalah sosok stereometri yang tidak beraturan. Permukaannya kira-kira bertepatan dengan permukaan Samudra Dunia dan berlanjut ke daratan. “Ketinggian di atas permukaan laut” yang ditunjukkan dalam atlas dan kamus diukur secara tepat dari permukaan geoid ini.
Nah, secara ilmiah:
Geoid(dari bahasa Yunani kuno γῆ - Bumi dan bahasa Yunani lainnya εἶδος - pemandangan, secara harfiah berarti "sesuatu seperti Bumi") - permukaan tertutup cembung yang bertepatan dengan permukaan air di lautan dan samudera dalam keadaan tenang dan tegak lurus terhadap arah gravitasi kapan saja. Tubuh geometris, menyimpang dari bentuk rotasi. Sebuah ellipsoid rotasi dan mencerminkan sifat-sifat potensial gravitasi di Bumi (dekat permukaan bumi), konsep penting dalam geodesi.
1. Lautan di dunia
2. Elipsoid bumi
3. Garis tegak lurus
4. Tubuh Bumi
5. Geoid
Geoid didefinisikan sebagai permukaan ekuipotensial medan gravitasi bumi (permukaan datar), yang kira-kira bertepatan dengan permukaan air rata-rata Samudra Dunia dalam keadaan tidak terganggu dan secara kondisional meluas ke bawah benua. Perbedaan rata-rata permukaan laut sebenarnya dengan geoid bisa mencapai 1 m.
Menurut definisi permukaan ekuipotensial, permukaan geoid tegak lurus terhadap garis tegak lurus di semua tempat.
Geoid bukanlah geoid!
Sejujurnya, harus diakui bahwa karena perbedaan suhu di berbagai belahan bumi dan salinitas samudra dan lautan, tekanan atmosfir dan faktor lainnya, permukaan permukaan air tidak berhimpitan bahkan dengan geoid, melainkan mengalami penyimpangan. Misalnya saja pada garis lintang kanal Panama perbedaan antara tingkat Tenang dan Samudera Atlantik adalah 62 cm.
Bentuk bumi dipengaruhi oleh gempa bumi yang kuat. Salah satu gempa berkekuatan 9 skala richter tersebut terjadi pada tanggal 26 Desember 2004 di Asia Tenggara, di Sumatera. Profesor Universitas Milan Roberto Sabadini dan Giorgio Dalla Via percaya bahwa hal itu meninggalkan “bekas luka” di medan gravitasi planet, menyebabkan geoid membengkok secara signifikan. Untuk menguji asumsi ini, Eropa bermaksud mengirim satelit GOCE baru ke orbit, yang dilengkapi dengan peralatan modern yang sangat sensitif. Kami berharap dia segera mengirimkan kepada kami informasi akurat tentang bentuk bumi saat ini.
Masalah bentuk bumi telah menjadi perhatian manusia selama ribuan tahun. Ini adalah salah satu dari masalah penting tidak hanya untuk geografi dan ekologi, tetapi juga untuk astronomi, filsafat, fisika, sejarah dan bahkan sastra. Masalah ini Banyak karya ilmuwan dari segala zaman, terutama Zaman Kuno dan Pencerahan, dikhususkan untuk itu.
Hipotesis para ilmuwan tentang bentuk bumi
Jadi Pythagoras pada abad ke 6 SM sudah percaya bahwa planet kita berbentuk bola. Pernyataannya diamini oleh Parmenides, Anaximander dari Miletus, Eratosthenes dan lain-lain. Aristoteles melakukan berbagai percobaan dan mampu membuktikan bahwa Bumi bentuk bulat, karena pada saat gerhana bulan bayangannya selalu berbentuk lingkaran. Mengingat saat itu terjadi diskusi antara pendukung yang berjumlah dua orang titik berlawanan pandangan, beberapa di antaranya berpendapat bahwa bumi itu datar, yang lain berpendapat bahwa bumi itu bulat, teori kebulatan, meskipun diterima oleh banyak pemikir, memerlukan penyempurnaan yang signifikan.
