如何确定地球形状和大小
地球的形状与大小
地球的形状与大小地球的形状和大小一直是人们关注和探索的问题。
在我们的日常生活中，我们常常听说地球是一个球体，但在实际上，地球的形状并不完全是一个规则的球体，而且其大小也具有多个指标和度量方式。
本文将对地球的形状和大小进行探讨，并介绍相关的科学实验和技术手段。
1. 地球的形状地球的形状是一个广为人知的事实，几乎所有人都知道地球是一个球体。
这一观点最早可以追溯到古希腊哲学家毕达哥拉斯提出的“地球球形学说”，并在公元前3世纪被亚里士多德证实。
然而，地球并非完全是一个规则的球体。
地球的自转会导致赤道部分对流水平膨胀，使赤道处略微鼓起，这一现象被称为“赤道膨胀”。
此外，地球的自转也会引起离心力，使地球两极部分稍微扁平，被称为“极地扁平”。
因此，地球的实际形状更接近于一个扁球体，被称为地球的“地球体”。
2. 地球的大小地球的大小是指地球的直径、周长以及表面积等。
地球的大小可以用多种方式来度量，下面将介绍常见的度量方式。
2.1 地球的直径地球的直径是指通过地球中心，并与地球相切的直线的长度。
根据现代科学测量结果，地球的赤道直径约为12,742千米，而从极点到极点的直径约为12,714千米。
这是由于地球的自转引起的略微扁平效应，使地球在赤道部分稍稍膨胀。
2.2 地球的周长地球的周长是指沿着地球赤道一周所需的距离。
根据地球的直径计算，地球的赤道周长约为40,075千米。
这个数值在导航和地理测量中经常使用。
2.3 地球的表面积地球的表面积是指地球所有陆地和海洋面积的总和。
根据现代卫星遥感数据，地球的表面积约为510,072,000平方千米。
3. 地球形状与大小的测量为了准确测量地球的形状和大小，科学家采用了多种方法和技术手段。
3.1 地面测量早期，科学家采用地面测量的方式来测量地球的大小。
例如，通过确定地球上两个相距较远的地点之间的距离，然后计算出地球的曲率半径和周长。
然而，由于地面测量的限制和局限性，这种方法的误差相对较大。
如何进行大地测量和地球形状测定
如何进行大地测量和地球形状测定大地测量和地球形状测定是地理学和测量学领域中重要的研究方向。
通过这些测量方法可以了解地球的形状、大小及其变化。
本文将介绍大地测量和地球形状测定的基本概念、方法和应用。
一、大地测量的基本概念大地测量是利用测地仪和其他相关设备对地球表面进行测量的科学方法。
它的目的是确定地球形状、测量地球大小以及研究地球表面的变化。
大地测量的基本概念包括测地参考系、测地基准面和大地水准面。
测地参考系是一个参考框架，用来描述和测量地球表面的位置和形状。
常见的测地参考系有WGS84和国家水准面。
这些参考系对大地测量和地球形状测定非常重要，因为它们提供了准确的参考数据。
测地基准面是大地测量的基础面，通常与海平面接近。
在大地测量中，我们将地球表面视为一个椭球体，而测地基准面是描述这个椭球体的参考面。
常用的测地基准面有椭球面、椭球体和球面。
大地水准面是一个与重力场等势面垂直的参考面。
它描述了地球表面的高度变化。
在大地测量中，我们通过测量地球上的高程点来确定大地水准面的形状和变化。
大地水准面对于建立高程基准面和测量地球高程变化至关重要。
二、地球形状测定的方法地球形状测定是通过测量地球表面的形状和大小来确定地球的几何形状。
目前常用的地球形状测定方法包括三角测量法、测地测量法和卫星测量法。
三角测量法是一种基于三角形原理的测量方法。
通过测量三角形的边长和角度，再结合地球半径等参数，可以计算出地球表面上的点的位置和高程。
三角测量法在地球形状测定中被广泛应用，并已取得了很好的结果。
测地测量法是利用测地仪等设备测量地球表面的方法。
测地仪通过测量地球表面的曲率和重力，可以推导出地球的几何形状。
测地测量法对于测量地球形状和重力场等非常有用，并在地理学和测量学领域有着广泛的应用。
卫星测量法是利用卫星和全球定位系统(GPS)等技术测量地球形状和大小的方法。
通过卫星测量和数据处理，可以得出地球的几何形状和尺寸。
卫星测量法在现代测地学中发挥着越来越重要的作用，它不仅可以测量地球的形状和大小，还可以监测地球的变化和变形。
测量学基本任务
测量学基本任务
测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点的空间位置的科学。
测量学的基本任务包括以下几个方面：
1. 确定地球的形状和大小：通过测量地球的各种参数，如赤道半径、极半径、椭球扁率等，来确定地球的形状和大小。
2. 确定地面点的空间位置：通过测量地面点与已知点之间的距离、方位角和高差等参数，来确定地面点的空间位置。
3. 测量地球的重力场：通过测量地球表面的重力加速度，来研究地球的重力场及其变化。
4. 测量地球的自转：通过测量地球的自转速度和方向，来研究地球的自转运动。
5. 绘制地形图：通过测量地面的高程和地形特征，来绘制地形图，为工程建设、农业生产、地质勘探等提供基础资料。
6. 监测地球的变化：通过测量地球的各种参数，来监测地球的变化，如地壳运动、海平面变化、地震活动等。
7. 为其他学科提供基础数据：测量学为其他学科提供基础数据，如地理学、地质学、生态学、气象学等。
总之，测量学的基本任务是确定地球的形状和大小、确定地面点的空间位置、测量地球的重力场、测量地球的自转、绘制地形图、监测地球的变化以及为其他学科提供基础数据。
