Форма і розміри Землі
Перші припущення про форму Землі висловлювали ще древні греки (Піфагор). Наукові докази кулеподібності нашої планети приведені в працях Арістотеля (384 322 р.р. до н.е.), який пояснював природу місячних затемнень тінню, яку відкидає на Місяць Земля. У ХVІІІ ст. англійський фізик І.Ньютон показав, що внаслідок сумісної дії сил гравітації та відцентрових сил, що виникають при обертанні планети, вона повинна бути сплюснутою біля полюсів.
Тепер встановлено, що полярний радіус приблизно менший від екваторіального на 21 км (Rп =6357 км, Rе =6378 км). Така фігура Землі дістала назву геоїд. Поверхня геоїда співпадає з поверхнею води у Світовому океані, подумки проведеною і під материками.
Площа земного геоїда складає біля 510 млн. км², об'єм 1,083 млдр. км3.
Довжина кола земного меридіана 40009 км, довжина екватора 40076 км.
Середній діаметр Землі становить 12 750 км.
Обертається навколо Сонця зі швидкістю 30 км/с, або 108 000 км/год.
Вісь Землі має нахил 66.5°
Період обертання навколо осі — 23 години 56 хвилин 4 секунди.
У різних точках Землі швидкості обертання не однакові. Максимальна швидкість на екваторі — 464 м/с, на полюсах вона дорівнює нулю, а столиця України — Київ — обертається приблизно зі швидкістю 260 м/с. Цього руху ми не помічаємо тому, що разом із нами обертається все, що знаходиться на Землі.
Земля рухається і навколо Сонця по своїй орбіті зі швидкістю 29,7 км/с, здійснюючи повний оберт за 365 діб 5 годин 48 хвилин 48 секунд. Цей час ми називаємо зоряним роком. Проте підраховувати роки з такою кількістю неповних діб незручно. Тому календарним роком вважають рік, який має 365 діб. А з годин, хвилин та секунд, що залишилися, через чотири роки до лютого додають ще одну добу. Такий рік називають високосним. У ньому 366 діб. З цим рухом пов’язана зміна пір року.
На будь-якій географічній карті та глобусі є система горизонтальних та вертикальних ліній, які проведені через однакову відстань. Це градусна сітка Землі. Насправді цих ліній в природі не існує: вони уявні. Лінії градусної сітки необхідні для зручності складання карт та орієнтування за картою чи глобусом. Завдяки ним можна визначити точне положення на поверхні нашої планети будь-якого географічного об’єкта. Градусна сітка вперше з’явилася на картах понад 1800 років, завдяки Клавдію Птоломею. На планах місцевості градусна сітка відсутня.
Градусна сітка складається з двох типів ліній: паралелей та меридіанів.
Горизонтальні лінії градусної сітки це – паралелі (з грецької – той, що йде поряд) – уявні лінії, проведені на глобусі та географічній карті, паралельно одна одній. Паралель можна провести крізь будь-яку точку земної поверхні. Але для зручності показують не всі паралелі. Наприклад, на карті півкуль в шкільному атласі їх проводять через 10˚.
На глобусі кожна паралель має форму кола, тому її протяжність в градусах становить 360˚. При перенесенні зображення з глобусу на площину географічної карти форма паралелей спотворюється. Наприклад, на карті півкуль або картах України вони мають форму дуг, на фізичній карті океанів в атласі – прямих ліній. Паралелі мають різну протяжність в кілометрах. Найдовшою паралеллю є екватор (з латини – той, що вирівнює) – понад 40 тис. км. Він ділить Землю на дві рівні півкулі: Північну та Південну. На північ та на південь від екватора довжина паралелей в бік полюсів поступово зменшується. Тому й довжина дуги в 1˚різних паралелей не однакова. Найбільша вона на екваторі: в кожному градусі 111,3 км. Найменша – на полюсі: 0 км.
Вертикальні лінії градусної сітки – меридіани (з латини – полуденна лінія) – уявні лінії, що з’єднують найкоротшим шляхом Північний та Південний полюси Землі. Хоча меридіани уявні, але їх можна побачити опівдні, коли тіні від усіх предметів падають в бік Північного полюсу. В цей час тінь від будь-якого об’єкта співпадає з напрямом місцевого меридіана. Цим і пояснюється походження слова “меридіан”. Як і паралель, меридіан можна провести крізь будь-яку точку земної поверхні. Для зручності на карті півкуль меридіани (так само, як і паралелі) проведені через 10˚.