Newton menyatakan bahwa bentuk planet kita berbeda dengan bola. Dia cenderung percaya bahwa itu lebih mungkin merupakan ellipsoid, dan untuk membuktikannya, dia melakukan berbagai eksperimen. Selanjutnya, karya Poincaré dan Clairaut, Huygens dan d'Alembert dikhususkan untuk bentuk bumi.
Konsep modern tentang bentuk planet
Banyak generasi ilmuwan telah melakukan hal ini penelitian dasar untuk mengatur bentuk bumi. Hanya setelah penerbangan pertama ke luar angkasa barulah semua mitos dapat dihilangkan. Sekarang sudut pandang yang diterima adalah bahwa planet kita berbentuk ellipsoid, dan jauh dari bentuk ideal, yaitu pipih di kutub.
Untuk berbagai penelitian Dan Program edukasi model bumi telah dibuat - bola dunia, yang berbentuk bola, tetapi ini semua sangat bersyarat. Sulit untuk menggambarkan segala sesuatu dalam skala dan proporsi di permukaannya. Fitur geografis planet kita. Adapun radiusnya, lalu untuk berbagai tugas nilai yang digunakan adalah 6371,3 kilometer.
Untuk permasalahan astronotika dan geodesi, untuk menggambarkan bentuk planet digunakan konsep ellipsoid revolusi atau geoid. Namun, pada titik yang berbeda, bumi berbeda dengan geoid. Untuk memecahkan berbagai masalah, mereka kemudian digunakan berbagai model ellipsoid terestrial, misalnya ellipsoid referensi.
Jadi bentuk planetnya adalah masalah yang kompleks bahkan untuk ilmu pengetahuan modern, yang telah membuat khawatir orang sejak zaman kuno. Ya, kita bisa terbang ke luar angkasa dan melihat bentuk Bumi, namun perhitungan matematis dan perhitungan lainnya belum cukup untuk menggambarkan angka tersebut secara akurat, karena planet kita unik dan memiliki perbedaan. bentuk sederhana, seperti benda geometris.
Pada bulan Juni 2010, Badan Antariksa Eropa mengungkapkan rincian pertama peta geologi dari planet kita, ini juga merupakan pertama kalinya dunia melihat seperti apa sebenarnya bentuk Bumi. Semua ini menjadi mungkin berkat satelit penelitian GOCE, yang diluncurkan ke orbit pada tahun 2009.
Konsep geoid diperkenalkan pada tahun 1873 oleh matematikawan Jerman Johann Listing untuk mengkarakterisasi bentuk bumi, karena tidak bulat, melainkan pipih di kutubnya. Permukaan laut dalam “keadaan istirahat” diambil sebagai permukaan imajiner geoid dan secara hipotetis berlanjut di bawah permukaan benua, sebagai hasilnya, para ilmuwan memperoleh sosok yang sempurna– elipsoid. Angka yang agak hipotetis ini masih digunakan dalam geodesi.
Namun, di zaman modern Jelas terlihat bahwa medan gravitasi bumi tidak seragam. Pada awalnya, beberapa penyimpangan dari ellipsoid dianggap lokal, namun dengan berkembangnya navigasi satelit dan sistem penentuan posisi global (GPS), menjadi jelas bahwa anomali “lokal” bersifat planet! Misalnya, perangkat GPS di pesawat atau kapal menunjukkan fluktuasi ketinggian saat bergerak, meskipun sebenarnya tidak berubah. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa permukaan hipotetis ellipsoid dengan pusat massa bumi dimasukkan dalam program satelit navigasi sebagai titik acuan, dan penguatan atau pelemahan gaya gravitasi yang ada pada kenyataannya menyebabkan penyimpangan. dalam pembacaan perangkat GPS. Selain itu, karena perbedaan intensitas gravitasi, benda-benda yang jatuh bebas menyimpang dari garis klasik yang tegak lurus terhadap ellipsoid, namun benda-benda tersebut bergerak sepanjang lintasan tegak lurus tepatnya ke permukaan geoid.
