Geoïde geologie

Geoïde, model van de figuur van de aarde - dat wil zeggen van de grootte en vorm van de planeet - dat samenvalt met het gemiddelde zeeniveau boven de oceanen en zich voortzet in continentale gebieden als een denkbeeldig zeespiegeloppervlak gedefinieerd door een waterpas. Het dient als referentieoppervlak van waaruit topografische hoogten en dieptes van de oceaan worden gemeten. De wetenschappelijke discipline die zich bezighoudt met de precieze figuur van de aarde en de bepaling en betekenis ervan staat bekend als geodesie.

De geoïde staat overal loodrecht op de zwaartekracht en benadert de vorm van een regelmatige afgeplatte sferoïde (dwz een afgeplatte bol). Het is echter onregelmatig vanwege lokale massaconcentraties (afwijkingen van laterale homogeniteit op diepte) en vanwege hoogteverschillen tussen continenten en zeebodems. Wiskundig gezien is de geoïde een equipotentiaal oppervlak; dat wil zeggen, het wordt gekenmerkt door het feit dat de potentiële functie over de gehele omvang constant is. Deze potentiële functie beschrijft de gecombineerde effecten van de aantrekkingskracht van de massa van de aarde en de centrifugale afstoting veroorzaakt door de rotatie van de aarde om zijn as.

Vanwege de onregelmatige massaverdelingen in de aarde en de resulterende zwaartekrachtsafwijkingen, is de geoïde geen eenvoudig wiskundig oppervlak. Het is daarom geen geschikt referentieoppervlak voor een geometrische figuur van de aarde. Als referentiefiguren van de aarde, maar niet voor de topografie, worden eenvoudige geometrische vormen gebruikt die de geoïde benaderen. Voor veel doeleinden is een adequate geometrische weergave van de aarde een bol, waarvoor alleen de straal van de bol moet worden vermeld. Wanneer een nauwkeuriger referentiecijfer vereist is, wordt een rotatie-ellipsoïde gebruikt als representatie van de vorm en grootte van de aarde. Het is een oppervlak dat wordt gegenereerd door een ellips 360 ° te draaien om zijn kleine as. Een ellipsoïde die wordt gebruikt in geodetische berekeningen om de aarde weer te geven, wordt een referentie-ellipsoïde genoemd. Deze revolutionaire ellipsoïde is de vorm die het meest wordt gebruikt om een eenvoudig geometrisch referentieoppervlak weer te geven.

Een rotatie-ellipsoïde wordt gespecificeerd door twee parameters: een halve lange as (equatoriale straal voor de aarde) en een halve lange as (polaire straal) of de afvlakking. Afvlakking (f) wordt gedefinieerd als het verschil in grootte tussen de halve lange as (a) en de halve as (b) gedeeld door de halve lange as, of f = (a - b) / a. Voor de aarde verschillen de halve grote as en semiminale as met ongeveer 21 kilometer (13 mijl), en de afvlakking is ongeveer een deel op 300. Het vertrek van de geoïde van de best passende rotatie-ellipsoïde is ongeveer ± 100 meter (330 voet); het verschil tussen de twee halfassen van de equatoriale ellips in het geval van een triaxiale ellipsoïde passend bij de aarde is slechts ongeveer 80 meter.

Dit artikel bespreekt de ontwikkeling van eenvoudige geometrische representaties van de aarde, te beginnen met de oude Grieken. Vervolgens wordt het concept van de geoïde besproken en de manieren waarop het volgen van kunstmatige satellieten en het in kaart brengen van het oceaanoppervlak hebben geholpen bij de geodetische beoordeling van de vorm en het zwaartekrachtveld van de aarde. Het besluit tot slot door te laten zien hoe dit werk heeft geleid tot meer verfijnde waarden voor de straal, massa en dichtheid van de aarde.