شكل الأرض

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
شبه كرة مفلطح

يحمل مصطلح شكل الأرض العديد من المعاني في علم المساحة (الجيوديسيا)، ويتحدد المعنى حسب كيفية استخدامه والدقة التي يُقاس بها حجم الأرض وشكلها. وأكثر هذه المعاني شيوعًا هو السطح الطبوغرافي الفعلي مع ما يتضمنه من مناطق مائية وأشكال أرضية متنوعة. وهذا، في الواقع، هو السطح الذي تُجرَى عليه القياسات الفعلية للأرض. لكنه لا يتناسب مع الحسابات الرياضية الدقيقة، لأن المعادلات اللازمة لوضع الانحرافات في الحسبان ستحتم استخدام مجموعة باهظة التكلفة من الحسابات. وبوجه عام، يهتم بالسطح الطبوغرافي خبراء الطبوغرافيا والهيدوغرافيا.

يشير المفهوم الفيثاغوري للأرض الكروية إلى سطح بسيط يسهل التعامل معه من الناحية الرياضية. ويُستخدَم في العديد من الحسابات الفلكية والملاحية كسطح يمثل الأرض. ورغم أن الجسم الكروي شبيه بالشكل الحقيقي للأرض، ومُرضٍ لتحقيق العديد من الأهداف، يرى علماء المساحة، المهتمون بقياس المسافات الطويلة على نطاق القارات والمحيطات، أنه من الضروري التوصل إلى شكل أكثر دقة. والتقديرات التقريبية الأكثر دقة تتراوح ما بين بناء شكل الأرض بأكمله كشبه كرة مفلطح أو مجسم إهليلجي مفلطح، إلى استخدام توافقيات دائرية أو تقديرات تقريبية محلية فيما يتعلق بالمجسمات الإهليلجية المرجعية المحلية. لكن مع ذلك، لا تزال فكرة سطح الأرض المسطح كافية لعمليات مسح المناطق الصغيرة، حيث تزيد أهمية الطوبوغرافيا المحلية عن انحناء الأرض. تُجرَى عمليات مسح اللوحات المستوية للمناطق الصغيرة نسبيًا، ولا يوضع انحناء الأرض في الحسبان. عند إجراء مسح لمدينة ما، يتم حساب حجمها كما لو كانت الأرض مستوية السطح. فمع هذه المساحات الصغيرة، يمكن تحديد المواقع بدقة من حيث علاقتها ببعضها البعض دون الوضع في الاعتبار شكل الأرض الكلي.

انحناء الأرض كما شوهد في فالنسيا في إسبانيا (شاطئ مالباروسا)

في الفترة ما بين منتصف إلى نهاية القرن العشرين، ساهمت أبحاث علوم الأرض في تحسنات مذهلة في تحديد شكل الأرض بدقة. تمثلت الاستفادة الرئيسية لهذه الدقة المحسنة (والدافع وراء تمويل الأبحاث المتعلقة بها، خاصة من الجهات العسكرية) في تقديم بيانات حول الجغرافيا والجاذبية لنظم التوجيه بالقصور الذاتي في الصواريخ الباليستية. ساعد هذا التمويل أيضًا في التوسع في الفروع المعرفية لعلوم الأرض، مما عزز من إقامة أقسام متعددة لعلوم الأرض في كثير من الجامعات، وتطورها.[1]

مجسم إهليلجي دوراني[عدل]

نظرًا لأن الأرض مسطحة عند القطبين ومنبعجة عند خط الاستواء، كان شبه الكرة المفلطح هو الشكل الهندسي المُستخدَم في علم المساحة كشكل تقريبي للأرض. وشبه الكرة المفلطح، أو المجسم الإهليلجي المفلطح، هو مجسم إهليلجي دوراني يتكون نتيجة دوران إهليلج حول محوره الأقصر طولاً. ويُعرَف المجسم الكروي، الذي يصف شكل الأرض أو أي جسم سماوي آخر باسم مجسم إهليلجي مرجعي. والمجسم الإهليلجي المرجعي للأرض يُسمَى المجسم الإهليلجي الأرضي.

يُحدَد المجسم الإهليجي الدوراني على نحو مميز برقمين: بُعدان، أو بُعد واحد ورقم واحد يمثل الاختلاف بين البُعدين. يستخدم علماء المساحة عادة نصف المحور الرئيسي والتفلطح. فيُحدَد الحجم بنصف القطر عند خط الاستواء (نصف المحور الرئيسي للإهليلج المقطعي) ويُشار إليه بالحرف a. أما شكل المجسم الإهليلجي، فيُحدَد بالتفلطح f، الذي يشير إلى مدى ابتعاد المجسم الإهليلجي عن الشكل الدائري. (من الناحية العملية، يكون الرقمان المُعرِفان عادةً هما نصف قطر خط الاستواء، وانعكاس التفلطح، بدلاً من التفلطح ذاته؛ وتبلغ قيمة انعكاس التفطلح لشبه كرة نظام الإحداثيات WGS84 المُستخدم حاليًا في نظم تحديد المواقع العالمية (GPS) 298.257223563 بالضبط.)

والفرق بين المجسم الإهليجي الدائري والمرجعي للأرض صغير؛ إذ يبلغ نحو جزء واحد من 300. وكان التفلطح قديمًا يُحسَب بالقياسات المتدرجة. أما الآن، فتُستخدَم الشبكات الجيوديسية وقياس المساحات بالأقمار الصناعية. وعلى أرض الواقع، تم تطوير العديد من المجسمات الإهليجية المرجعية على مر القرون من واقع عمليات مسح مختلفة. وتختلف قيمة التفلطح اختلافًا طفيفًا من مجسم إهليلجي مرجعي لآخر، مما يعكس الظروف المحلية وما إذا كان المجسم الإهليلجي يهدف إلى عرض الأرض بأكملها أم جزء منها فقط.

انظر أيضًا[عدل]

  • نظرية كليروت
  • علوم الأرض، نظام المساحة العالمي WGS84، نظام الجاذبية الأرضية EGM96
  • نصف قطر الأرض، التفلطح، قوس خط الزوال
  • المجسم الإهليلجي المرجعي, قياس تموج المجسم الأرضي
  • الجاذبية النظرية، معادلة الجاذبية
  • التاريخ: أرض مسطحة، إراتوستينس، بيير بوجوير, فريدريك روبرت هيلمرت

ملاحظات ومراجع[عدل]

  1. ^ Cloud، John (2000). "Crossing the Olentangy River: The Figure of the Earth and the Military-Industrial-Academic Complex, 1947–1972". Studies in the History and Philosophy of Modern Physics 31 (3): 371–404. doi:10.1016/S1355-2198(00)00017-4. 
  • Guy Bomford, Geodesy, Oxford 1962 and 1880.
  • Guy Bomford, Determination of the European geoid by means of vertical deflections. Rpt of Comm. 14, IUGG 10th Gen. Ass., Rome 1954.
  • Karl Ledersteger and Gottfried Gerstbach, Die horizontale Isostasie / Das isostatische Geoid 31. Ordnung. Geowissenschaftliche Mitteilungen Band 5,TU Wien 1975.
  • Helmut Moritz and Bernhard Hofmann, Physical Geodesy. Springer, Wien & New York 2005.
  • Geodesy for the Layman, Defense Mapping Agency, St. Louis, 1983.

وصلات خارجية[عدل]