Диаметр Земли: основные параметры, как измерить окружность и радиус Земли

diametr zemli

Основные параметры Земли

Планете Земля не менее 4,5 млрд лет. Она входит в земную группу планет наряду с Меркурием, Венерой и Марсом. В отличие от газовых гигантов (Юпитера, Сатурна, Нептуна, Урана) они состоят из горных пород, покрывающих поверхность тонким слоем. Среди планет земной группы Земля самая большая, а в Солнечной системе пятая по величине.

Главное отличие Земли — она единственная, на которой есть жизнь. Этому способствуют:

  1. Расстояние от Солнца, которое составляет примерно 150 млн км.
  2. Температура поверхности: средняя +13°С, минимальная не превышает -90°С, максимальная — +60°С.
  3. Вода — основа жизни — занимает 71% площади.
  4. Состав атмосферы: 78% азота, 21% кислорода, 1% аргона.

По физическим параметрам Земля превосходит все планеты земной группы:

  • масса составляет 5,9722±0,0006×1024 кг;
  • объем — 1,08321×10¹² км³;
  • плотность — 5,514×10 г/см³;
  • окружность по экватору — 40075,16 км, диаметр — 12756,1 км;
  • между полюсами параметры меньше: окружность — 40008 км; диаметр — 12713,5 км.

Самая плотная Земля потому, что единственная с твердым внутренним ядром, занимающим около 30% объема. Оно покрыто жидкой мантией (70-80% объема) и корой (1%).

У Земли 1 спутник — Луна, среднее расстояние до которой — 384,4 тыс. км. По орбите протяженностью 939120 млн км планета оборачивается вокруг Солнца за 365,3 дней. Вокруг собственной оси — за 23,9 часа.

Форма планеты

Нашу планету называют шаром, но это неправильно с точки зрения геометрии. Дело не в океанических впадинах и горных вершинах — для глобальных масштабов разница между ними незначительная. Между наиболее низкой точкой (Марианской впадиной) и самой высокой (гора Эверест) — 19 км.

Больше влияет на форму Земли гравитация. Масса притягивается к центру (ядру), отчего небесное тело сжимается, приобретая сферическую форму. Центробежная сила, возникающая при вращении планеты, наиболее высокая на экваторе. Под ее воздействием эта область самая большая по окружности и диаметру.

Форма Земли.
Земля имеет форму неправильного шара.

Что означает слово «экватор»?

Термин «экватор» связывают с латинским словом aequator, означающим «уравнивать, уравновешивать». Вместе с тем, его первоначальная трактовка соотносится с более древним праиндоевропейским понятием aik, переводимым как «ровный».

В русскую речь термин попал из Германии, откуда нашими предками было заимствовано немецкое слово Äquator.

Что такое экватор?

Экватором называют воображаемую линию, которая опоясывает нашу планету и проходит через ее центр. Линия проложена перпендикулярно оси вращения Земли и отстоит на одинаковом расстоянии от Северного и Южного полюса. Поскольку по своей форме планета не является строго шарообразной, при обозначении экватора ученые приняли условную окружность, радиус которой равняется усредненному радиусу Земли.
Что такое экватор и чему равна его длина?
Все линии, которые проходят к югу и северу от экватора, называются параллелями и уступают ему по протяженности. В районе экваториальной линии всегда царит жаркое лето, а день равняется ночи. Только здесь Солнце может находиться в зените, то есть светить строго вертикально по отношению к земной поверхности.

Где проходит экватор?

Экватор разделяет Землю на Южное и Северное полушарие и выступает началом отсчета географической широты. Условная линия тянется через 14 стран, в числе которых Эквадор, Бразилия, Индонезия, Кения, Конго. В некоторых местах экватор проходит таким образом, что разделяет пополам отдельные населенные пункты и географические объекты.

В частности, непосредственно на линии расположены эквадорская столица Кито, бразильский город Макапа и эквадорский вулкан Вольф. Кроме того, экватор пересекает 33 острова в Индонезии, на африканском озере Виктория на реке Амазонка.

Чему равна длина экватора?

Попытки рассчитать длину экватора предпринимались еще древние времена. Первым приблизительную протяженность воображаемой линии установил древнегреческий математик Эратосфен в III веке до нашей эры.