这些任务对于国民经济建设、国防建设和科学研究都具有重要的意义。
地球的形状和结构
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第一节地球的形状和大小-知识点总结
第一节 地球和地球仪一、地球的形状和大小(1) 地球的形状是球体。
(2) 人类对地球形状的认识过程：天圆地方→根据太阳、月亮的形状推测地球也是个球体→麦哲伦环球航行证实了地球是个球体→地球卫星照片确证了地球的形状是球体。
除此之外，月食、海边看行船和“站的看，看得远”都可以证实地球是一个球体。
但是最准确也是最科学的是地球卫星照片。
(3) 地球的大小：平均半径6371km （地心到北极的距离（极半径）为6357km ，赤道半径为6378km ），最大周长（赤道）约4万km ，表面积约5.1亿km 2。
二、地球的模型——地球仪（1）地球仪是地球缩小的模型：地球仪是人们仿照地球的形状，按照一定的比例缩小，制作了地球的模型——地球仪。
（2）在地球仪上，人们用不同的颜色、符号和文字来表示陆地、海洋、山脉、河湖、国家和城市等地理事物的位置、形状及名称等。
（3）地球仪上有一个能使地球模型转动的地轴，而这个地轴在地球上是没有的。
（4）地球仪上有一些在地球上实际不存在的地理事物，例如，用于确定地理事物的方向、位置的经纬网和经纬度等。
（3）、（4）也是地球与地球仪的区别。
（5）认识地球仪上的一些点和线，由地轴→北极、南极→赤道→纬线、经线三、纬线、纬度a、赤道、纬线的定义；赤道与纬线的关系。
b、纬线的特点：形状：圆圈；指示方向：东西方向；长度变化：纬线由赤道向两极逐渐缩短，在南、北两极分别缩短成点；纬线条数：无数条。
c、纬度：①纬度的划分：赤道的纬度定义为0°，作为纬度的起始线。
从赤道向北和向南，各分90°，称为北纬和南纬，分别用“N”和“S”表示。
那么，北极为90°N（读法：北纬90°）；南极为90°S（读法：南纬90°）。
②纬度变化规律：纬度由赤道分别向南、北两极逐渐增大。
北纬纬度由赤道向北逐渐增大，到北极增大到90°N。
南纬纬度由赤道向北逐渐增大，到南极增大到90°S。
七年级地理知识点整理：地球的形状、大小
七年级地理知识点整理：地球的形状、大小
1、提出证据说明地球是个球体：
(1)站在海边，遥望远处驶来的船只，总是先看到桅杆，再看见船身，而且送离岸的船总是船身先消失，桅杆后消失。
(2)站得高，看得远(登高望远)。
(3)发生月偏食时，地球挡住一部分月光，使地球的影子投射在月面上，就像给地球照镜子，使我们看见了地球的球体形状。
(4)北极星的高度因纬度而异;
(5)麦哲伦环球航行;
(6)卫星照片
2、用平均半径、赤道周长和表面积描述地球的大小。
平均半径：6371千米;赤道周长：约4万千米;地球表面积：5.1亿平方千米。
3、运用地球仪，说出经线与纬线，经度与纬度的划分。
1、海陆分布：
(1)运用地图和数据说出全球海陆所占比例，描述海陆分布特点。
比例：海洋占地球表面积的71%，陆地占地球表面积的29%。
三分陆地，七分海洋。
分布：世界海陆分布很不均匀，陆地主要分布在北半球;海洋主要分布在南半球。
(2)七大洲和四大洋的地理分布和概况识记P29图2.6
①七大洲：(面积从大到小)亚洲、非洲、北美洲、南美洲、南极洲、欧洲、大洋洲。
(亚非北南美，南极欧大洋)
②四大洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋(太大印北)
③洲界：
亚洲与非洲：苏伊士运河;
北美洲与南美洲：巴拿马运河
亚洲与欧洲：乌拉尔山脉、乌拉尔河、里海、大高加索山脉、黑海、土耳其海峡【亚洲和欧洲连在一起叫亚欧大陆，是世界上最大的大陆，分界线最长，自北向南分别是山、河、海(世界最大内陆湖)、山和海、海峡。
】
亚洲与北美洲：白令海峡。
地球的形状和大小知识点总结
第一节 地球和地球仪一、 地球的形状和大小(1) 地球的形状是球体。
(2) 人类对地球形状的认识过程：天圆地方→根据太阳、月亮的形状推测地球也是个球体→麦哲伦环球航行证实了地球是个球体→地球卫星照片确证了地球的形状是球体。
除此之外，月食、海边看行船和“站的看，看得远”都可以证实地球是一个球体。
但是最准确也是最科学的是地球卫星照片。
(3) 地球的大小：平均半径6371km （地心到北极的距离（极半径）为6357km ，赤道半径为6378km ），亿km 2。
二、 地球的模型——地球仪 （1） 地球仪是地球缩小的模型：地球仪是人们仿照地球的形状，按照一定的比例缩小，制作了地球的模型——地球仪。
（2） 在地球仪上，人们用不同的颜色、符号和文字来表示陆地、海洋、山脉、河湖、国家和城市等地理事物的位置、形状及名称等。
（3） 地球仪上有一个能使地球模型转动的地轴，而这个地轴在地球上是没有的。
（4） 地球仪上有一些在地球上实际不存在的地理事物，例如，用于确定地理事物的方向、位置的经纬网和经纬度等。
（3）、（4）也是地球与地球仪的区别。
（5）认识地球仪上的一些点和线，由地轴→北极、南极→赤道→纬线、经线 三、 纬线、纬度a 、赤道、纬线的定义；赤道与纬线的关系。
b 、纬线的特点：形状：圆圈；指示方向：东西方向；长度变化：纬线由赤道向两极逐渐缩短，在南、北两极分别缩短成点；纬线条数：无数条。
