Высоты геоида

Эти высоты можно получить геометрическими (точнее, астрономическими) измерениями, однако это очень трудоемкая задача и к тому же относительная, т. е. нельзя измерить высоту геоида N в точке, а измеряется изменение высоты AN от одной точки до другой.

Для пояснения этого введем понятие уклонения отвеса. Переместимся по поверхности геоида из А в В.

Так вот, разность астрономической и геодезической широт дает проекцию уклонения отвеса в плоскости меридиана (аналогично для параллели). Для получения высот геоида методом измерения астрономических координат (координаты на геоиде) и геодезических (координаты на эллипсоиде) надо для всей Земли иметь систему тех и других координат. Кроме того, надо в исходной точке знать высоту геоида, полученную иным путем.

Более просто эта задача решается с помощью гравиметрии. Вполне очевидно, что уклонение отвеса есть функция распределения масс в Земле; аномалии в распределении масс отражаются в гравитационных аномалиях. Значит, гравитационные аномалии отражаются в уклонениях отвеса и несут информацию непосредственно о высотах геоида. В самом деле, там, где сила тяжести нарастает, геоид повышается, где убывает – понижается, т. е. над избыточными массами в Земле высота геоида увеличивается (и наоборот). Так, если измерить аномалии силы тяжести, то по ним можно вычислить высоты геоида. Классическая формула для вычисления высот геоида по аномалиям силы тяжести была получена еще в 1849 г. английским математиком Г. Стоксом (1819-1903).

Какова же фигура геоида? Если считать Землю строго фигурой вращения и учитывать только зональные отклонения от эллипсоида, то наглядно выявляется полярная асимметрия Земли. Оказывается, что над северной полярной зоной геоид возвышается над эллипсоидом на 20-30 м, а над Южной, наоборот, лежит ниже эллипсоида на ту же величину. Это дало повод говорить о грушеобразной форме Земли. По аналогии с геоидом даже появился термин «апиоид», что значит грушеобразный.

Если рассматривать отдельно Северное и Южное полушария, то наибольшие полуоси экваториального сечения в Северном полушарии проходят где-то в области 15-20° з. д. и 130-140° в. д., а в Южном полушарии- от 70° з. д. к 50-60° в. д. Имеет место как бы скручивание геоида по часовой стрелке с севера на юг (если смотреть с Северного полюса). Величина расхождений большой и малой полуосей составляет около 150 м. Впрочем, наибольшие «вздутия» геоида в Западном и Восточном полушариях не являются строго симметричными, поэтому, наверное, не следует соглашаться с бывшим одно время популярным мнением, что Земля есть трехосный эллипсоид.