Для этого ему пришлось измерить время, в течение которого лучи Солнца достигали колодца в его дворе, а затем вычислить длину радиуса планеты и, соответственно, длину экватора. Согласно его расчетам, экваториальная линия равнялась 39 690 км, что с небольшой погрешностью практически соответствует современному значению.

Впоследствии рассчитать длину экватора пытались астрономы и математики многих стран мира. В начале XVII столетия голландский ученый Снеллиус предложил определять протяженность линии без учета находящихся на ней преград (возвышенностей, горных хребтов), а в в 1941 году советский геодезист Федор Красовский сумел вычислить длину эллипса Земли, которая в настоящее время является эталоном при научных исследованиях.

Реальная длина экватора, составляющая 40 075,696 км, была принята за основу международными организациями IAU и IUGG с учетом погрешности в 3 метра, которые отражают существующую неопределенность в среднем радиусе планеты.

География экватора Земли

Диаметр Земли: основные параметры, как измерить окружность и радиус Земли

Экватор является единственной линией на поверхности Земли, которая считается большим кругом. Большой круг – любой круг, нарисованный на шаре (или сфероиде, как Земля) с центром, включающим в себя центр этой сферы. Таким образом, экватор считается большим кругом, потому что он проходит через центр Земли и делит ее пополам. Другие линии широты (параллели) к северу и к югу от экватора не являются большими кругами, так как они сужаются по мере приближения к полюсам и не совпадают центрами с Землей.

Параллели также являются большим кругам Земли, но из-за сплюснутой формы планеты, длина их окружности меньше, чем на экваторе.

Поскольку наша планета представляет собой эллипсоид, слегка сплющенные у полюсов и выпуклый у экватора в результате гравитация и вращение, ее диаметр на экваторе больше на 42,7 км (26,5 миль) больше полярного диаметра 12 713,5 км (7 899,8 миль). Как и диаметр, окружность Земли также немного больше на экваторе из-за экваториальной выпуклости. Например, на полюсах окружность равна 40 008 км (24 859,82 мили), а на экваторе она составляет 40 075,16 км (24 901,55 миль).

Кроме того, поскольку Земля является сплюснутым эллипсоидом, линейная скорость ее вращения на экваторе больше, чем где-либо. Это объясняется тем, что окружность планеты на экваторе составляет примерно 40 000 км или 24 000 миль (для простоты), и за 24 часа Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси. Поэтому, чтобы найти линейную скорость вращения Земли, разделите 40 000 км (24 000 миль) на 24 часа, и получите 1670 км (1000 миль) в час. При движении на север или юг от экватора окружность Земли становится меньше и, таким образом, линейная скорость вращения также уменьшается.

Климат и экватор

Читайте также: Экваториальный климатический пояс.

Диаметр Земли: основные параметры, как измерить окружность и радиус Земли
Экваториальный климатический пояс на карте мира

Экватор отличается от остальной части земного шара как физической средой, так и географическим назначением. Однако самым большим из этих различий является его климат. Экватор испытывает одни и те же модели климата круглый год, среди которых доминируют теплые, влажные или теплые и засушливые климатические условия. Большая часть экваториальной области также характеризуется высокой влажностью. Эти климатические особенности связаны с тем, что экватор получает самый большой уровень солнечной радиации.

По мере отдаления от линии экватора на север или юг, уровень солнечной радиации становится меньше, что обеспечивает условия для формирования других типов климата. Однако из-за тропического климата вблизи экватора, регион является одним из самых разнообразных на планете. Он служит домом для множества растений и животных, а также самых больших массивов тропического леса в мире.

Страны вдоль экватора

Диаметр Земли: основные параметры, как измерить окружность и радиус Земли

В дополнение к густым тропическим лесам, линия экватора пересекает сушу и воды 13 стран. Некоторые из этих стран малонаселенны, но другие, такие как Эквадор, имеют высокую численность население и некоторые из своих крупнейших городов на экваторе. Например, Кито, столица Эквадора, находится в пределах 1 км от Экватора, и в центре этого города есть музей и памятник, обозначающий его.

Кроме Эквадора, линия экватора проходит через территории следующих стран: Республика Конго, Демократическая Республика Конго, Сан-Томе и Принсипи (по морю вблизи острова Ролаш), Габон, Уганда, Кения, Сомали, Мальдивы (по морю между атоллами Сувадива и Адду), Индонезия, Кирибати (по морю), Колумбии и Бразилия.