c 、纬度：①纬度的划分：赤道的纬度定义为0°，作为纬度的起始线。
从赤道向北和向南，各分90°，称为北纬和南纬，分别用“N ”和“S ”表示。
那么，北极为90°N （读法：北纬90°）；南极为90°S （读法：南纬90°）。
②纬度变化规律：纬度由赤道分别向南、北两极逐渐增大。
北纬纬度由赤道向北逐渐增大，到北极增大到90°N 。
南纬纬度由赤道向北逐渐增大，到南极增大到90°S 。
知识讲解 5.1 地球的形状和大小
5.1地球的形状和大小【学习目标】1、了解地球的形状和大小并学会描述2、学会用各种方法证明地球是圆的3、了解人类认识地球形状的历史背景。
【要点梳理】要点一、对地球的形状的认识1、古代人对地球形状的认识。
古代中国人认为天圆地方；古代巴比伦人认为地是圆的，大地周围是河流；古代欧洲人认为大地是一个平面，海的尽头是无底洞在古希腊人绘制的地图上，在海的尽头画上一个巨人，巨人手中举着一块路牌，上面写着：到此止步，勿再前进。
也有些古希腊哲学家认为大地是球形的等。
2、麦哲伦环球航行麦哲伦是地圆说的信奉者，他在1517年就向葡萄牙提出了环球航行计划，但是没有得到支持。
西班牙国王为了获得更多财富，正想向海外发展。
西班牙国王支持麦哲伦进行航海探险，为麦哲伦装备远航探险船队。
麦哲伦的探险船队由5艘远洋海船、二百多名船员组成，旗舰“特里尼达”号排水量110吨，其他4艘不足百吨。
1519年9月20日，麦哲伦探险船队驶离了西班牙。
探险船队的5艘远洋海船在大西洋的惊涛骇浪中航行。
11月19日，探险船队利用东北季风和赤道海流，沿非洲西海岸南下。
当船队行驶到佛得角群岛时，转向西行，横渡大西洋，到达南美洲巴西海岸。
此时，麦哲伦探险船队沿着南美海岸南下，航行了四个月。
1520年3月31日，麦哲伦发现一个平静的港湾，麦哲伦把它命名为“圣胡利安港”，船队驶入港湾，在那里抛锚。
准备在这个港湾里过冬。
麦哲伦探险船队在“圣胡利安”港度过了一个冬天。
1520年5月中旬，为了找到通往太平洋的航线，麦哲伦派出一艘远洋帆船向南航行，探索航路，但不慎触礁受损。
这样，当麦哲伦探险船队再次扬帆起航时只剩下四艘远洋帆船。
1520年10月21日，探险船队沿着南美洲海岸向南航行，发现了一条通往太平洋的海峡。
海峡两岸峭壁林立，风急浪高。
船队冲向海峡，驶入一个比较宽阔的海港，穿过海港向前航行，又发现一条海峡，在海峡外又有一个宽阔的海港。
麦哲伦船队向南航行几天，接连穿过几个海港，发现两条水道，一条朝东南，另一条朝西南。
地球知识
2、地方时
（1）古代时间的确定：
以太阳在天空中的位置来确定时间 （2）由于地球是自西向东转，所以
东边的时间就比西边的时间早。 （3）地球自转一周转动了360°，用时是 24小时，所以：经度相差1°时间就相差4 分钟，东早西晚，越东越早，越西越晚。
球体。
遵义市2014届会考模拟题（一）
一、单项选择题
读左图完成2—3题
2、图中位于北半球、东半球的点有（ A：A点和B点 B：C点和D点
A
）
C：A点和C点
D：B点和D点
3、关于图中四点的地理坐标的描述，不正 确 的是（ B ） A.0°、30°N C.0°、20°E B.60°N、120°W D.0°、60°E
（4）地方时：因经度不同所以时间 不同。
同一经线上的地方时相同，不同经线上的地方时不同。
（5）时区和区时
经度每隔15°就划分一个时区，全球一共有 24个时区。每个时区正中间那条经线叫这个 时区的中央经线，中央经线上的地方时就是 这个时区的区时。
相差一个时区就相差一个小时，东早西晚， 越东越早，越西越晚。
自西向东穿越此线，时间不变，日期加一天，反之则减一天， 这是地球上今天和明天的分界线。
地 球 的 公 转
1、公转的方向：自西向东 北极上空看呈逆时针，南极上空看呈顺时针。 2、公转的周期：一年
四季的形成
四季更替的周期：一年
春分：3月21日前后，太阳直射 赤道，全球昼夜等长。 夏至：6月22日前后，太阳直射 北回归线，北半球昼长达最长， 北极圈内出现极昼，南半球夜长 达最长，南极圈内出现极夜。 秋分：9月23日前后，太阳直射 赤道，全球昼夜等长。 冬至：12月22日前后，太阳直射 南回归线，南半球昼长达最长， 南极圈内出现极昼，北半球夜长 达最长，北极圈内出现极夜。
地球的形状与大小 人教版地理七年级上册
最大周长（4万千米）
平均半径（6371千米） 表面积（5.1亿平方千米）
常考的证明地球是球体的证据
月食 环游地球 卫星拍照 看海船归来 站得高望得远
1、在日常生活中，能够说明大地是球形的自然现象是（B）
A、太阳东升西落 B、站得高，看得远
C、水往低处流
2.地球到底有多大？
地球的大小
我们通过赤道周长、 表面积、平均半径 这三个数据来描均半径
6371千米
6357
极 半 千径 米
赤道半径
地心 6378千米
最大周长约4万千米 表面积约5.1亿平方千米2
两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体。
课堂小结
一、地球的形状 两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体
学习目标
1.结合图文资料，了解人类认识地球形状的过程；掌 握证明地球是球体的证据。（难点）
