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第46章 扁形的地球（第1页）

实际上，地球并不是一个完美的球体，而是略微扁平的椭球体。这种形状被称为地球椭球体。地球的赤道半径比极半径稍长，这是因为地球自转产生的离心力使得赤道部分向外膨胀。这种现象最早是由牛顿在1687年的《自然哲学的数学原理》中提出的，他推测地球由于自转而略微扁平。

地球的这种形状可以通过多种方式观测和测量，包括卫星遥感技术、地球重力场的测量以及地面测量。现代的测量技术已经非常精确，可以确定地球的赤道半径大约是6378公里，而极半径大约是6357公里，两者相差约21公里。这种差异相对于地球的平均半径（大约6371公里）来说是很小的，但足以被科学仪器探测到。

牛顿的预言是基于物理原理和数学计算得出的，后来的科学观测和测量验证了他的理论。地球的这种形状对于地球的重力场分布、海平面的形状以及GPS定位系统的精确度都有重要的影响。

地球的形状是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体，这种形状是由于地球的自转造成的。牛顿在他的《自然哲学的数学原理》中提出了地球由于自转而形成扁球状的理论，并计算出地球的扁率约为1230。这个理论后来被多次的科学考察和测量所证实。

地球的自转会产生离心力，这种力使得赤道部分向外膨胀，导致赤道半径比极半径稍长。地球的赤道半径大约是6378公里，而极半径大约是6357公里，两者相差约21公里。这种差异相对于地球的平均半径（大约6371公里）来说是很小的，但足以被科学仪器探测到。

地球的形状对于科学研究非常重要，它需要一个更加严谨、完整的定义。在测量和制图中，人们使用旋转椭球体来代替大地球体，这个旋转椭球体通常称为地球椭球体，简称椭球体。它是一个规则的数学表面，所以人们视其为地球体的数学表面，也是对地球形体的二级逼近，用于测量计算的基准面。为了建立地球坐标系，测绘上选择一个形状和大小与大地水准面最为接近的旋转椭球代替大地水准面。在理论上把这个椭球体规定为跟地球最为密合的球体，在实践上先用重力技术推算出大地水准面，然后用数学上的最佳拟合方法，求出跟大地水准面最密合的一个旋转椭球体，由此确定它的形状和大小，即椭球的扁率和长半轴（或短半轴）。

地球椭球体的发现和测量，对于地图制作、大地测量、GPS定位系统等都有着重要的影响。通过精确的测量和计算，科学家们能够确定地球椭球体的各种参数，如长半径、短半径、扁率等，这些参数对于理解和描述地球的形状至关重要。地球椭球体是用于描述地球形状的一个数学模型，它是一个旋转椭球体，即椭圆绕其短轴旋转形成的形体。这个模型是为了在测绘和制图中能够更方便地处理测量数据而设计的。由于地球并非完美的球形，而是一个在赤道略微膨胀、两极略微扁平的不规则球体，因此地球椭球体提供了一个近似但足够精确的表示方法。

地球椭球体的主要参数包括长半径（a）、短半径（b）和扁率（α）。长半径是从地球中心到赤道的距离，短半径是从地球中心到极点的距离，扁率则是描述地球扁平程度的参数。1975年国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）推荐的数据为：长半径a=米，短半径b=米，扁率1∶298.257。这些参数使得地球椭球体能够较好地近似地球的真实形状。

在实际应用中，地球椭球体用于确定地面点的位置，包括经纬度和高程。地理坐标系由经度（λ）和纬度（φ）组成，这两个参数可以确定地球表面上任意点的位置。中国在1980年建立了自己的大地坐标系，采用了1975年IUGG推荐的参考椭球体参数，并设定了大地原点，以便进行更精确的测量和制图。

此外，地球椭球体的模型也被用于地图投影，例如高斯-克吕格投影，这种投影将地球椭球体上的点转换到平面上，以便制作地图。这种投影方法在远离中央经线的地方会产生较大的变形，因此通常采用分带投影来减少边缘的变形。

总之，地球椭球体是测绘科学中一个重要的概念，它为理解和描述地球的形状提供了一个科学和数学的基础。通过这个模型，科学家和测绘专家能够在全球范围内进行精确的测量和地图制作。