GOCE dalam instrumentasinya berisi gradiometer ultra presisi dengan tiga pasang akselometer platinum, yang mampu merekam fluktuasi sekecil apa pun, hingga sepersepuluh triliun gal (1 gal = 1 m / s2 - ukuran percepatan), dalam medan gravitasi bumi. Untuk memetakan perubahan gravitasi, satelit mengorbit pada orbit yang sangat rendah hanya 254,9 km, melewati wilayah kutub yang berbahaya. Pada ketinggian seperti itu, gaya gesekan atmosfer yang dijernihkan memperlambat pergerakan GOCE, sehingga untuk menjaga kecepatan dan tidak meninggalkan orbit, satelit memiliki sistem percepatan - yang dari waktu ke waktu menembakkan semburan gas xenon inert terkompresi. .
Ternyata, berkat karya GOCE, geoid tidak hanya tidak memiliki bentuk ellipsoid yang ideal, namun secara umum terlihat seperti “apel yang layu dan layu selama musim dingin” dengan tonjolan dan cekungannya... menunjukkan bahwa Medan gravitasi bumi memiliki tiga wilayah besar dengan gaya gravitasi yang meningkat: Amerika Utara, India dan Himalaya, serta Selatan Samudera Pasifik dengan Antartika. Paling level tinggi gravitasi terjadi di bagian utara Samudera Hindia dan di Semenanjung Hindustan, di mana permukaan laut lebih dari 100 m di bawah bidang ellipsoidal! Pada saat yang sama, ada tiga bagian dengan gravitasi lemah- Ini Atlantik utara dengan Eropa, Oceania dengan Australia dan Selatan Samudera Hindia. Paling level rendah gravitasi ada di Islandia dan Papua Nugini- tingkat perairan laut di sini ia naik kira-kira 80 m di atas bidang permukaan ellipsoid.
Hasil yang diperoleh dari wahana ini masih perlu diteliti, namun sudah menjadi jelas bahwa ketidakhomogenan medan gravitasi bumi memainkan peran yang hampir penting. peran kunci dalam sirkulasi arus laut, baik horizontal maupun vertikal. Para ilmuwan juga berharap dapat memperbaiki model perubahan iklim masa depan yang ada, karena mereka kini memiliki alat yang akurat untuk memprediksi dinamika es di wilayah kutub. Selain itu, mengetahui tinggi muka air laut yang ditentukan oleh gravitasi bumi, dan bukan hanya pasang surut air laut yang timbul akibat pengaruh gravitasi Bulan, akan lebih mudah bagi para ahli kelautan dan ekologi untuk memantau perubahannya. Secara keseluruhan, misi ini akan berkontribusi pada Bumi dalam banyak hal dan juga layak secara komersial.
(Andrey M. Zamoroka)
Lingkaran datar yang sangat besar: persis seperti inilah permukaan bumi yang mereka lihat saat melakukan perjalanan.
Namun, gagasan tentang bentuk planet kita telah berubah. Sekitar dua ribu tahun yang lalu, ilmuwan Yunani kuno sampai pada kesimpulan bahwa bumi itu bulat. Sangat mudah untuk diyakinkan bahwa permukaan bumi berbentuk cembung dengan mengamati sebuah kapal yang mendekat melalui laut dari pantai: pertama, tiang-tiang dan pipa-pipanya muncul dari balik cakrawala, kemudian seluruh lambung kapal secara bertahap menjadi terlihat, seolah-olah kapal itu adalah sebuah kapal. muncul dari suatu tempat di bawah. Untuk melihat sejauh mungkin di area terbuka, kami mendaki benda tinggi- pohon, atap rumah, bukit, karena cakrawala semakin meluas seiring bertambahnya ketinggian tempat pengamatan.