2.用平均半径、赤道周长和表面积描述地球的大小。 （重点）
1.地球形状的认识过程？
1. 猜想
天圆地方
天圆如张盖，地方如棋局
2. 推理
人们根据太阳和月亮，推测地球也是个球体。
3.实践证明 麦哲伦环球航行--证实了地球是球体
4、人们对地球形状的认识过程排序正确的（ B ）
①天圆地方 ②麦哲伦船队环球航行 ③据太阳、月球形状推测 ④地球卫星照片 A.①②③④ B.①③②④ C.①④③② D.①④②③
1.完成《南方新课堂》第一页 2.买地球仪
4.精准观测
加加林进入太空，亲眼看到了地球的形状，确证地球是球体。 （最直接观测地球形状的证据）
常考的证明地球是球体的证据
月食 环游地球 卫星拍照 看海船归来 站得高望得远
地球椭球体基本要素和公式
随着现代对地观测技术的迅猛发展， 人们已经发现地球的形状也不是完全对称 的，椭球子午面南北半径相差42米，北半 径长了10米，南半径短了32米；椭球赤道 面长短半径相差72米，长轴指向西经31°。 地球形状更接近于一个三轴扁梨形椭球， 且南胀北缩，东西略扁。但是，这与地球 表面起伏和地球极半径与赤道半径之差都 在20公里相比，是十分微小的。
三、地球体的数学表面——地球椭球面
由于大地水准面的不规则性，不能用一 个简单的数学模型来表示，因此测量的成果 也就不能在大地水准面上进行计算。所以必 须寻找一个与大地体极其接近，又能用数学 公式表示的规则形体来代替大地体——地球 椭球体。它的表面称为地球椭球面，作为测 量计算的基准面。
为了便于测绘成果的计算，我们选 择一个大小和形状同它极为接近的旋转 椭球面来代替，即以椭圆的短轴(地轴) 为轴旋转面成的椭球面，称之为地球椭 球面。它是一个纯数学表面，可以用简 单的数学公式表达，有了这样一个椭球 面，我们即可将其当作投影面，建立与 投影面之间一一对应的函数关系。
(1
e
2
s
in
2
)
3 2
(3－9)
欲求A、B两点之间子午线弧长s时，
须求以 A 和 B 为区间和积分，得
B
B
s Md
a(1 e2 )
d
A
A (1 e2 sin 2 ) 32
纬线(平行圈)的弧长：因为纬线为圆 弧，故可应用求圆周弧长的公式：设A、 B两点的经差为λ，则由图3－16可得
地球椭球体的形状和大小常用下列符 号表示(图3－6)：长半径a(赤道半径)、 短半径b，(极轴半径)、扁率α，笫一偏 心率e和第二偏心率e′，这些数据又称 为椭球体元素。它们的数学表达式为：
地球的形状和大小知识点总结
地球的形状和大小知识点总结说起地球，咱们都熟得不能再熟了，毕竟咱天天踩着它转圈圈嘛。
但你知道吗？地球这家伙，不光是个大家伙，形状还特别有意思，就像个蓝色的大水球，还带点圆滚滚的。
咱们来聊聊它的形状和大小，用咱老百姓的话，说得通俗易懂点。
首先，说说地球的形状。
小时候，老师可能告诉我们地球是个正圆，但其实啊，它更像是个被轻轻按扁的橘子，或者咱们吃的柿饼子，扁扁的，两边鼓。
科学点说，这叫“椭球体”。
想象一下，从太空看下去，地球不是完美无缺的圆，而是有点扁扁的，那是因为地球自转产生的离心力，把赤道附近给拉宽了点。
这事儿挺奇妙的，对吧？再来说说地球的大小。
嘿，这家伙可真不小，比咱们村里最大的广场大了不知道多少倍。
具体多大呢？我跟你说啊，地球的直径差不多有1万3千公里，咱们绕它走一圈，那就是4万公里，相当于你从北京出发，一直走一直走，走到深圳，再走到北京，这样来回走个十几趟才够数。
听起来就让人腿软，对吧？但这还只是地球的周长，它的表面积更吓人，有5亿多平方公里，咱们国家的面积跟它比，就像是蚂蚁身上的一个小点。
说到这儿，你可能会想，地球这么大，咱们人类是怎么知道的呢？这可得感谢那些聪明的科学家和探险家们。
他们用了各种方法，比如测量影子的长度变化、观察星星的位置变化，还有现在的卫星技术，才慢慢揭开了地球的神秘面纱。
这些知识和技术，就像是咱们手里的望远镜，让咱们能看得更远、更清楚。
所以你看，地球这家伙，不光是个大家伙，还是个充满奥秘和惊喜的宝贝。
它的形状和大小，都是大自然赋予的神奇礼物。
咱们要珍惜它、爱护它，就像爱护自己的家一样。
毕竟，地球是咱们共同的家园，是咱们赖以生存的地方。
让咱们一起努力，保护好这个蓝色的大水球吧！。
七年级地理地球的形状和大小
全球定位系统（GPS）运用
定位原理
全球定位系统（GPS）是一种基于卫星的无线电导航定位系统。它通过接收来自多颗卫星的 信号并测量它们的传输时间，从而计算出接收机的三维坐标和时间。由于GPS信号传播速度
非常快且不受天气影响，因此GPS定位具有高精度、全天候、全球覆盖等优点。
地震波、重力场等地球物理现象的观测和研究为地球形状提供
了科学依据。
02
地球真实形状描述
椭球体模型建立
椭球体的定义
椭球体是一个三维几何体，其表面上的每一点到两个焦点的距离之和等于常数。 地球的形状接近于一个椭球体，因此可以用椭球体模型来描述地球的真实形状。
椭球体的参数
椭球体由长半轴（a）、短半轴（b）和扁率（f）三个参数来描述。其中，长半 轴和短半轴分别表示椭球体在赤道平面和极平面上的半径，扁率则反映了椭球 体的扁平程度。
03
地球大小数据解读
平均半径计算方法及意义
平均半径计算方法
通过测量地球赤道半径和极半径 ，取两者的平均值得到地球的平 均半径。
平均半径意义
平均半径是描述地球大小的重要 参数之一，对于研究地球的形状 、体积、表面积等具有重要意义 。