История расчетов

Первые попытки подсчитать длину экватора были предприняты еще в Древней Греции Эратосфеном. Хотя, собственно, если брать известный на тот момент мир, он считал не экватор, а радиус Земли в районе Европы, который привязан к длине окружности через 2πR. В те времена еще не существовало научного понятия о Земле как планете.

Чтоб не вдаваться в подробности эксперимента, объясним его суть. Эратосфен определил, что в момент, когда в городе Сиена (ныне Асуан) Солнце находится в зените и освещает дно колодца, в этот же момент времени в Александрии оно “отстает” примерно на 7 градусов и не освещает дно колодца. Что, в свою очередь, примерно составляет 1/50 часть окружности. Теперь, зная расстояние от Сиены до Александрии (оно составляло около 5000 стадиев), можно было определить длину окружности.

Тем неожиданнее являются результаты расчетов. Эратосфен считал протяженность экватора в 252 000 стадиев. Но так как за свою жизнь он прожил и в Александрии (Египет) и в Афинах (Греция), историки и географы до сих пор не могут с уверенностью сказать, какими именно стадиями пользовался при расчетах Эратосфен. Если греческими, то по Эратосфену радиус составлял 7 082 км, если египетскими – 6 287 км. Какой бы результат вы ни взяли для своего времени, это был невероятно точный расчет радиуса.

Позже попытки рассчитать длину экватора были приняты многими европейскими учеными. Впервые о возможном усреднении радиуса для удобства вычислений при расчетах заговорил голландец Снеллиус. В XVII веке он предложил рассчитывать радиус без учета естественных преград. В XVIII веке Франция (первая из стран) перешла на метрическую систему измерения. Причем при расчете эталона длины французские ученые привязывались именно к радиусу Земли.

Расчет был привязан к длине математического маятника, полупериод колебания которого составляет одну секунду. Для своего времени идея была прорывная. Однако при путешествиях к южным широтам, французский картограф Жан Рише заметил, что период колебания увеличился. Причина была в том, что Земля представляет собой геоид и сила тяжести ближе к экватору падает.

Длина экватора по Эратосфену

Исследования в России

В Российской империи также проводились исследования по определению формы, длины и других параметров Земли. Пожалуй, самым крупным и важным из них был проект “Русской дуги” или “Дуги Струве” под руководством Фридриха Георга Вильгельма Струве (Василия Яковлевича Струве). Для проведения измерений было построено 265 триангуляционных пункта, представлявших собой 258 треугольников с общей стороной. Длина дуги составляла 2820 км, что является 1/14 окружности Земного шара. Дуга на тот момент проходила через территорию Норвегии, Швеции и Российской империи. Финансировалось исследование лично императором Александром I, а далее и Николаем I.

Данный проект был первым из измерений Земли, который точно определил ее форму и параметры. При измерении параметров Земли спутниковыми методами в XX веке погрешность измерений Струве составила 2 см.

В Советском Союзе геодезическая школа также предпринимала попытки расчета параметров эллипсоида Земли. В 1940 году благодаря работам А.Н. Изотова и Ф.Н. Красовского был рассчитан и принят как стандарт для геодезических работ в СССР эллипсоид Красовского, определяющий все основные параметры эллипсоида Земли. По Красовскому приняты следующие параметры:

  1. Малый радиус Земли (полярный радиус) составляет 6 356,863 км.
  2. Большой радиус (экваториальный) 6 378,245 км.
  3. Длина экватора составляет 40 075,696 км.
  4. Площадь поверхности Земли 510 083 058 км2.

Сколько километров составляет длина экватора

Вычисления радиуса и диаметра

Зная окружность, вычислить радиус и диаметр земного шара несложно. Применяют формулы: d=l/π; r=½*π. Буквами обозначены:

  1. d — диаметр. Соединяет противоположные стороны окружности, проходит через центр.
  2. l — длина окружности. Это линия на равной дистанции от центра.
  3. r — радиус. Так называют линию, проложенную от центра до произвольной точки на окружности.
  4. π — число, равное 3,14. Оно бесконечное, поэтому чем больше цифр после запятой, тем точнее расчеты.

