地球是什么形状的

我们的母亲地球—-从人造卫星的升空开始,我们对地球的认识越来越深刻

1957年10月4日,苏联发射了世界上第一颗人造卫星进入环绕地球轨道,它的名字叫做斯普特尼克一号,也叫卫星一号,人类正式进入太空时代。探索太空已经不再是科幻故事中的场景。而实际上,卫星一号是一个很小的卫星,直径仅有58厘米,重量则为83千克;它绕地球一周需要97分17秒,在其近日点时距离地球228千米,远日点为947千米。尽管貌不惊人,但是它作为第一颗进入太空的人造卫星,象征着人类的历史踏入了新纪元。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

“orbit(轨道)”这个单词从那以后有了特定的意义。轨道可以描述卫星或其他天体的在受到引力或其他作用力下,围绕着地球或其他天体运行的路径或轨迹。尽管自然的力量在根本上决定了人造卫星轨道的形状及大小,但是人类的智慧与想象力将轨道的细节描绘得无比确切。

地球的形状是决定人造卫星近地轨道的重要因素。到了19世纪50年代,人们才知道两极与地心的距离比赤道大约要近21千米。太空时代为我们带来了新精度、新观察。1958年,一项对卫星绕地轨道的分析表明,两极的直径比赤道的直径短42.77千米。两极较为扁平这一点得到了验证,但是原本的计算略有170米的夸大。同年,科学家发现预计进入500千米圆形轨道的美国卫星先锋一号偏离了原定轨道。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

天文学家约翰·奥克菲解释了其中的差异,因为比之曾经的理论,实际上地球的顶端较为狭窄,而中部更为宽大。同时这些发现还证明了,比之北极,南极离地心近40米。这也让科学家们认为地球是预先成形的。

英国皇家飞机研究院的德斯蒙德·金海对这一观点进行了精修。他和他的同时G.E.库克根据27个卫星轨迹对地球的形状进行了详尽研究。得出的结论是,南极比原来的数据低25.8米,北极则略高18.9米。换句话说,南极比北极离地心近44.7米。这一不对称导致人造地球卫星的轨道有了10千米的偏移,大约是造成这一差异的地心到两极距离差异的数百倍。这也表明,如果卫星轨道的精确度能达到200米,对地球的具体大小的计算精度能以米计算。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

另一个关键的数值是地球的赤道长度。赤道的半径是6378.14千米,两极半径为6356.79千米,两者相差约21千米。这一差值也影响了卫星绕地轨道。当卫星从南半球向北半球西行时,其轨道平面在赤道处的引力作用下向西摆动。如果卫星从东到西的方向进入北半球,轨道平面就会向东摆动。这种扰动称为“交点退行”。“交点”是卫星穿过地球赤道平面的点。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

除了交点的移动外,地面观察者发现轨道平面有另一个明显的旋转。这是由于地球每天绕地轴自转造成的。在低轨道卫星的时候完成一次完整的轨道(以一个半小时计算),地球会向东转动22.5º。观察者会发现轨道的平面向西移动22.5°。

卫星为大地测量学(测量和绘制地球表面的科学)增加了新的维度。他们通过揭示地球引力的异常,帮助科学家勾勒出地球的真实形状。此外,卫星已成为确定位置、距离和方向的精确工具,这些工具在导航、地球物理勘探、土木工程和洲际导弹部署等领域都大有作为。

尽管根据地球是梨形的,可以推测赤道是一个正圆,但是事实上赤道也是一个椭圆。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

地球的形状随经度和纬度而变化。对大量卫星轨道的分析揭示了地球的新侧面。地球表面的基本参考形状的重力等势,称为“大地水准面”,几乎与海洋的平均海平面一致(忽略潮汐、风等的影响),山脉和山谷叠加在上面。如果详细了解地心引力,就能知道海平面的形状。引力的大小可以由卫星运行轨道的微小变化来推断。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

地球是梨形的,它的大地水准面图显示了地球的新特征。一项基于80万次观测结果的研究显示,印度南部有一个110米深的洼地,新几内亚附近有一个81米高的驼峰。美国宇航局于1978年发射的“海洋卫星”通过监测海平面高度的偏差,收集了大量关于地球形状的数据。这是由雷达测高仪完成的,它通过记录发送到地面的短雷达脉冲的往返时间来测量地面与它的距离。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

利用激光束可以提高大地测量的精度。这点已经得到了广泛的研究。1992年,两颗意大利人造卫星“Lageos一号”和“Lageos二号”进入环绕地球轨道,轨道高度590千米,但运行方向不同。它们各有426个等距的立方体角反射器,看起来像一个高尔夫球。激光由地面站发射,卫星接收。来自30个国家的研究人员对往返延误进行了比较。地质学家能够依靠这些数据监测地球地壳板块的运动,测量地轴的摆动,更好地了解海洋潮汐。

阿波罗11号登月任务极大地揭示了对运行轨道进行精确重力测量的重要。人们现在知道,尼尔·阿姆斯特朗在离原定目标6公里的地方着陆,因为当时月球表面的重力还不明确。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