表面积和体积估算方法
表面积估算方法
利用球体表面积公式S=4πr²（r为地 球平均半径）计算得到地球的总表面 积。
地图投影技术发展
地图投影
地球是一个三维的椭球体，而地图是二维的 平面。为了将地球表面的信息准确地表示在 地图上，人们发明了各种地图投影方法。这 些方法通过将地球表面的点、线、面等元素 按照一定的数学规则转换到平面上，从而制 作出符合实际需求的地图。
投影变形
不同的地图投影方法会产生不同的投影变形 。例如，等角投影能够保持角度不变但面积 变形较大；等面积投影能够保持面积不变但 角度变形较大。因此，在选择地图投影方法
大地测量与地球形状参数测定的现代技术
大地测量与地球形状参数测定的现代技术地球作为我们居住的家园，其形状和尺寸一直以来都是科学家们探索的对象之一。
大地测量是地球科学中的重要分支，旨在测定地球的形状、大小、重力场等参数。
随着现代技术的不断发展，大地测量与地球形状参数测定也得到了极大的进展。
本文将以大地测量的现代技术为主线，探讨地球形状参数的测定方法及其在各个领域的应用。
第一部分：大地测量的基本原理和方法大地测量主要通过测量地球表面上的各种地理要素，如经纬度、高程、重力等来确定地球的形状和物理参数。
在过去，人们通常采用传统的测量仪器，如经纬仪、水准仪等进行测量。
然而，这种方法不仅耗时费力，而且精度有限。
随着现代电子技术和卫星导航技术的发展，大地测量技术得到了革命性的改进。
全球定位系统（GPS）是目前应用较为广泛的大地测量技术之一。
通过接收来自卫星的信号，GPS可以测量接收器与卫星之间的相对距离，从而确定接收器的位置。
GPS具有高精度、高效率的特点，广泛应用于地球科学研究和各个领域的工程测量中。
第二部分：地球形状参数的测定方法及其应用地球形状参数的测定是大地测量的重要任务之一。
地球的形状可以近似为一个椭球体，通过测量椭球体的各个参数，可以准确地描述地球的形状。
在过去，人们主要采用物理测量方法来测定地球的形状参数。
如利用摆线仪测量地球的自转速度，通过水准测量和重力测量来确定地球的形状。
然而，这种方法复杂而耗时，并且很难达到较高的精度。
现在，随着卫星测量技术的发展，人们可以通过卫星激光测高和重力梯度技术等手段来准确地测量地球的形状参数。
卫星激光测高技术利用激光雷达测量地球表面的高程差，从而得到地球的形状信息。
重力梯度技术则通过测量卫星轨道上的重力变化，可以得到地球形状及其重力场的精确描绘。
地球形状参数的测定在地球科学研究、地质勘探、地理信息系统等领域有着广泛的应用。
在地球科学研究中，了解地球的形状和大小对于研究地球内部的物理过程、地球板块运动等具有重要意义。
地球的形状和大小
地球的形状和大小
地球的形状和大小
地球的形状，顾名思义，是“球”形的。
不过，对于“球”形的认识曾经历了一个相当长的过程。
公元前五六世纪，古希腊哲学家从球形最完美这一概念出发，认为地球是球形的。
到了公元前３５０年前后，古希腊著名学者亚里士多德，通过长期的观察，得出了大地是球形的结论。
他的根据有三点:第一，人往北走时，北边的星星越升越高，而南边的星星越来越低;第二，海船远去时，先是看不见船身，最后才看不见船的桅杆；第三，月食时从月亮上看到地球影子的一部分是圆弧形的。
这是人类第一次对地球形状所做的科学论证。
我国战国时期哲学家惠施也早已提出地球呈现球形的看法。
１５１９年，葡萄牙航海家麦哲伦率领船队，经过长达3年的十分艰苦的海上航行，于１５２２年胜利地完成了人类历史上第一次环绕地球航行一周的壮举，他们用自己的亲身实践证实了地球是球形的。
从此，对地球的形状问题不再有人持怀疑态度了，人们便一致把我们所在的世界称为“地球”。
最早算出地球大小的，应该说是公元前３世纪的希腊地理学家埃拉托斯特尼。
他成功地用三角测量法测量了阿斯旺和严历山大城之间的子午线长，算出地球的周长约为２５万希腊里（３９６００公里），与实际长度只差３４０公里，这在２０００多年前实在是了不起。
为“梨形地球”。
其实地球确切地说，是个三轴椭球体。
地球的形状和大小
地球的体积是多少？
球体体积公式
地球的体积是通过计算球体的体积来得到的，公式为：V=4/3πr³，其中r为地球 半径。
地球体积
根据球体体积公式，地球的体积约为4/3πr³，约为1.08321×10¹²立方千米。
地球的质量是多少？
地球的质量
地球的质量约为5.972×10²⁴千克，这个 数值是通过对地球的重力、磁场和内部结 构进行研究得出的。
地磁场在地球表面上的分布是不均 匀的，不同地区的地磁场强度也不 同。
地磁极是什么？
01
地磁极是指地球磁场的磁极点，也就是磁力线汇聚的位置。
02
地球有两个磁极，即南极和北极。
地磁极与地理极点并不完全重合，存在一定的偏离。
03
地磁极的位置和移动情况
地磁极的位置在地理上并不是固定不变的，而是 存在一定的移动。
3
地球的表面面积约为5.1x10^8平方公里，在太 阳系中属于第四大行星，仅次于土星、木星和 天王星。
03
地球的表面积和体积
地球的表面积是如何计算的？
球体表面积公式
地球的表面积是通过计算球体的表面积来得到的，公式为： A=4πr²，其中r为地球半径。
地球半径
地球半径是指从地球中心到表面任意一点的距离，约为6371千米 。
VS
地球的密度
地球的密度约为5.52克/立方厘米，这是 通过对地球内部结构的研究得出的。