Bentuk bumi yang bulat terlihat jelas pada gambar luar angkasa.
Bentuk Bumi
Dimensi Bumi
Pengukuran yang dilakukan secara khusus memberikan informasi akurat tentang ukuran bumi. Luas permukaan planet kita adalah 510.000.000 km2. Jarak dari pusat bumi ke ekuator adalah 6378 km, dan ke kutub - 6356 km, artinya planet kita agak rata di kutub. Untuk melakukan perjalanan keliling bumi dengan kereta cepat, ini akan memakan waktu sekitar satu bulan, karena keliling planet kita adalah 40.000 km.
Globe - model globe
Inilah kemiripannya bola dunia, dari situ Anda bisa mendapatkan gambaran tentang bentuk planet kita. Dunia selalu berorientasi sedemikian rupa kutub Utara ada di atas dan kutub selatan- di dasar. Sumbu rotasi dimiringkan dengan cara yang sama seperti sumbu bumi yang semakin membesar. Garis besar benua, samudra, lautan, letak dan ukurannya relatif terlihat jelas di dunia. Namun, semua gambar objek geografis di bola dunia sekolah biasa ukurannya sangat kecil. Bola dunia terbesar di Bumi dianggap bola dunia dengan diameter 10 m (beratnya 30 ton), yang terletak di. Pada globe seperti itu, permukaan bumi digambarkan dengan cukup detail, namun karena ukurannya, sangat merepotkan untuk ditangani.
Jauh lebih praktis untuk menanganinya, yaitu gambar datar dari bagian-bagian permukaan bumi. Objek geografis ditampilkan pada peta yang jauh lebih besar daripada globe. Selain itu, kartunya nyaman untuk dibawa bersama Anda. Namun, saat membuat peta, mereka menghadapi kesulitan lain: setiap gambar permukaan bola pada bidang berubah bentuk dan mengandung beberapa kesalahan.
Pandangan astronomi seluruh umat manusia telah terbentuk selama berabad-abad. Dimulai dengan Mesir Kuno dan mungkin bahkan lebih peradaban awal, para ilmuwan mengalihkan pandangan mereka ke langit, mencoba mempelajari lebih lanjut tentang struktur dunia kita. Tentu saja saya tertarik dengan bentuk dan ukuran planet Bumi.
Sejak saat itu, kami telah mengalami banyak kemajuan. Sekarang kami dapat mengatakan cukup fakta dengan pasti.
Dan salah satu pertanyaannya adalah: seperti apa bentuk bumi? Sejarah berbagai gagasan tentang bentuk planet kita panjang dan sangat menarik. Itu dibangun oleh para ilmuwan terkemuka di zaman modern, Abad Pertengahan dan Zaman Kuno. Demi kebenaran (yang mereka anut) mereka dianiaya bahkan dibunuh. Namun mereka tidak menolak kebenaran yang disadari.
Dan sekarang kelas 4 sekolah akan memberi tahu Anda dengan penuh keyakinan seperti apa bentuk bumi.
Mari kita ingat bagaimana sebenarnya bentuk planet asal kita.
Bentuk Bumi
Pada abad yang lalu, umat manusia berhasil membuat lompatan besar: meluncurkan yang pertama pesawat ruang angkasa ke jarak kosmik yang jauh. Yang sama membawa (dikirim) foto ilmuwan planet. Dia ternyata menjadi warna biru yang paling cantik benda angkasa Namun, ada beberapa perubahan pada bentuknya.
Jadi, menurut informasi baru yang paling dapat diandalkan tentang planet ini, kita mengetahui bahwa bumi agak rata di kutub. Artinya, itu bukan bola, melainkan ellipsoid rotasi, atau geoid. Pilihan antara kedua istilah ini hanya penting dalam astrofisika, geodesi, dan astronotika. Ekspresi numerik dari parameter planet diperlukan untuk perhitungan yang akurat. Dan disini bentuk bumi memiliki ciri khas tersendiri.
