1. Пригадайте способи зображення Землі. 2. Поясніть, чому існують різні види масштабів, у чому їх відмінності.

ТОПОГРАФІЯ ТА ГЕОДЕЗІЯ ЯК НАУКИ. Топографія (від грец. — «описувати місцевість») тісно пов’язана з картографією та геодезією і розглядає в деталях способи вивчення земної поверхні й відображення її на картах і планах. Топографічна зйомка є основним методом вивчення земної поверхні. Для створення топографічних карт земної поверхні в заданому масштабі проводять комплекс польових вимірювань на місцевості та камеральні роботи.

Значення топографії важко переоцінити, особливо для картографуванняприродного середовища. Описи місцевості не замінять топографічних карт, які є основним матері

алом для складання загальногеографічних карт.

Що таке загальногеографічна карта? Як ви її використовуєте?

Геодезія тісно пов’язана з астрономією, географією, геологією, геоморфологією, геофізикою. Завдання геодезії — визначення форми й розмірів Землі та її зовнішнього гравітаційного поля; дослідження горизонтальних і вертикальних деформацій земної кори; дослідження переміщення берегової лінії Світового океану та земних полюсів.

Серед практичних завдань варто виділити такі: визначення положення окремих точок земної поверхні в обраній системі координат; складання карт і планів місцевості; виконання вимірювань, необхідних для пошуку, проектування, будівництва й експлуатації будівель і споруд.

Уперше визначення головних термінів геодезії — землерозділ та землемір — у IV ст. до н. е. дав Аристотель (384—322 рр. до н. е.) у книзі «Метафізика», а відповідні знання з'явилися набагато раніше. Щоб розділити планету на окремі земельні ділянки — материки, геодезичні вимірювання за кілька століть до нашої ери проводили не тільки в Єгипті та Китаї, а й в інших країнах. У долині Нілу були споруджені зрошувальні системи й канали, палаци й храми, піраміди, будівництво яких було неможливе без відповідних геодезичних робіт, що виконували досить детально.

ФОРМА І РОЗМІРИ ЗЕМЛІ. Фізична поверхня Землі настільки складна, що виразити її математичною формулою неможливо, оскільки вона не відповідає жодному фізичному закону. Використання людством території фізичної поверхні для своїх потреб призвело до необхідності надійного її обліку. Виникла ідея підібрати та прийняти форму й розміри типової геометричної фігури, яка є строгою математичною поверхнею і за своєю величиною буде найближчою до фігури Землі. Науку спрямували на вивчення елементів відхилень між цією фігурою та існуючою фізичною поверхнею Землі.

Існуючу фігуру Землі беруть за рівневу поверхню, похідна якої збігається з поверхнею води океанів у спокійному стані й уявно продовжена під материками. Така поверхня має властивість, що в кожній її точці прямовисна лінія перпендикулярна до похідної. Вона не збігається з поверхнею жодної математичної фігури й сама є неправильної форми — гео

їдом. На основі досліджень визначили, що математична форма Землі нагадує більше еліпсоїд, який утворюється від обертання еліпса навколо своєї малої осі.

Обчисленням півосей а і b еліпсоїда займалися багато вчених. Російський вчений Ф. Красовський отримав такі результати:

Цей еліпсоїд називають референц-еліпсоїдом Красовського. Його поверхня відрізняється від рівневої на величину не більше 150 м. Хоча Земля не є кулею, вона насправді дуже близька до цієї форми (мал. 1).

Розгляньте мал. 1 та зробіть відповідні висновки.

Отже, можна узагальнити, що форма Землі — це сплющений сфероїд, тобто Земля стиснута на полюсах та випукла на екваторі. Не ідеально сферична Земля має дуже малу різницю між радіусами від центра до екватора та полюсів (1/298).

Сплющений сфероїд є одним із класів тривимірних об’єктів, що мають спільну назву — еліпсоїди. Усі типи еліпсоїдів застосовуються як основа математичних моделей для опису форми Землі.

Для відображення форми Землі немає геометричної фігури. Існують регіональні аномалії в її гравітаційній силі, змінюється й маса речовини Землі, що спричиняє відмінності у гравітації. На цьому рівні форма Землі є гладкою та близькою до еліпсоїда, однак із певною хвилястістю. Цю форму називають геоїдом.