2004年4月,美国国家航空航天局和斯坦福大学联合发射了“重力探测器-B”,进入了640千米的绕地轨道。引力定义为大质量物体对时空的扭曲变形。

这颗卫星对像行星这样的大型天体扭曲空间和时间结构的方式进行了有史以来最精确的测量,正如爱因斯坦所预测的空间曲折一样。测量方法是以四个完美的球形石英陀螺仪,在卫星上保持接近绝对零度的温度,并对准恒星IM Pegasi/ HR 8703,观察陀螺仪微小的方向变化。

陀螺仪的精度可以达到0.041弧秒。重力的变化为海洋运动及其对气候的影响提供了不同寻常的见解。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

地壳内部质量分布的不均匀是引力差异的成因。地球的重心随着地球表面质量的重新分布而不断变化,这是由于海洋内部质量的移动以及土壤水分、雪和地下水的移动造成的。欧洲遥感卫星ERS-1和托帕克斯卫星(也叫波塞冬卫星)收集的高度计数据显示海洋重力场异常。托帕克斯卫星上安装了DORIS(测轨定位系统),它可以测量卫星在参考椭球(地球表面的近似值)上方的位置和高度,精度可达10cm。

2004年的地震(过去100年来第四大地震)稍微改变了地球的形状。它使北极移动了几厘米,估计为2.5厘米。它使扁率(即地球的顶部扁平赤道凸起之比率)减少了一百亿分之一。科学家们说,地球将持续变扁,地震只是一个延续。而这次地震使一天的时间缩短了2.68微秒。

一个扁扁的球体-地球为什么是这种形状的?

科学家们还发现,地球的核心旋转速度比其表面每年快约0.3º到0.5º。地球固体内核的直径为2400千米,而流体外核的直径为7000千米。1936年,人们才发现了地核,而知道25年前,人们才证明地核是固体而不是液体。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. spaceyug- Maurice-Space Yug

原创文章,作者:李小白,如若转载,请注明出处:https://www.sssaaa.cn/article/5092.html

(0)

相关推荐

  • 野生动物包括哪些

    野生动物:是指生存在自然状态下,非人工驯养的各种哺乳动物,鸟类,爬行动物,两栖动物,鱼类,软体动物,昆虫及其他动物。 中国是世界上拥有动物种类最多的国家之一。陆地栖脊动物2000多…

    2022年8月29日
    4800
  • 草木灰的作用及使用方法

    对农民而言,草木灰很常见,常常被大家当作一种肥料,施用在各种作物上。草木灰是植物燃烧以后的残渣,含有6%~12%的氧化钾,也含有较多的钙和磷,还含有镁、硫、硼、锌、钥、铜等微量元素…

    2022年10月1日
    200
  • 格力和美的空调哪个质量更好

    一位有着几十年空调维修经历的师傅告诉我,格力空调研发技术、制造技术、节能技术、核心技术领先世界,格力空调是世界上质量最好的空调。就连回收废品的小商贩对于报废的格力空调其回收价格都要…

    2022年8月7日
    5000
  • 吃牛排左手拿刀还是右手拿刀

    很多人在西餐厅中吃牛排的时候对刀叉的使用非常困惑,不仅不习惯,而且不知道顺序,甚是头疼。那吃牛排怎么拿刀叉呢? 科斯塔牛排 切的时候:左手的叉子按压住牛排或其他事物,右手的刀子开切…

    2022年10月1日
    200
  • 除了酒店哪里还有私人空间

    一般是刚谈恋爱的一对新人或是一夜情的情侣,在大街上走很晃眼,还就是不知道能处到什么程度,不想被亲戚朋友看到说三道四,就想找一个安静场所,各诉衷肠。 咖啡屋、茶馆包间环境优雅,有音乐…

    2022年8月8日
    3800
  • 企业为什么喜欢签三年合同

    初入职场,或者是跳槽。不管是同行同岗,还是跨行换岗,一个人在进入一个新的工作环境后。第一年往往是打酱油的熟悉过程,了解身边的人,公司的环境,对自己的心态做调整的过程。也有一些人,在…

    2022年7月27日
    4600
  • 普通话过了怎么拿证书

    普通话考试证书领取流程: 1.确认领取时间及地点。地点一般是考点学校。 2.出示材料。包括:本人身份证;带有证书编号的网上成绩查询截图;委托他人领取证书的, 需持网上成绩查询截图、…

    2022年7月24日
    5300
  • 世界上真有丧尸病毒吗

    最近的韩国大片《釜山行》热播,该影片讲述了在一次偶然的交通事故后,被撞死的野鹿突然开始扭动着身体并站了起来,为了掩盖这是一种闻所未闻的病毒引起的,政府安抚市民,讹称大家的安全不会有…

    2022年7月8日
    6200
  • 老公戒烟后性功能提高了

    戒烟后,有两处更大了,猜猜哪两处?那就先说你最爱听的吧! 戒烟后,下面更大了——命根子 吸烟可能会减弱男性勃起的能力。有资料显示,吸烟人群的阳痿发病率明显高于普通人群。此外,美国波…

    2022年7月8日
    6000
  • 世越号事件真相是海祭吗

    “学生们的牺牲有崇高的意义,他们为大韩民国创造了重生的机会。” 说这句话的人不是韩国的某个神棍,而是韩国前总统朴槿惠。 2014年,世越号遇难后,朴槿惠无故失踪7小时,连秘书都不知…

    2022年8月8日
    94900

发表评论

登录后才能评论