Общие сведения о форме и размерах Земли. Часть 3
Французский ученый А. Клеро (1713–1765 годы) разработал теорию изменения силы тяжести на земном сфероиде в зависимости от географической широты и неоднородности внутреннего строения Земли. С этого момента геодезия начала рассматриваться с геометрической и физической точек зрения. Таким образом, сформировались еще две новые грани геодезии. Геометрические задачи геодезии решаются методами съемки, то есть путем измерений и вычисления расстояний и углов. Решение физических задач связано с измерениями силы тяжести. Геодезические измерения осложняются спецификой используемой системы координат, которая включает широту, долготу и высоту. Уровенные поверхности, по которым устанавливаются высоты точек, не параллельны между собой вследствие изменения силы тяжести на земной поверхности. Это обусловлено особенностями рельефа и плотностью горных пород, составляющих Землю.
Исследования А. Клеро подтвердили теорию о сплюснутости Земли. Полученные в это же время И. Ньютоном и Х. Гюйгенсом результаты были противоречивы, поэтому в 1735 и 1743 годах Парижская академия наук направила экспедицию в Перу и Лапландию для проведения градусных измерений. Геометрические основы градусных измерений сложились в глубокой древности, когда возникло учение о шарообразности Земли и появилась необходимость в определении радиуса земного шара для решения задач астрономии, геодезии, географии и картографии. Принцип градусных измерений, как было сказано выше, разработал Эратосфен.
В 1828 году немецкий ученый Ф. Гаусс предложил принять за математическую поверхность Земли средний уровень воды в океане. Русский военный геодезист Ф.Ф. Шуберт в 1859 году впервые высказал мысль о возможной трехосности Земли и вычислил ее размеры. Немецкий физик И. Листинг в 1873 году ввел понятие геоида для обозначения фигуры Земли. В 1888 году русский ученый Ф.А. Слудский создал оригинальную теорию фигуры Земли и обосновал некоторые методы ее изучения.
По результатам теоретических расчетов отечественных и зарубежных ученых поверхность Земли, за счет притяжения Луны и Солнца, ежедневно поднимается и опускается приблизительно на 10–50 см. Однако фактически, с учетом упругости поверхности Земли, эта величина составляет 10–20 см. Волнообразный процесс происходит достаточно медленно, поэтому население планеты такие колебания не замечает. Влияние данного феномена на координаты земной поверхности ничтожны и практически незаметны, поскольку размеры Земли по сравнению с этими колебаниями огромны. Тем не менее, результаты высокоточных измерений могут быть отягощены такими движениями.
Важное значение имеет одностороннее движение литосферных плит со скоростью 2–10 см/год, которое подтверждается результатами геодезических наблюдений. Такое движение могут вызвать плотины, которые испытывают давление движущихся масс воды. Разрыв земной коры может произойти за сотни километров в том месте, где она более подвижна. Эта проблема решается геодезическими способами и открывает еще одну грань геодезии.
Инженерная геодезия