Ви вже знайомі з поняттями «еліпсоїд», «сфероїд», «геоїд». Поясніть їх значення.

Геоїд визначається як поверхня постійного гравітаційного потенціалу. Чим далі від

ядра Землі, тим меншою є гравітаційна сила. Ми можемо скористатися цими знанням для досить точного визначення нашого перевищення. Застосовуючи гравіметр, який досить точно вимірює гравітаційне поле Землі, можна розрахувати перевищення над певним датумом, таким як середній рівень моря, навіть перебуваючи за тисячі кілометрів від нього.

Геоїд не відображає місцеві пагорби й долини, а подає лише об’єкти середнього розміру (гірські хребти, улоговини завширшки в сотні кілометрів тощо). Дуже малі об’єкти (пагорби, долини) тощо, які не впливають на регіональне гравітаційне поле, на геоїді не відображуються.

Геоїд, як поверхня постійного гравітаційного потенціалу, досить змінний за формою. Поверхня здебільшого найвища вздовж гірських хребтів, у тому числі Серединно-Атлантичний хребет та Індонезія, і найнижча в океанічних котловинах (мал. 2).

Використовуючи глобус, визначте розташування максимальних аномалій гравітаційного поля Землі. Які географічні райони розташовані в межах цих територій?

Слід зазначити, що океани, наповнені рідиною, повторюють форму геоїда майже точно. Ідеально гладка поверхня океану (без вітрів, припливів і температурних відмінностей) точно повторювала б форму геоїда. Найпростіший спосіб уявити геоїд — припустити, що немає континентів, а вся поверхня Землі вкрита водою.

Оскільки поверхня Землі нерівномірна, то й форма геоїда визначена недостатньо точно, отже, непридатна для розміщення в системі Х, Y та Z координат. Щоб уникнути цієї проблеми, вибирають наближену до геоїда фор-

му — еліпсоїд (для певної території держави, континенту, півкулі, планети). Це дає можливість робити математичні перетворення із географічної у проекційну систему координат. Оскільки еліпсоїд є математичною конструкцією, значення можуть бути отримані для будь-якої точки поверхні лише заповненням значень широти й довготи у формулі, використаній для створення еліпсоїда.

Математично еліпсоїд є об’єктом із різною довжиною осей X, Y та Z. Він відрізняється від сфероїда, у якого вісі X та Y однакової, а вісь Z — відмінної довжини. Із практичної точки зору геодезисти часто розглядають сфероїди як особливий клас еліпсоїдів.

Оскільки Земля не є ідеальною геометричною формою, використовується багато еліпсоїдів, які описують земну поверхню відносно точно в різних місцях. Із часом старі, менш точні еліпсоїди замінюють на більш точні. Наприклад, для України еліпсоїд Кра-совського 1940 р. було замінено на еліпсоїд УСК-2000.

Із додаткових джерел доберіть інформацію про еліпсоїд УСК-2000.

ВИСНОВКИ

■ Топографія та геодезія — найдавніші науки на Землі. Їх практичне значення полягає не лише у складанні карт і планів місцевості, але й у проведенні вимірювань, необхідних для різноманітної господарської діяльності людини.

■ Складна фізична поверхня Землі не відповідає жодному існуючому фізичному закону, і виразити її математичною формулою неможливо.

■ Дослідження встановили, що математична форма Землі нагадує більше еліпсоїд, який утворюється від обертання еліпса навколо своєї малої осі. Вона не збігається із жодною поверхнею математичної фігури й сама має неправильну форму. Отже, форма Землі — це сплющений сфероїд.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

1. Доведіть, що форма Землі неправильна і не піддається точним математичним обчисленням.

2. Обґрунтуйте необхідність подальшого розвитку геодезії та топографії — наук, які мають практичне значення для життєдіяльності людини.

3. Спрогнозуйте вплив інформаційних технологій на подальший розвиток топографії.

4. Порівняйте план, топографічну та географічну карти. Поясніть їх відмінність.

5. Проаналізуйте роль та сферу діяльності Державної служби України з питань геодезії, картографії та кадастру: dgm.gki.com.ua/

Це матеріал з підручника Географія 11 клас Масляк (профільний рівень)