Deskripsi numerik bentuk planet
Untuk bagian pengetahuan umum Ketika berbicara tentang dunia sekitar, istilah geoid lebih umum digunakan. Yang terakhir, omong-omong, dengan bahasa Yunani secara harfiah berarti "sesuatu seperti Bumi".
Menariknya, tidak sulit menggambarkan secara matematis bentuk bumi sebagai elipsoid revolusi. Namun geoid hampir mustahil: untuk mendapatkan data paling akurat, Anda harus mengukur gravitasi di berbagai titik di planet ini.
Mengapa bumi bagian kutubnya rata?
Setelah mengatakan semua ini, kami sekarang bermaksud untuk melihat beberapa aspek spesifik dari keseluruhan topik. Sekarang setelah kita mengetahui bentuk sebenarnya Bumi, akan menarik untuk memahami mengapa hal ini terjadi.
Kami ulangi: planet kita agak pipih di bagian kutubnya, dan bukan bola yang sempurna. Mengapa demikian? Jawabannya sederhana, jelas bagi semua orang yang memiliki pemahaman dasar fisika. Ketika berada di sekitar porosnya di daerah khatulistiwa, mereka tidak dapat hidup di kutub. Beginilah perbedaan jari-jari kutub dan khatulistiwa terbentuk: jari-jari khatulistiwa lebih besar sekitar 50 km.
apa bentuknya?
Seperti kita ketahui, planet tidak hanya berputar pada porosnya, tetapi juga melakukan perjalanan jauh mengelilingi pusatnya tata surya. Garis konvensional yang dilaluinya luar angkasa, disebut orbit. Kami mempelajari seperti apa bentuk planet Bumi. Mereka juga mengetahui bahwa dia membelinya karena rotasi.
Tapi apa bentuk orbit bumi? Mengelilingi Matahari membuat jalur berbentuk elips, berada di dalam waktu yang berbeda tahun pada jarak yang berbeda dari bintang. Musim di planet ini bergantung pada lokasi bagian orbit tertentu.
Representasi peradaban kuno
Terakhir, mari kita mencerahkan artikel kita dengan gambar-gambar figuratif cerah yang digariskan oleh para pendahulu peradaban modern untuk kita. Imajinasi mereka, harus saya katakan, sungguh luar biasa.
Untuk pertanyaan “Apa bentuk bumi?” orang Babilonia kuno akan mengklaim bahwa itu adalah sebuah gunung besar, di salah satu lereng tempat negara mereka berada. Di atasnya menjulang sebuah kubah - langit, dan keras seperti batu.
Orang India yakin bahwa Bumi ditopang oleh empat ekor gajah, yang digendong di punggung seekor penyu yang berenang di lautan susu. Arah kepala gajah adalah empat arah mata angin.
Baru pada abad ke 8-7 SM. e. orang-orang secara bertahap mulai sampai pada kesimpulan bahwa Bumi adalah sesuatu yang terisolasi dari semua sisi, dan tidak berdiri di atas apa pun. Dia tergerak oleh hilangnya Matahari di malam hari, yang sebelumnya dia merasa kagum.
Kesimpulan
Secara kasar, bumi itu bulat. Bagi kebanyakan orang, ini sudah cukup, tetapi tidak untuk ilmu-ilmu tertentu. Dalam geodesi, astronotika, dan astrofisika, diperlukan data yang akurat untuk perhitungan. Dan di sinilah jawaban pasti atas pertanyaan seperti apa bentuk Bumi akan berguna. Atau ellipsoid revolusi. Planet ini rata dari kutub di bawah pengaruhnya. Memperhatikan data akurat tentang planet ini penting untuk mendapatkan perhitungan yang benar.
Lewatlah sudah hari-hari ketika bumi digendong atau diwakilkan di punggung gajah permukaan rata. Marilah kita juga mengetahui rahasia kebenaran tentang dunia di sekitar kita, sambil tetap menghargai waktu kita!
