Geoid, Modell der Erdfigur - dh der Größe und Form des Planeten -, das mit dem mittleren Meeresspiegel über den Ozeanen übereinstimmt und sich in kontinentalen Gebieten als imaginäre Meeresspiegeloberfläche fortsetzt, die durch die Wasserwaage definiert wird. Es dient als Referenzfläche, von der aus topografische Höhen und Meerestiefen gemessen werden. Die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der genauen Figur der Erde und ihrer Bestimmung und Bedeutung befasst, ist als Geodäsie bekannt.
Das Geoid ist überall senkrecht zur Schwerkraft und nähert sich der Form eines regelmäßigen abgeflachten Sphäroids (dh einer abgeflachten Kugel) an. Es ist jedoch unregelmäßig aufgrund lokaler Massenkonzentrationen (Abweichungen von der lateralen Homogenität in der Tiefe) und aufgrund von Höhenunterschieden zwischen Kontinenten und Meeresboden. Mathematisch gesehen ist das Geoid eine Äquipotentialfläche; das heißt, es ist dadurch gekennzeichnet, dass die potentielle Funktion über ihr gesamtes Ausmaß konstant ist. Diese mögliche Funktion beschreibt die kombinierten Effekte der Anziehungskraft der Erdmasse und der Zentrifugalabstoßung, die durch die Rotation der Erde um ihre Achse verursacht wird.
Aufgrund der unregelmäßigen Massenverteilungen auf der Erde und der daraus resultierenden Schwerkraftanomalien ist das Geoid keine einfache mathematische Oberfläche. Es ist folglich keine geeignete Referenzfläche für eine geometrische Erdfigur. Als Referenzfiguren der Erde, jedoch nicht für ihre Topographie, werden einfache geometrische Formen verwendet, die sich dem Geoid annähern. Für viele Zwecke ist eine adäquate geometrische Darstellung der Erde eine Kugel, für die nur der Radius der Kugel angegeben werden muss. Wenn eine genauere Referenzfigur erforderlich ist, wird ein Rotationsellipsoid als Darstellung der Form und Größe der Erde verwendet. Es ist eine Oberfläche, die durch Drehen einer Ellipse um 360 ° um ihre Nebenachse erzeugt wird. Ein Ellipsoid, das in geodätischen Berechnungen zur Darstellung der Erde verwendet wird, wird als Referenzellipsoid bezeichnet. Dieses Rotationsellipsoid ist die Form, die am häufigsten zur Darstellung einer einfachen geometrischen Referenzfläche verwendet wird.
Ein Rotationsellipsoid wird durch zwei Parameter spezifiziert: eine Halbschwerachse (äquatorialer Radius für Erde) und eine Halbschwerachse (Polarradius) oder die Abflachung. Die Abflachung (f) ist definiert als die Größendifferenz zwischen der Hauptachse (a) und der Hauptachse (b) geteilt durch die Hauptachse oder f = (a - b) / a. Für die Erde unterscheiden sich die Semimajorachse und die Semiminorachse um ungefähr 21 Kilometer (13 Meilen), und die Abflachung beträgt ungefähr einen Teil von 300. Die Abweichungen des Geoids vom am besten passenden Rotationsellipsoid betragen ungefähr ± 100 Meter (330 Fuß); Der Unterschied zwischen den beiden Halbachsen der Äquatorellipse bei einer dreiachsigen Ellipsoidanpassung der Erde beträgt nur etwa 80 Meter.
Dieser Artikel befasst sich mit der Entwicklung einfacher geometrischer Darstellungen der Erde, beginnend mit den alten Griechen. Anschließend werden das Konzept des Geoids und die Art und Weise erörtert, in der die Verfolgung künstlicher Satelliten und die Satellitenkartierung der Meeresoberfläche zur geodätischen Beurteilung der Erdform und des Schwerefelds beigetragen haben. Abschließend wird gezeigt, wie diese Arbeit zu verfeinerten Werten für den Radius, die Masse und die Dichte der Erde geführt hat.
