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地球的橢圓形狀
地球的橢圓形狀
更新时间:2025-04-02 13:46:49

從太空看我們的地球家園,是一個藍色的正球體。可是你知道嗎?地球其實不是一個正球體。所謂正球體,就是半徑處處相等的球體,而地球的半徑恰好不是處處相等的。

地球表面的形狀十分複雜。它的面積的71%是海洋,其餘的面積是陸地;陸地上有高山、平原、江河和湖泊。它們的高度都千差萬别。比如,珠穆朗瑪峰的海拔高度是8848米,而馬裡亞納海溝的海拔為11034米,兩者相差2000米。所以根據地球的自然狀态,它的形狀不可能是正球體。

地球的橢圓形狀(地球的形狀像個梨子嗎)1

圖1 從太空看地球是個藍色的正球體

在地球科學中,如何确定地球的形狀,是一項基礎性的工作。根據大地測量學的規定,地球形狀是以平均海水面順勢向陸地下延伸形成的封閉曲面——即大地水準面——作為地球的基本形狀。大地水準面的一級近似,為半徑等于地球平均半徑的球面,地球平均半徑為6371千米;二級近似是赤道半徑比兩極半徑稍長的旋轉橢球體,地球赤道半徑平均為6378千米,極地半徑平均為6357千米,兩者大約相差21千米。三級近似是梨形體面,與橢球面相比其在北極凸出十餘米,而在南極凹進二十餘米,南北兩極不對稱,如圖2所示,為清楚起見,圖中南北極高程都做了明顯誇張。實際上梨形體面在太空是分辨不出來的,以南極為例,凹進去20餘米,也隻有地球半徑的百萬分之3,相對于地球來說,可以忽略不計。

地球的橢圓形狀(地球的形狀像個梨子嗎)2

圖2 地球的梨形體面(誇大的示意圖)

實際上大地水準面比梨形體面複雜得多。由于大地水準面和重力等勢面重合,重力場受地殼物質密度分配不均的影響,局部發生畸變,從而影響大地水準面的形狀,導緻大地水準面局部有起伏和波動,成為不規則曲面。因此在實際測量中,地球形狀是在大地水準面的基礎上,采用橢球體進行拟合,把與大地水準面拟合最佳的橢球面作為參考橢球面,即地球表面。此時地球長軸即赤道半徑 a=6378137米,短軸即極半徑 c=6356752米,扁率 e=(a-c)/a=1/298.257。

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