04
地球的质量和密度
地球的密度是如何计算的？
通过测量地球的体积和质量
地球的质量是通过测量地球的体积和平均密度来计算的。地球的体积可以通 过卫星测量的地球半径和半长轴计算得出，然后通过体积和质量的关系计算 出地球的平均密度。
地球的球体形状
地理地球知识常识地球的形状和大小
地球的形状和大小地球的形状和大小（一）对地球形状、大小的认识人类在长期生产实践中，对于地球形状的认识经历了反复曲折的过程。
当初人们确认地球的形状为圆球形，这是一个认识上的进步，有人比喻为第一级近似。
到18世纪末，人们普遍认识到地球为极轴方向扁缩的椭球，这是第二级近似。
为了数学上计算方便，人们用"旋转椭球体'这一几何形体来代表地球的形状。
所谓旋转椭球体是将一个椭圆以它的短轴为轴旋转而成的球体。
地球因自转而变扁，这符合逻辑和事实，但地球不是流体，所以旋转椭球体的光滑表面并不完全和地球真实形状一致。
地球表面有大陆和海洋，地势有高有低，其形状是非常不规则的。
后来通过重力测量采用"大地水准体'（Geoid）这个概念来代表地球的形状（图1-1），这是第三级近似。
大地水准体是指由平均海面所封闭的球体形状。
海面上的重力位各处都是相等的，即海面在重力作用下是一个等位面，把这个等位面延伸通过大陆，就形成一个封闭曲面，这个曲面叫大地水准面。
由于地球表面有71％为海洋所占据，所以在一定程度上讲，大地水准面代表了地球的形状，而且这个面是一个实际存在的面。
但它仍然是介于旋转椭球体和地球真实形状之间的一个中间形态。
近年来，由于人造卫星等空间技术的发展，大大地推动了关于地球形状的深入研究，取得了一些新的数据。
概括说来，有以下几个方面的认识：（1）大地水准面不是一个稳定的旋转椭球面，而是有地方隆起，有地方凹陷，相差可达100m以上；（2）地球赤道横截面不是正圆形，而是近似椭圆形，长轴指向西经20和东经160方向，长短轴之差为430m；（3）赤道面不是地球的对称面，从包含南北极的垂直于赤道平面的纵剖面来看，其形状与标准椭球体相比较，位于南极的南极大陆比基准面凹进24m；而位于北极的没有大陆的北冰洋却高出基准面14m。
同时，从赤道到南纬60之间高出基准面，而从赤道到北纬45之间低于基准面。
用夸大了的比例尺来看，这一形状是一个近似"梨'的形状（图1-2）。
地球的形状
1、地球的形状：两极稍扁，赤道略鼓的不规则球体。
2、地球的大小：平均半径：6371千米；赤道周长：4万千米；地球表面积：5.1亿平方千米。
3、纬线:地球仪上,与赤道平行的圆.经线也叫子午线:地球仪上,连接南北两极并同纬线垂直相交的线.4、纬线特点:所有的纬线都是圆,都指示东西方向,纬线长度不等,最长的纬线是赤道,纬线互相平行,北纬用N代表,南纬用S代表,0度纬线是赤道5、经线特点:所有的经线都是半圆,都指示南北方向,经线长度相等,所有经线相交于南北两极,东经用E代表,西经用W代表,0度经线是本初子午线东经180和西经180合二为一.6、南北半球分界线:赤道,东西半球分界线:西经20°东经160°,东经西经分界线:本初子午线7、低纬0°—30°中纬30°—60°高纬60°—90°8、纬度变化规律:数字往北越来越大是北纬,数字往南越来越大是南纬.9、经度变化规律:数字往东越来越大是东经,数字往西越来越大是西经.10、赤道的长度大于本初子午线2倍的长度,赤道上每隔一个经度距离大约为111千米.11. 沿任何一纬线走,方向不变,可以回原点,沿任何一经线走,方向不变,不能回原点.12..地球仪上,任何两条相对的经线都可以组成一个经线圈,经度之和为18013. 本初子午线通过英国伦敦格林尼治天文台旧址,赤道通过南美洲厄瓜多尔首都基多.141.地图三要素:方向,比例尺,图例和注记.2.比例尺=图上距离/实地距离,三种表达方式:文字式,数字式,线段式.3.图幅相同,比例尺越大内容越详细范围则越小,比例尺越小内容越简单范围则越大.4.方向:一般定向法:上北下南,左西右东.指向标定向法:指向标的箭头指向北方.经纬网定向法:经线定南北,纬线定东西.5.北极只有一个方向南,南极只有一个方向北6.地图上表示各种地理事物的符号叫图例,用来说明山脉,河流,国家,城市等名称的文字,以及表示山高水深的数字叫注记.7.一个地点高出海平面的垂直距离叫海拔,也叫绝对高度,一个地点高出另一个地点的垂直距离叫相对高度.8.地面的高低一般用海拔表示,地面的起伏一般用相对高度表示.9.等高线地形图中,等高线密集坡度就陡,等高线稀疏坡度就缓.等高线为环状闭合式,标高向内增大为山顶,向内减小为盆地.等高线向低处凸出为山脊,向高出凸出为山谷,等高线重合为陡崖.10.分层设色地形图中,蓝色表示海洋,绿色表示平原,黄色表示高原山地.11.陆地五种地形:山地,高原,平原,丘陵,盆地.12.海拔较高,地面坦荡或起伏不大,边缘陡峻的广大地区,称为高原.周围高,中间低,四周有山岭环绕的地形称为盆地.地面有起伏,但相对高度不超过200米,坡度和缓的地形称为丘陵,海拔较低,一般在200米以下,地面坦荡,广阔的地形称为平原,海拔在500米以上,起伏很大,坡度陡峻的地形成为山地.。
地球的形状和大小
105° 115° 30° 90° 80° 40° 45° 35° 20° 0° 10° 0°
40°
50° B C
10° D
10°
A
例题：读下面经纬网图.
