地球の本当の形は何ですか？図面、説明

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1672 年にギアナに到着したフランス遠征隊の隊員は、振り子時計とゼンマイ時計の間の時間の読み取り値に奇妙な不一致を発見しました。赤道付近では振り子時計の針が２分半遅れていた。わずか 2,5 年後、I. ニュートンが地球の形が球とは異なることを理論的に証明し、この事実を説明できるようになりました。

彼の推論は要約すると次のようになります。地球の中心から北極と赤道に向かう 22 つの水路を想像し、水が赤道から極に、またはその逆にオーバーフローしないと仮定すると、両方の液柱のバランスが取れています。地球の自転によって引き起こされる遠心力が赤道水路内の重力をわずかに減少させるため、ニュートンは適切な計算を行った結果、赤道半径は極半径より XNUMX km 大きいという結論に達しました。このことから、地球はまったく球ではなく、楕円体であるという結論が導き出されます。

1948 年以上にわたり、ニュートンのデータが最も正確であり続けました。次に、科学者たちは天文器具を使用して、赤道と極付近で 32,7 度の緯線の長さを測定しました。測定は今世紀半ばまで続けられ、XNUMX 年にイギリスの測量士 G. ジェフリーが地球の半径間の不一致が XNUMX km であると測定しました。しかし、この値は最も正確ではありませんでした。

地球の本当の形は何ですか？
図1。子午線上のジオイドの変動を平均すると、結果の図は梨のスライスに似たものになります。

最初の衛星の打ち上げ後、科学者たちはその軌道が計算上の軌道から予想外にずれていることを発見しました。彼が赤道上空を飛行したとき、いくつかの力によって軌道面が変化し、200 日あたり 9 度の速度で徐々に西に移動しました。この値は高精度に測定されました。そして、これが科学者が発見したものです。振り子時計と同じように、半径の違いは衛星の軌道の変化に影響します。地球から持ち出された機器のおかげで、G. ジェフリーの測定値を修正することができました - 半径の差はさらに XNUMX m 増加しました。最終的な結果は、喜ばしいものではなく、科学者を動揺させる可能性が高かったです。結局のところ、彼は、その時までにすべての大陸をXNUMXメートルの精度で注意深く測定していた測地学者の結果を確認せず、地球のモデル、つまり地球儀が間違っていたことが判明しました。あるいは逆に、衛星から得られた結果が間違っている可能性もあります。こうしたことから、科学者たちは、地球を楕円体として考えることは、全体像を単純化しすぎることを意味すると考えるようになりました。

弦の音響特性を研究する場合、科学者は複雑な形状の振動を基本音と高周波の正弦波高調波に分解します。地球の形を決定するためにも同じ原理が使用されましたが、糸の代わりに理想的な球面が採用されました。続いて、衛星の軌道への影響に応じて決定されるすべての高調波が次々とそれに重畳されます。これが最初の高調波、ゼロです。これは、重心が赤道面にあるボールを示しています。第 XNUMX 高調波は XNUMX ローブの楕円体です。 XNUMX 番目は、梨のスライスに似た XNUMX 枚の花びらです。

地球の本当の形は何ですか？
図 2 偶数および奇数高調波の研究は、科学者が地球の正確な形状を構築するのに役立ちました

偶数高調波 (XNUMX 番目、XNUMX 番目、XNUMX 番目、XNUMX 番目など) は、西方向の軌道の変化に最も大きな影響を及ぼします。これらを決定するために、衛星は赤道に対してさまざまな角度で打ち上げられました。

奇数高調波（XNUMX次、XNUMX次、XNUMX次など）は、近地点（地球の表面から衛星までの最小距離）を変化させます。これは主に、衛星が北半球から南半球に通過し、電子のように遠くの軌道に「ジャンプ」するときに発生します。赤道に対する傾きが異なる複数の軌道を測定することで、すべての奇数高調波の値を決定することもできました。

科学者がすべての高調波を合計すると、地球のモデルは非常に複雑であることが判明しました。心の中で極を切り取ると、北極にハンドルが付いた梨のスライスのように見えます。しかし、胎児の側面は完全に均一には見えません。多くの部分で隆起と窪みが見られます。この写真では、アメリカの科学者 M. カウラが私たちの惑星をどのように表現しているかがわかります。等高線図では、等値線は高低差を示します。ジオイドは、自然の起伏のない条件付きの地球の表面であり、その上に世界の海洋の水が注がれています。より正確には、ジオイドは地球の加速度の大きさが常に同じである面として理解されます。

この複雑な状況をより深く理解するために、赤道付近のジオイドの水面を想像上の旅をしてみましょう。アフリカの東経20度の地点からスタートしましょう。したがって、最初はレベル 6378 にあり、地球の中心からの実際の距離は 70 km です。コンゴ川を渡るときに海面を保つためにはトンネルを作らなければなりません。インド洋では徐々に地球の中心に近づき、東経 79 度で最大の落ち込みに達します。ここでは、地球の中心が 67 メートル近づいています。ニューギニアの北では、20 メートルの高さまで登る必要があります。太平洋の真ん中にあるため、その先の道は、あまり下りたり登ったりすることなく通過します。私たちはゼロレベルの海面に浮かんでいます。その後、南米沖の水面下 XNUMX メートルまで降下します。そして最後に、旅を始めた原点に戻ります。

構築された地表の図によって、ニュートンが始めた研究は完了したように思われる。しかし科学者たちは、地球の表面に巨大な隆起や陥没が存在することをどのように、どのように説明するのかという疑問に対する答えを探し続けている。最近、地球の構造の新しいモデルがハンガリーの科学者アカデミアン D. バルタによって開発されました。彼は、磁場の変化の正確な計算と観察により、地球の核が地球の中心に位置しておらず、オーストラリアの方向に450キロメートルずれていることを示しました。

ここでもう一度 M. カウルの地図を見てみましょう。驚くべき偶然です - 地球の表面のこの部分は最大の標高でもあります。しかし、地図上にはさらに XNUMX つの標高があり、XNUMX つは西ヨーロッパ地域にあり、もう XNUMX つはアフリカと南極の間にあります。新しい仮説もあります。中心核は、地球の表面と同様、球体ではない可能性があります。おそらく、巨大な圧力によって圧縮されたこの巨大な溶融物質の滴は、その場に留まらない成長を伴うジャガイモに似ています。ゆっくりと、ほとんど知覚できない速度で、それらは一方の端からもう一方の端まで流れます。そしてそれらに合わせて、表面の隆起と窪みが移動し、地殻の形状が変化し、山が形成されます。

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