Определение геометрической формы Земли в геодезии
Установка геометрической фигуры Земли, в принципиальном плане, казалось бы не представляет значительной проблемы. Для этого достаточно по данным измерений определить в специальной системе координат точки земной поверхности и построить соответствующую геометрическую поверхность. Координаты точек должны быть определенным образом, связаны с заданной системой линий, принадлежащих ординатной системе. Казалось бы геодезическая фирма современного типа могла легко справиться с любыми поставленными задачами, так как у нее есть все необходимое оборудование.
Классически, координаты точек получают из астрономо-геодезических измерений. Как известно, при этих измерениях ось геодезического (или астрономического) прибора ориентируют относительно отвесной линии. Но поскольку величина и направление силы тяжести в каждой точи связанные с вращением Земли вокруг своей оси и розподом масс в теле Земли, имеет достаточно сложный характер, установление формы Земли становится невозможным без изучения поля притяжения, т.е. гравитационного поля Земли.
Проблема изучения фигуры Земли относится к числу древнейших научных проблем, поставленных человечеством еще на ранней ступени своего культурного развития. На протяжении многовековой истории она была и до сих пор остается одной из важнейших научных проблем естествознания и прежде всего астрономии и геодезии. Изучение вида и размеров Земли, а также ее положения и движения в мировом пространстве в значительной мере способствовали научному мировоззрению. Так что, современные топографические работы стали возможными как раз благодаря древнейшим исследованиям.
Началом изучения фигуры Земли относительно ее вида и размеров было научное обоснование точки зрения о ее шарообразности. Имена Пифагора, Аристотеля, Архимеда, Эратосфена и других ученых и философов древней Греции и Етипта навечно остались в памяти человечества, как первопроходцев учение о фигуре Земли. Уже первые практические определения размеров Земли основывались на принципиально правильном геометрическом методе, разработанном древними математиками и астрономами, который заключался в измерении некоторой дуги меридиана и определении соответствующего ей угла в центре земного шара, т.е. разницы широт конечных точек этой дуги. По этим измерениям определялась длина дуги меридиана в один градус или длина всего круга земного шара. Отсюда возник принцип измерения длины дуги градуса меридиана или принцип градусного измерения, на котором были основаны все дальнейшие методы исследования фигуры Земли относительно ее вида и размеров.
В первых и последующих определениях размеров Земли наиболее слабым местом исследований было измерение линейной длины дуги меридиана. Тогдашняя техника измерения позволяла измерять только короткие дуги меридиана, в свою очередь при даже незначительных погрешностях в определении соответствующего этой дуге центрального угла вызвало значительную погрешность в длине градуса меридиана и величине, земного радиуса. С применением метода триангуляции появилась принципиальная возможность определять дуги меридианов и параллелей любой длины с высокой точностью.