Naša Zem je jedna z planét slnečnej sústavy, ktorej stred tvorí hviezda, Slnko vzdialená od stredu Mliečnej cesty 33 000 svetelných rokov. Tvar a veľkosť Zeme - nepravidelný, hruškovitý tvar, ktorý tým, že Zem rotuje vytvára spolu s atmosférou a hydrosférou dojem, že má tvar približnej gule. Dôkazy o guľatosti Zeme zhrnul ako prvý Aristoteles. Názor dokázal zistením, že poludníkové oblúky nie sú všade rovnako dlhé. Rotačný elipsoid (Sféroid) = zjednodušený geoid. V 19. storočí bol zavedený názov geoid - teleso, ktorého tvar najpresnejšie vyjadruje tvar Zeme. Geoid = má viac rozmerov, ale za povrch sa považuje hladina svetového oceánu. Najlepšie vystihuje tvar Zeme. Pre potreby kartografie sa tento matematicky nedefinovateľný tvar nahrádza splošteným rotačným elipsoidom, ktorý sa nazýva referenčný elipsoid. Referenčná guľa (podoba s referenčným elipsoidom) = Polomer 6 371 km. (glóbus)
V dôsledku guľovitého tvaru Zeme sa dostáva na jednotlivé časti zemského povrchu nerovnaké množstvo slnečného žiarenia. Najviac ho dopadá na rovník a postupne ho ubúda smerom k pólom. Ťaháky-referáty / Prírodné vedy / Geografia. Je všeobecne známe, a potvrdili to aj kozmické sondy, naša planéta nemá tvar ideálnej gule, ale nepravidelného hruškovitého telesa. Odstredivé sily, vyvolané jej rotáciou okolo vlastnej osi, spôsobujú sploštenie zemegule na póloch a vydutie v oblasti rovníka. Povrch pevnín je tiež rozmanito zvlnený. Teleso, ktoré sa teoreticky najviac podobá Zemi, sa nazýva geoid. Má veľmi zložitú podobu, a preto sa na matematické vyjadrenie tvaru zemegule alebo v kartografii používa jednoduhší geometrický tvar tzv. Krasovského elipsoid, zavedený do praxe po r. 1952. Z tohoto elipsoidu vychádzali aj autori, ktorí určovali najbližší a najvzdialenejší bod od stredu Zeme, keď brali do úvahy rozdiel polosí, ktorý je väčší ako 21 km, nadmorskú výšku a zemepisnú šírku jednotlivých bodov.
Podľa historických mien o Zemi mala mať tvar od rôznych plôch cez krychľu až po útvar plujúci. Poměrně brzy ľudia díky astronomickým pozorovaniam zistili, že Země je kulatá. Dôkazy boli hneď niekoľko. Na základe meraní dĺžky jedného stupňa bol guľový tvar Země nahradený elipsoidom. Prvý pokus o výpočet zploštenia vykonal Runer Josip Bošković. Využil nielen doteraz publikovaných výsledky meraní, ale aj svoje vlastné merania. Ďalší bol Henrik Johan Walbeck, který pri výpočte používal metodu najmenej štvorcov pre čo najlepšiu aproximáciu nameraných výsledov. Jeho hodnota zploštenia Zeme bola 1/302,76. Najznámejší a v čase najpoužívanejší výpočet pochádza z roku 1841 od Friedricha Bessela, ktorý vypracoval vlastnú metódu. Roku 1837 tento fakt Friedrich Bessel odôvodnil tým, že Země je tvorená nehomogénnou hmotou. To spôsobuje nestejné hladiny oceánov, niektoré moria sú až o meter vyššie alebo nižšie oproti strednej hladine.
Geoid predstavuje teleso, ktoré je matematicky obtiažne definovateľné. Predstavíme si ho ako teleso, ktoré by bolo na miesto, kde by na ňu nepôsobili žiadne vonkajšie vplyvy - iné kosmické telesá, déšť a vítr ustáli, teplota by bola konštantná. Tvar geoidu určuje hladina úplne klidného mora promítnutá po celom povrchu Zeme. Tento povrch sa uvažuje aj pod kontinentmi. Ak hovoríme v geofyzike o tvare Zeme, myslíme tým práve tvar geoidu. Gravitačné pole a jeho anomálie.
Na mapovanie presného tvaru geoidu Zeme sa používajú radarové výškomery. Průměrná hladina oceánov nad podmorskými horami je vplyvom gravitačného pôsobenia vyššia než okolná úroveň mořskej hladiny. Nad podmorskými priekopami sa vytvárajú prohlubne aj na vode. Nadmorskou výškou myslíme výšku bodu nad geoidom. Výšku hladiny mora môžeme zistiť pomocou slapovej míry. Ide o veľkú trubicu umiestnenú na konci alebo na konci mola, do ktorej vlny nevplývajú. Výsledok merania je vzťahovaný k geodetickej nivelačnej značke. Môžu byť umiestnené na pobřeží oceánov a okrem hladiny moře merajú aj barometrický tlak a rýchlosť vetru. Pre Českú republiku je nadmorská výška vzťahovaná k strednej hladine Baltského mora.