关于图中甲、乙两区域的面积比较正确的是( B ) A．S甲＝S乙 B．S甲>S乙
(2)判断方位
指向北极向北
指向南极向南
经线指示南北方向
纬线指示东西方向
与自转方向相同向东 与自转方向相反向西
例题：读图世界某海岛位置图《区域地理》第4页1题 （1）该岛位于北京的（ ） A.东南方向 B.东北方向 C.西南方向 D.西北方向
2.《区域地理》第5页（2）小题
（2）图中的北京（39 ° 54 ′ N,116 ° 23 ′ E）位于纽约的 （ 40 ° 43 ′ N,74°W ）( ) A.西南方向 C.西北方向 B.东南方向 D.东北方向
南极周围是海洋还是陆 地？ 陆地
6.低纬度、中纬度、高纬度的划分
7.五带的划分
(66 ° 34 ′N)
(23 ° 26 ′N)
五.经纬网
１．概念：由纬线和经线相互交织所构 成的网络
叠加
①侧视经纬网图
②俯视经纬网图（极地）
③部分图
④方格状经纬网图
2.经纬网图的应用
(1)确定位置（纬度，经度）---地理坐标、半球，高中低 纬度，热量带 (2)判断方位 (3)计算距离 (4)确定范围 (5)两地之间的最短航线问题
地球和地球仪
一.地球的形状和大小
1.人类认识地球的过程(图） 2．地球的形状和大小：
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第二阶段：两极略扁的椭球圆
地球极向扁缩理论问世之初 ，遭到宗教界的反对 ( 他们 原先反对大地球形说，麦哲伦船队环球航行成功之后，他们又 搬出苏格拉底和柏拉图的观念说球形是上帝塑造的 最完美的 形态)。
牛顿, 深知进一步搞清地球形状和大小的重要性。由于牛顿 早期采用的地球半径测定值比实际值小了 3%, 结果引力计算值 比实测值大 1/ 6,这成了牛顿万有引力假说搁浅了整整 20 年 后发表的重要原因。
认识地球形状大小的必要性
随着生产力的发展，促使人们去逐步扩大活 动范围，扩大 视野，扩大相互问的交往，从而去更加全面地认识地球。在社 会生产力发展 到目前的情况下，精确 识地球的形状更为许多 学科所必需。测量学、地图学、海洋学的 发展同人们对地球形 状的认识直接相关，空问科学的发展更离不了精确的地球形状 数据，就连许多物理学、 生物学和地质学领域的定理和规律， 也都同地球的形状大小息息相关。正因为如此，人类一直在不 遗余力地去追求对地球形状的更准确的认 识，并且已经取得了 一系列十分可喜的成就．然而，随着科学的进一步发展，原有 的认识精度就又不能满足需要了，这样，就迫使人们去寻求更 准确的认识。
比如求M、N两地的距离时，测量出 △AMB，△ABC，△BCD，△CDE，△EDN 的各个内角的度数，再量出M点附近的 那条基线MA的长，最后即可算出MN的长 度了。正弦定理
牛顿的推断
牛顿根据万有引力定律并假设地球为均质流体，经论证认为： 1、地球是两极扁平的旋转椭球。 2、重力加速度由赤道向两极与sin2φ(φ---地理纬度）成比例地增加。
在此期间，由于高精度绝对重力仪和相对重力仪的研究成功和使用， 有些国家建立了自己的高精度重力网。对确定地球形状和大小起了重要 作用。现阶段对地球形状和大小的研究与对地球重力场的研究是分不开 的。正是由于地球重力场的研究促使人们认识到地球是一个复杂的形体， 而不是简单的圆球、椭球、或是单纯的大地体。
绝对重力仪
但也暴露了许多问题，比如外业测量的参考基准线是铅垂线，而椭球面计 算基准线是法线；铅垂线方向是物理的重力方向，而法线方向则是几何的垂直 方向。地球表面是极其复杂的不能用用简单的数学形式来表示。
第三阶段：大地体
海水面占全球表面大部分，且比较规则，在某种假设下，可认为海 水面是重力等位面，并把它延伸到大陆下，得到一个遍及全球的等位面。 德国的李斯廷（J.B.Listing）于1872年，把它命名为大地水准面。它 所包围的形体即为大地体。
1668- 1670 年, 法国天文学家皮卡尔( J. Picard,16201682)创新大地测量方法, 近精确测定了地球子午线上 1°弧长。 他还指出,地球并非标准球体。牛顿利用皮卡尔于 1671 年求得 的地球半径数据完成引力理论的月- 地检验, 经过精心计算,终 于证实了万有引力。
皮卡尔的测量
利用了埃拉托色尼的原理。改进：1、以恒星代替了太阳。用一个点 代替一个大天体，就有了提高测量精度的可能。2、首次测出了巴黎和亚 眠之间的子午线的长，求得子午线1°的长约为111.28公里。这样他推算 出地球的半径约为6376公里。
1、埃拉托色尼假设太阳光线平行，而新方法以恒星为基准。 2、在求相距很远的两地间的距离时，采用了布设三角网的方法。
圆球
两极略扁的椭球
大地体
复杂形体
第一阶段：圆球
在古代就已相对精确测量出地球实际大小的人, 是埃及亚历山 大城的图书馆馆长埃拉托色尼(Eratosthenes, 约前276-前195)。
他认为，亚历山大里亚城和塞恩城位于同一子午线上。他发现， 在夏至这一天正午，日光正直射入塞恩城的井底，即太阳的天顶距 为零（太阳高度为90°）；同日正午在亚历山大里亚城，日光与垂 线方向的夹角是圆周的1/50，即日光南偏7° 12’，又认为这两束 阳光彼平行，他由埃及地籍图估计这两座城地距离为5000古埃及尺， 利用这些数据估算出地球半径。
相对重力仪
数字地球
地球并不是固定不变的。现在观测到的总趋势是: 南半球膨胀, 北半球收缩。
以信息高速公路网和国家数据基础设施为依托, 1998年2月在美国出现了 “ 数字地球” 的概念。1999年11月29日至12月2日, 来自25个国家和地区的 400 多名中外科学家聚集北京, 召开首次数字地球国际会议。数字地球是对真实 地球及其相关现象统一性的数字化表示, 其核心思想: 一是用数字化手段重现海 量地球数据的、 多分辨率的、 三维的和动态的地球;二是最大限度地利用地球 信息资源。
5000古埃及尺
井的位置
半径误差大约在100km
1519年9月,葡萄牙航海家麦哲伦(F·DeMagellan,约1480-1521)在西 班牙国王资助下,率领5艘大船和265个海员,从西班牙桑路卡尔港出发向西 寻找东方的香料群岛。船队历尽艰难险阻,麦哲伦本人也死在途中。1522 年9月7日远征队回到西班牙塞维利亚港时,仅剩“维多利亚号”上18名疲 惫不堪的海员了。麦哲伦船队首次环球航行成功,最终结束了几千年来关 于大地形状的种种争议。西班牙国王奖给凯旋归来的远航勇士们一个精美 的地球仪,上面镌刻着一行意味深长的题词:“您首先拥抱了我!”
