Что такое геоид?

Сразу скажем, в школе вас не обманывали: в первом приближении, например, в задачах по физике, планету можно считать шаром с радиусом 6371 км. Да и невооруженным взглядом вы вряд ли сможете отличить форму Земли на фото от окружности. Однако при помощи точных измерительных приборов и сложных математических расчетов ученые еще в XVIII веке выяснили, что длина дуги меридиана величиной в 1 градус увеличивается при перемещении от экватора к полюсам. Это означает, что планета немного сплюснута.

«Одной из самых простых представлений формы Земли принято считать эллипсоид вращения, приплюснутый со стороны полюсов. Вращение Земли создает центробежную силу, которая растягивает планету в разные стороны. На экваторе эта сила больше, чем у полюсов. Из-за этой разницы наша планета оказывается немного сжата», — объясняет аспирантка МГТУ им. Н.Э. Баумана, инженер Молодежного космического центра Вероника Каменева.

«Как это можно почувствовать на себе? Давайте проведем эксперимент и раскрутим грузик на веревочке. Если крутить с одной скоростью, но изменять длину веревки, то можно заметить, что, чем длиннее нитка, тем больше растягивающая сила действует на руку. То же самое происходит и с Землей», — рассказывает Вероника.

Разница между полярным и экваториальным радиусом у данного эллипсоида составляет 21 км. Если бы дно Мирового океана было ровным, без перепадов высот и участков суши, то его поверхность как раз совпадала бы с этим эллипсоидом вращения. Однако из-за местных особенностей рельефа отклонения существуют, и при этом значительные.

С появлением космической геодезии в конце XX века ученым удалось установить наиболее точную форму Земли — геоид. Так называется условно продолженная под материками поверхность Мирового океана в  невозмущенном состоянии (то есть без учета волн и приливов).

Говоря сложным языком физиков, это эквипотенциальная поверхность земного поля тяжести. В каждой его точке поверхность геоида перпендикулярна линии, проходящей через центр небесной сферы. Ее можно найти, подвесив на длинной нити груз, поэтому линия называется «отвесной». 

Отсчет высот над уровня моря ведется именно от поверхности геоида. Это неправильное геометрическое тело, которое отличается от идеального эллипсоида вращения на 85 м в большую сторону в районе Исландии и на 106 м в меньшую в южной Индии. Не путайте эти отклонения с диапазоном реального рельефа планеты. Геоид — фигура гладкая, а физическая поверхность Земли (с учетом гор и ущелий) — шероховатая и имеет в разы больший перепад высот от  +8 848 м на вершине Эвереста до −11 034 м в Марианской впадине. Кстати, эти высоты рассчитаны как раз от поверхности геоида.