Необязательно использовать обе формулы. Диаметр и радиус взаимосвязаны. Вычисляют один параметр, после чего узнают второй: диаметр в 2 раза больше радиуса и наоборот.

Величина окружности разная на экваторе и полюсах. Поэтому экваториальный радиус больше полярного. Первый — 6378 км, второй — 6356 км. Интересно, что диаметр Солнца больше диаметра Земли в 109 раз.

Как измерить длину окружности Земли

Чтобы измерить окружность земли по экватору, существуют специальные приборы и космические спутники. Но, применяя знания по геометрии, получают данные без сложных инструментов. Впервые такую работу выполнил ученый Древней Греции Эратосфен.

Согласно преданиям, путешественники сообщили ему, что в день летнего солнцестояния они наблюдали, как освещалось дно самых глубоких колодцев, а предметы не отбрасывали тени. Солнце стояло в зените. Это происходило в 500 милях южнее Александрии, в Сиене. Астроном знал, что в родном городе предметы отбрасывают тень, а солнце не заглядывает на дно глубоких колодцев.

В полдень самого продолжительного летнего дня Эратосфен измерил длину тени городского обелиска, высоту он знал. По этим данным рассчитал протяженность условной линии, соединяющей вершины обелиска и тени. Зная эти данные, просчитал углы воображаемого треугольника — 7°. Это значило, что Сиена настолько смещена относительно Александрии.

Угол 7° — это приблизительно ⅟50 часть замкнутой окружности, которая всегда имеет 360°. Астроном продолжил вычисления дальше. Он умножил расстояние до Сиены на 50. Получилась длина окружности Земли — 25000 миль. Современные исследования показали, что ученый не сильно ошибался: экваториальная окружность планеты равна 24894 мили или 40075 км.

Погрешность Эратосфена объясняется не примитивностью расчетов, которыми он пользовался. Этот способ точный, применяется и сегодня, только с более совершенными инструментами. Ученый не знал точного расстояния между городами. Оно в те времена измерялось количеством дней, проведенных караваном в пути.

Вторая причина неточности — Александрия и Сиена расположены на разных меридианах. Сегодня рассчитывают окружность между объектами, которые находятся на одном меридиане.

Окружность Земли.
Измерение окружности Земли по Эратосфену.

Интересные факты

Эти факты будет интересно знать:

  1. Длину в 40 075 км в среднем за два года проезжает автомобиль в России.
  2. Скорость вращения Земли на экваторе составляет 465 метров в секунду, что быстрее скорости звука. С этим связано предпочтение запуска космических кораблей ближе к экватору. При старте ракета уже движется со сверхзвуковой скоростью относительно Земли. Это значительно экономит топливо.
  3. Единственным ледником на экваторе является шапка вулкана Каямба в Эквадоре.
  4. При перемещении с полюса на экватор предметы и тела теряют 0,53% своей массы. Это связано с удалением от центра масс Земли.
  5. Еще ни одному путешественнику не удалось пройти вдоль земной части экватора.
  6. В Бразилии в городе Макапа есть футбольный стадион, посередине которого проходит линия экватора.

В древние времена

Впервые окружность Земли измерили ещё в Древней Греции. Это был математик Эратосфен из города Сиены. В то время уже было известно

, что планета обладает шаровидной формой. Эратосфен наблюдал за Солнцем и заметил, что светило в одно и то же время суток при наблюдении из Сиены расположено точно в зените, а в Александрии оно имеет угол отклонения.

Эти измерения производились Эратосфеном в день солнцестояния в летний период. Учёный измерил угол и обнаружил, что его величина составляет 1/50 часть от целой окружности, равняемой 360 градусам. Зная хорду угла в один градус, её нужно умножить на 360. Затем Эратосфен взял в качестве длины хорды интервал между двумя городами (Сиеной и Александрией), предположил, что они находятся на одном меридиане, произвёл расчёты и назвал цифру 252 тысячи стадий. Это число и означало окружность Земли.

Для того времени подобные измерения

считались точными, ведь никаких способов измерить величину окружности Земли более точно, не существовало. Современные учёные признаются, что величина, посчитанная Эратосфеном, получилась довольно точной, несмотря на то, что:

  • эти два города — Сиена и Александрия не расположены на одном меридиане;
  • древний учёный получил цифру, исходя из дней пути верблюдов, а ведь ходили они не по идеально прямой линии;
  • неизвестно, какой прибор применял учёный для измерения углов;
  • непонятно, чему равнялся стадий, используемый Эратосфеном.