几何大地测量学得到形成和发展，物理大地测量学开始奠定基础。
突飞猛进
1、克莱罗定理的提出。他既不像牛顿那样认为地球是有许多密度不同 物质的均衡体，也不像惠更斯那样认为地球质量集中在地心，而是假 设地球是由许多密度不同的均匀物质圈层组成的椭球体。它首先论证 了正常重力的计算公式，只要知道点的位置就可以按照这个公式计算 出改点的正常重力。是按重力方法求定地球形状的基本公式。 2、重力位函数的提出。为确定重力与地球形状的关系，法国地勒让德 提出了为函数的 概念。即：在一个参考坐标系中，引力位对被吸引点 三个坐标方向的一阶导数等于引力在该方向上的分力。位函数把地球 形状和重力场紧密的联系在一起了。 3、地壳均衡学说的提出。根据地壳均衡学说导出均衡重力异常以用于 重力归算。 4、重力测量有了进展。设计生产了用于绝对重力测量的可倒摆以及用 于相对重力测量的便携式摆仪，极大地推动了重力测量的发展。
在此阶段，几何大地测量与物理大地测量均取得了较大发展。几 何方面天文大地网的布设有了重大进展。测量仪器有了极大的改进。
物理大地测量方面（1）英国的斯托克斯于1849年提出来一个定理，把 真正的地球重力位分为正常重力位和扰动位两部分，实际重力分为正常重力 和重力异常两部分，在某些假定条件下进行简化，通过重力异常的积分，提 出了以大地水准面为边界面的扰动位计算公式和大地水准面起伏公式。 （2）提出了新的椭球参数。这阶段椭球参数推求的特点主要体现在用重力 测量资料推求椭球扁率。
人类对地球形状和大小认识的四个阶段
1、从远古至17世纪末，此期间人们把地球认为是圆球。 2、从17世纪末至19世纪下半叶，在这将近200年期间，人们把地球作为圆球 的认识推进到向两极略扁的椭球。 3、从19世纪下半叶至20世纪40年代，人们将对地球的认识发展到似大地水 准面包围的大地体。 4、从20世纪40年代至今天，人们认为地球是由其自然表面包围的复杂形体。
扁率 1：297.8 1：298．3
附注 美国 德国
1：297．0 1942年国际第一个推荐值
1：310．6 1：304．0 1：298.3日本 ຫໍສະໝຸດ 本 苏联第四阶段：复杂形体
20世纪下半叶，以电磁波测距、人造地球卫星定位系统及甚长基线干涉测 量等为代表的新的测量技术的出现，给传统的大地测量带来了革命性的变 革，使大地测量定位、确定地球参数及重力场，构筑数字地球等基本测绘 任务都以崭新的理论和方法进行。
在此阶段的，椭球参数测定已经很精确了，出现了一系列椭球参数。
椭球名称 海福特
赫尔默特
年代 1906 1907
海福特
1910
热海景良
1933
川烟辛夫
1935
克拉索夫斯基 1940
长半径 6 378 283 6 378 200 6 378 388 6 376 918 6 377 087 6 378 245
美国关于数字地球构建的时间表是: 2005 年初步实现, 2020 年 基本完成。2000 年 2 月当地时间 11日中午 12 点 43 分,“奋进” 号航天飞机载着 6 名宇航员, 携带 13 吨重量、 60米长伸缩天线的 地球扫描雷达, 从佛罗里达州卡纳维拉尔角海滨发射台升空,以执行 雷达地形测绘任务, 描绘一幅空前高分辨率的地球地形图。宇航员在 235 千米高的轨道上飞行了 9 天 6 小时, 收集到的地貌测量数据装 满了 300多盒数码磁带,其探测从北纬 60 度的格陵兰岛到南纬 56 度的南美洲最南端,覆盖了地球表面大约 75%面积, 拥有居住人口 95%。
数字地球实现时人们或许就能准确的知道地球的形状 与大小，地球的准确形状与大小对人类来说仍然是一个谜。
美国著名科学作家阿西摩夫( I. Asimov, 1920- )说: 从宇宙空间观看地球时, 它既不像个梨, 也不像个鸡蛋,而 像一个很圆的球。……最好还是把它说成是一个不规则 的球体。
确定地球形状和大小涉及到复杂的运算， 以及重力测量等方面的各种各样的知识。