На глобусі всі меридіани однакові за формою та протяжністю. Вони мають форму півкола, тому відповідно протяжність в градусах 180˚. В кілометрах довжина кожного меридіана становить приблизно 20 тис. км. Виходячи з цього, довжина дуги в 1˚ кожного меридіана складає приблизно 111 км (20 000 км: 180˚). На географічних картах меридіани мають форму дуг або прямих ліній.
На карті на глобусі напрями сторін горизонту співпадають з лініями градусної сітки. Меридіани вказують напрям “північ – південь”, а паралелі “захід – схід”. Тому, щоб здійснювати рух з півдня на північ чи навпаки, слід пересуватися чітко вздовж одного меридіана (на відміну від плану, де рух на північ йде чітко вверх зображення, на південь – вниз). Для просування на захід чи схід треба переміщувати вздовж паралелі (на плані – до лівого чи правого поля зображення).
Кожна точка на Землі має свою, притаманну лиш їй, географічну адресу, за якою її можна відшукувати. Цю адресу записують не словами з зазначенням міст, вулиць, номерів будинків та квартир, а в градусній мірі географічних координат.
Визначати координати навчилися ще з прадавніх часів. В науку географічні координати ввів давньогрецький вчений Гіппарх у ІІ ст. до н.е. При цьому він запозичив у жителів Давнього Вавилона поділ кола на 360˚. У своїх працях грецький вчений Клавдій Птоломей у ІІ ст., описуючи природу на населення відомих йому земель, вже навів понад 8 тис. географічних об’єктів з зазначенням їх географічних координат, а також достатньо точно наніс їх на карту, використавши градусну сітку. До середини ХVІІІ ст. координати точок земної поверхні визначали лише на основі астрономічних спостережень. Нині це роблять завдяки точних приладам.
За географічною картою чи глобусом координати точок визначають, користуючись градусною сіткою. Положення будь-якого пункту на поверхні Землі визначається двома координатами: географічною широтою та географічною довготою.
Географічну широту точок визначають за паралелями градусної сітки. Починають відлік широти від найдовшої паралелі – екватора – в бік полюсів. Якщо точка лежить на північ від екватора, її широта вважається північною (скорочено записується пн. ш.), якщо на південь – південною (пд. ш.).
Отже, з’ясувавши, яку широту, північну чи південну, має точка, ми знаємо у якій півкулі її шукати. Для уточнення “адреси” слід встановити, наскільки дана точка віддалена від екватора. Відстань від екватора до кожного з полюсів становить чверть кола, тобто 90˚. Тому географічна широта точки може змінюватися від 0˚ (якщо вона лежить на екваторі) до 90˚ (якщо вона розміщена на одному з полюсів). Наприклад, якщо точка лежить у північній півкулі на відстані 10˚ від екватора, говорять, що її географічна широта 10˚ пн. ш.
Географічна широта – це кутова відстань даної точки на північ чи на південь від екватора, виражена в градусах.
Для знаходження точки на карті чи глобусі не достатньо знати лише її географічну широту. Адже при цьому, ми одержимо ціле коло на поверхні Землі, в будь-якій точці якого може знаходитися об’єкт, що нас цікавить. Це теж саме, що відшукати вулицю, але не знати номера будинку, в якому живе адресат. Тому слід з’ясувати, який меридіан перетинає ту паралель, географічну широту якої ми визначили.
За меридіанами градусної сітки визначають географічну довготу точок. Оскільки всі меридіани однакові, постає проблема, від якого з ним починати відлік довготи. За міжнародною угодою 1884 року нульовим або початковим меридіаном вважають той, що проходить крізь найстарішу астрономічну обсерваторію Великобританії у містечку Гринвіч біля Лондона. Тому цей меридіан також називають грінвічським або лондонським.
Відлік довготи йде від нульового меридіана на захід та на схід. Нульовий меридіан описує лише півкола, тому не може повністю поділити Землю на західну та східну півкулі. Він це здійснює разом з протилежним йому меридіаном 180˚. Від нульового меридіана на захід і аж до 180˚ меридіана довгота всіх точок вважається західною (записується зх. д.). Якщо точка розміщена на схід від нульового меридіана до 180˚, її довгота східна (сх. д.). Відповідно, географічна довгота змінюється в межах від 0˚ до 180˚.
Географічна довгота – це кутова відстань даної точки на захід чи на схід від нульового меридіана, виражена в градусах.
Наприклад, якщо точка лежить у східній півкулі на відстані 40˚ від нульового меридіана, її географічна довгота становить 40˚ сх. д.
Повна географічна адреса точки на поверхні планети складається одночасно з її географічної широти та географічної довготи. За домовленістю, першою записується широта, другою – довгота.