Тем не менее, учёные до сих пор придерживаются мнения о точности и уникальности метода Эратосфена, впервые измерившего диаметр Земли.

Почему у Земли две разные величины окружности

Это потому, что она не является геометрически правильным шаром. На ее форму влияет гравитация. Масса притягивается к центру, поэтому планет сжимается. Из-за центробежной силы длина окружности больше всего на экваторе. Это условная линия, которая перпендикулярна оси вращения планеты. Полюса планеты немного сплющиваются, из-за чего она немного выпуклая по экватору.
Величина земной экваториальной выпуклости составляет свыше 42 километра.

Сколько весит

Изучение размеров нашей планеты будет неполным без другого параметра – массы. Она составляет 6*1024 килограмма. Объём планеты – свыше 1,08 триллиона кубических километров. Таким образом, плотность планеты составляет около 5,5 грамма на кубический сантиметр.

Измерение окружности и диаметра Земли представляет собой несложную математическую задачу. В этом случае следует применять число π. Однако в силу сжатия планеты длина экваториальная окружность несколько больше, нежели полярная. И из-за этого экваториальный и полярный радиус Земли будет немного отличаться. Зная же показатели окружности, диаметра и радиуса нашей планеты, несложно будет вычислить и площадь ее поверхности.

Сравнение размеров Земли с нашей звездой и другими планетами

“Наш дом” можно уверенно назвать уникальным небесным телом, так как, несмотря на схожесть с другими космическими объектами, здесь есть все условия для жизни. Это единственный объект, на котором вода находиться на поверхности. Это третья планета от Солнца, которая также характеризируется, как самое плотное небесное тело. Для подтверждения уникальности нашей планеты, можно сравнить ее с другими космическими объектами:

Диаметр Земли: основные параметры, как измерить окружность и радиус Земли
Диаметр Земли: основные параметры, как измерить окружность и радиус Земли

Размер Земли и Солнца

Наш дом и другие небесные тела Солнечной системы — это всего лишь мелкие частицы по сравнению с Солнцем. 99,86% общей массы галактики приходиться на желтую звезду. Диаметр ее достаточно велик, чтобы разместить на нем 109 планет.

Диаметр Земли: основные параметры, как измерить окружность и радиус Земли

Размер Венеры и Земли

Ученые называют эти две планеты близнецами. И правда, у них много сходств по показателям плотности, массы и объема. Диаметр Венеры составляет 95% от диаметра нашей планеты. А масса — 81,5% от общей массы нашего дома.

Размер Марса и Земли

После Меркурия, красная планета является самой маленькой в нашей Солнечной системе. Время перелета с одной стороны Меркурия на противоположную составляет всего восемь часов.

Размер Юпитера и Земли

Газовый гигант считается наибольшим небесным телом в Солнечной системе. Его диаметр в 11 раз превосходит экваториальный диаметр нашей планеты.

Размер Сатурна и Земли

Наша планета уступает в размерах Сатурну. По его диаметру можно разместить десять небесных тел, похожих на земной шар.

Видео

Массу полезной информации о Земле вы узнаете из этого видео.

Источники

  • https://o-kosmose.ru/solnechnaya-sistema/okruzhnost-zemli-po-ekvatoru-v-kilometrah
  • https://www.vseznaika.org/geography/chto-takoe-ekvator-i-chemu-ravna-ego-dlina/
  • https://NatWorld.info/raznoe-o-prirode/jekvator-opisanie-dlina-v-km-skorost-vrashhenija-zemli-klimat-i-strany
  • https://LivePosts.ru/articles/education-articles/geografiya/skolko-kilometrov-sostavlyaet-dlina-ekvatora
  • https://MfMercury.ru/vokrug-solnca/okruzhnost-zemli-po-ekvatoru.html
  • https://CosmosPlanet.ru/solnechnayasistema/zemlya/diametr-zemli.html
  • https://spaceworlds.ru/solnechnaya-sistema/planeta-zemlja/razmer-zemli.html
[свернуть]