Tvar Zeme je približne guľatý; Everest by na guli s polomerom 75 cm predstavoval výšku 1 mm. Tri štvrtiny Zeme tvoria oceány a moria, preto hladinové plochy najlepšie vystihujú geoid. Malú deformáciu spôsobila odstredivá sila rotácie, no sploštenie nie je veľké. Na obr. 1 sa zobrazuje vzťah medzi skutočným zemským povrchom (pevnina 4, oceán 1), geoidom (5) a referenčným elipsoidom (2). Geoid je fyzikálna plocha, nepoužiteľná ako výpočtová plocha pre geodetické účely. Je to myslený tvar Zeme, ktorý predstavuje výslednicu gravitačnej a odstredivej sily v hypotetickom stave homogénnej hmoty.
Geoid - Povrch konštantného gravitačného potenciálu približujúci priemernú hladinu mora. Geoid je základný pojem modernej geodézie a geodetických meraní, ktorý predstavuje tvar povrchu svetového oceánu pod vplyvom gravitačnej sily a rotácie Zeme, ak by nebol rušený inými vplyvmi. Je to hypotetický, spojitý povrch, ktorý najlepšie zodpovedá globálnej priemernej hladine mora (MSL). Geoid je ekvipotenciálna plocha gravitačného poľa Zeme, ktorá v priemere splýva s priemernou hladinou mora a jej pokračovaním pod pevninami. Voda v pokoji by sa usadila na geoidu, a geoid je vždy kolmý na miestny smer tiaže. Na rozdiel od sféry či elipsoidu je geoid nepravidelný, vlnitý povrch, ktorý odráža variácie vnútornej hustoty a rozloženie hmoty Zeme.
Referenčný elipsoid je matematicky hladký povrch, zatiaľ čo geoid je nepravidelný, fyzikálne definovaný povrch, ktorý presne kopíruje priemernú hladinu mora a odchyľuje sa od elipsoidu v dôsledku anomálií hmoty Zeme. Prečo je geoid dôležitý? Je to fyzikálny nulový referenčný povrch pre ortometrické výšky - základ všetkých moderných výškových systémov a kľúčový pre geodéziu, navigáciu, oceánografiu a geofyziku. Všetky merania výšky sú vzťahované k geoide pre fyzikálny význam a konzistentnosť.
Teoretické pozadie zahrňuje gravitačné pole, ekvipotenciálne plochy a geoid. Gravitačné pole Zeme nie je rovnomerné, ovplyvnené rotáciou a vnútornou štruktúrou. Ekvipotenciálna plocha je plocha, kde je gravitačný potenciál vždy rovnaký. Geoid je jedinečná ekvipotenciálna plocha, ktorá najlepšie splýva s globálnou priemernou hladinou mora. Referenčný elipsoid zjednodušuje výpočty, no geoid odráža nepravidelnosti hmoty Zeme. Vzdialenosť medzi geoidom a elipsoidom na danom mieste sa nazýva výška geoide (N).
- Príčiny vlnitosti geoide: koncentračné miesta hmoty (hory, plášť), nedostatky hmoty (hlbokomorské priekopy), veľkoplošné variácie hustoty.
- Prílivové variácie a definície geoide: geoid bez prílivu, geoid s nulovým prílivom (zero-tide), geoid s priemerným prílivom (mean-tide). Konzistencia prílivových systémov je kľúčová pre presnosť - miešanie môže viesť k chybám vo výške.
- Geoid, elipsoid a výškové systémy: vzťah medzi geoidom a elipsoidom sa využíva na konverziu GPS výšok na výšky vzťahované k priemernej hladine mora.
Hlavné geoide modely zahŕňajú EGM96, USGG2003 a GRACE, ktoré poskytujú globálne či regionálne opisy gravitačného poľa a výšok. Regionálne modely umožňujú presné výšky pre stavebníctvo a inžinierstvo, mapovanie záplavových oblastí a riadenie katastrof. V oceánografii altimetria meria výšku morskej hladiny voči elipsoidu; odpočítaním geoide získame dynamickú oceánsku topografiu (DOT). Geoid a jeho anomálie tiež poskytujú informácie o hlbokej štruktúre Zeme a redistribúcii hmoty, čo je dôležité pre geodynamiku a monitorovanie zmien hladiny mora.
What is the true shape of the Earth? The model that best describes it is the Geoid
Na mapovanie a výškové referenčné systémy používajú národné agentúry geoidové modely na definovanie vertikálnych dátumov, čo zabezpečuje, že všetky mapovacie a inžinierske projekty používajú kompatibilné výšky. Záverne, geoid je „vodorovný“ povrch Zeme - zložitá, gravitačne založená referencia, ktorá definuje, čo znamená výška nad morom. Zem je guľatá; tvar Zeme najpresnejšie vystihuje geoid, hoci pre praktické účely sa visí zobraziť Zem na referenčnom elipsoide alebo na ploche mapy v kartografických projekciách.
Kartografické zobrazenia sú nástrojmi, ktoré riešia problém zobrazenia zložitej guľatej Zeme na plochu. Existuje viac ako 300 kartografických projekcií; v praxi sa stretneme s Mercatorovým zobrazením, Křovákovým konformným kužeľovým zobrazením pre Slovensko, Gauss-Krügerovým zobrazením a neskôr UTM; azimutálne stereografické zobrazenie sa používa najmä v polárnych oblastiach. Všetky tieto zobrazujúce prístupy sa snažia minimalizovať deformácie vznikajúce pri premene trojrozmernej siete do dvojrozmernej mapy. A práve preto je geoid kľúčovým referenčným povrchom pre presné výšky na Zemi.