Forma și dimensiunile Terrei

Pământul seamănă cu o minge uriașă, dar nu este o sferă perfectă: este puțin turtit la cei doi poli și puțin mai larg în zona Ecuatorului. În imaginile luate din spațiu se vede curbura lui. Și când o corabie se îndepărtează mult pe mare, partea de jos dispare după linia orizontului înaintea catargului. Aceste observații arată că suprafața Pământului este curbată.

Pe globul școlar, Ecuatorul este linia imaginară care împarte Pământul în emisfera nordică și emisfera sudică. Polul Nord și Polul Sud se află la capetele axei imaginare în jurul căreia Pământul se rotește. Un glob păstrează forma generală și poziția continentelor, dar este mult micșorat. De aceea, un punct mic desenat pe el poate reprezenta o țară sau un oraș mare în realitate. Harta plană (planiglobul) arată toată suprafața Pământului pe o singură foaie, dar îi schimbă forma și mărimea unor regiuni.

Pământul are o rază medie de aproximativ 6 371 km, deci diametrul său este de aproximativ 12 742 km. Dacă ai merge imaginar pe la Ecuator și ai reveni în locul de plecare, ai parcurge aproximativ 40 075 km. Ca reper, distanța de 1 000 km dintre două orașe îndepărtate este doar o mică parte din acest înconjur. Nu am putea desena planeta la mărime adevărată într-un caiet; tocmai de aceea folosim un glob sau o hartă la scară. Forma și mărimea planetei explică de ce nu vedem deodată toate locurile de pe suprafața ei.

Exemplu rezolvat. Un glob școlar are Ecuatorul lung de 94 cm. Câți kilometri din realitate reprezintă 1 cm de pe glob?

1. Lungimea reală a Ecuatorului este de aproximativ 40 075 km.
2. Împarți lungimea reală la lungimea de pe glob: $40075:94\approx 426$.
3. Deci 1 cm de pe glob reprezintă aproximativ 426 km în realitate.

Distanța de 426 km este aproape cât drumul în linie dreaptă de la București la Oradea.

Forma Terrei se aproximează printr-un elipsoid de rotație. Raza ecuatorială este de 6 378,137 km, raza polară de 6 356,752 km, iar raza medie de 6 371,0 km; aplatizarea este 0,003353, adică aproximativ 1/298. Diferența dintre cele două raze este de aproape 21,4 km. Termenul geoid desemnează suprafața echipotențială a câmpului gravitațional care corespunde aproximativ nivelului mediu al mării, prelungit imaginar sub continente. Geoidul are ondulații față de elipsoid, deoarece masele Pământului nu sunt repartizate uniform. Elipsoidul este modelul geometric mai simplu, folosit în calculele cartografice și de sistemele de poziționare prin satelit.

Circumferința ecuatorială este de aproximativ 40 075 km. Turtirea de la poli se datorează rotației: forța centrifugă este maximă la Ecuator. Din același motiv, accelerația gravitațională măsurată la suprafață este ușor mai mică la Ecuator (9,780 m/s²) decât la poli (9,832 m/s²).

Exemplu rezolvat 1 — diferența dintre diametre. Diametrul ecuatorial este $2\cdot 6378,137=12756,274$ km, iar cel polar $2\cdot 6356,752=12713,504$ km. Diferența este $12756,274-12713,504=42,77$ km. Raportată la diametrul ecuatorial, ea reprezintă $42,77/12756\approx 0,34\%$, deci pe un glob cu diametrul de 30 cm turtirea ar fi de aproximativ 1 mm.

Exemplu rezolvat 2 — lungimea unui grad. Pe un cerc mare al unei sfere cu raza medie de 6 371 km, un arc de 1° are lungimea $2\pi \cdot 6371/360\approx 111,2$ km. Latitudinea Bucureștiului este de aproximativ 44,4° N, deci distanța pe meridian până la Ecuator este de circa $44,4\cdot 111,2\approx 4937$ km. Calculul este o aproximație, pentru că modelul sferic neglijează turtirea.

Exemplu rezolvat 3 — măsurarea circumferinței (metoda lui Eratostene). În jurul anului 240 î.Hr., Eratostene a observat că la solstițiul de vară Soarele era la zenit în Syene (azi Assuan), dar la Alexandria razele formau cu verticala un unghi de $7,2^{\circ }$, adică a cincizecea parte dintr-un cerc ($360/7,2=50$). Cele două orașe se află aproximativ pe același meridian, la circa 800 km unul de altul. Circumferința rezultă din proporția $800\text{km}:7,2^{\circ }=C:360^{\circ }$, deci $C=800\cdot 50=40000$ km, foarte aproape de valoarea actuală de 40 075 km. Metoda arată că Pământul este curbat și că mărimea lui poate fi aflată din observații simple.

Neregularitățile reliefului sunt mici față de dimensiunile planetei: diferența de nivel dintre punctul cel mai înalt și cel mai coborât al scoarței este de aproximativ 20 km, adică $20/6371\approx 0,3\%$ din rază. De aceea, la scara unui glob, Pământul pare neted, deși au existat și există variații locale ale gravitației care deformează geoidul.

Fiindcă suprafața unui elipsoid sau a unei sfere nu poate fi desfăcută pe un plan fără deformări, orice hartă a lumii păstrează fie unghiurile, fie suprafețele, fie distanțele numai pe anumite direcții. Alegerea proiecției cartografice depinde de scopul hărții și de întinderea zonei reprezentate.

Forma și dimensiunile Terrei: fișe de lucru de tipărit

Două fișe de geografie pentru clasa a IV-a, legate de lecția „Forma și dimensiunile Terrei”. Prima fixează reperele, iar a doua le folosește în situații noi. Fiecare fișă include cheia răspunsurilor.

• 

  Forma și dimensiunile Terrei: repere

  Deschide fișa
• 

  Forma și dimensiunile Terrei: aplicații

  Deschide fișa

Greșeli frecvente

• Greșit: Pământul este o sferă perfectă.
  Corect: Este puțin turtit la poli; elipsoidul îl aproximează mai bine.
• Greșit: Ecuatorul este un cerc desenat fizic pe sol.
  Corect: Este o linie imaginară folosită pentru orientare.
• Greșit: Raza și diametrul au aceeași valoare.
  Corect: Diametrul este de două ori raza.

Înainte și după