Уровенная поверхность совпадающая с уровнем мирового океана называется

Уровенная поверхность Мирового океана и причины ее изменения

М. Г. Деев ,
канд. геогр. наук, старший научный сотрудник кафедры океанологии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Океанское побережье, Сан-Хуан, Пуэрто-Рико.Фото с сайта www.articles.turne.com.ua

Уровнем моря (океана) называется положение поверхности воды, свободное от влия-ния ветровых волн, зыби, прибоя и прочих кратковременных периодических возмущающих факторов, измеряемое от некоторого условного горизонта, принятого в данном месте в качестве отсчетного. Поэтому, в узком смысле, уровень моря есть высота спокойной поверхности воды относительно ближайшей к данному месту геодезической высотной отметки.
В то же время уровень Мирового океана можно рассматривать как индикатор перераспределения воды, универсальный глобальный параметр, в котором отражено настоящее (сегодняшнее) состояние природы поверхности Земли. В широком смысле, уровень воды — интегральная характеристика, которая дает представление о характере изменчивости в океане и климатической системе Земли в целом.
Чтобы оценивать колебания уровня воды, необходимо выделить некоторую отсчетную поверхность, единую для всех океанов. Топография невозмущенного уровня Мирового океана, прежде всего, зависит от формы Земли. Наша планета немного «сплюснута» у полюсов и не является сферой; правильная геометрическая фигура, наиболее близкая к форме реальной Земли, — эллипсоид вращения. В Совет­ском Союзе для геодезических и картографических работ использовался так называемый эллипсоид Красовского.
Уровенной поверхностью называют поверхность, нормальную (т.е. перпендикулярную) к направлению силы тяжести, которая есть геометрическая сумма силы притяжения Земли, направленной к центру массы планеты, и центробежной силы, возникающей из-за суточного вращения Земли. Центробежная сила имеет наибольшие значения на экваторе, постепенно уменьшается с ростом широты и отсутствует на географических полюсах. Соответственно, на полюсах сила тяжести равна силе притяжения и уменьшается в направлении экватора, где становится примерно на 0,5% меньше. Под действием силы тяжести частица получает ускорение, называемое ускорением свободного падения.
Уровенная поверхность всюду имеет одинаковое значение потенциала силы тяжести (является изопотенциальной). Из-за неравномерного распределения масс внутри Земли уровенная поверхность не совпадает с поверхностью эллипсоида вращения; эта «неправильная» форма получила название геоида. Максимальный перепад высот между самыми высокими и самыми низкими точками геоида составляет около 170 м. Самое высокое место в рельефе геои­да возвышается над поверхностью эллипсоида вращения на 75 м и находится к востоку от Новой Гвинеи; самое низкое, с отметкой около –95 м, расположено к югу от полуострова Индостан.
Наиболее крупные неровности рельефа поверхности Мирового океана, как отличие от поверхности правильного эллипсоида вращения, в среднем составляют десятки метров. Изменения высоты поверхности геоида происходят очень медленно и становятся заметными только в геологических масштабах времени. Это обстоятельство позволяет принять топографию геоида в качестве отсчетной уровенной поверхности Мирового океана, на которую накладываются и от которой отсчитываются все регистрируемые изменения уровня воды разных масштабов.

Колебания среднего уровня Мирового океана с 1880-го по 1980 г.

Процессы, приводящие к изменениям уровня, сильно разнятся по времени (периодичность и продолжительность), месту и масштабам воздействия, приводя в одних случаях к местным и кратковременным колебаниям, в других — проявляются на всей акватории Мирового океана на протяжении многих сотен и тысяч лет. Кратковременные колебания уровня происходят при сохранении общего объема воды в Мировом океане и отражают периодические перераспределения воды от одних районов к другим. Такие колебания происходят под влиянием ветра, атмосферного давления, осадков, испарения, приливов, пресного стока, колебаний плотности воды, подводного вулканизма, сейсмических подвижек океанической земной коры (волны цунами). Временные масштабы таких изменений — от десятков секунд и минут до года и нескольких лет.
Долгосрочные (несколько десятков лет) колебания уровня происходят при изменениях статей водного баланса. Характерный пример — замкнутое Каспийское море, уровень которого в прошлом столетии при сокращении пресного стока понижался более чем на три метра. Уровень всего Мирового океана заметно понижается во время длительных сильных похолоданий климата, сопровождающихся образованием обширных массивов материкового льда. Уровень меняется и при деформации океаниче­ских впадин. Периодичность таких изменений исчисляется в геологических масштабах времени и составляет многие тысячи (продолжительность материковых оледенений) и миллионы лет (изменение формы и объема океанических впадин).
Специалистов в первую очередь интересуют кратко­временные изменения уровня, затрагивающие разные стороны хозяйственной деятельности в приморских районах. Наиболее регулярные и широко распространенные перио­дические колебания уровня происходят из-за приливов, вызываемых приливообразующими силами Луны и Солнца. Размах приливных колебаний изменяется от нескольких сантиметров во внутренних морях до полутора десятков метров в узких заливах, открытых к океану. Приливные колебания уровня достаточно хорошо поддаются предварительному расчету и потому предсказуемы, в отличие от всех остальных, которые не имеют столь правильной периодичности.
Сильные устойчивые ветры способны вызывать значительные подъемы уровня в виде ветровых нагонов, особенно на отмелых прибрежных участках морских акваторий. Ветровые нагоны в отдельных случаях могут приводить к повышению уровня до 2—3 м и более, приводя к затоплению низменных участков берега. Ветер в сочетании с морским волнением создает небольшие повышения уровня в виде волновых нагонов у берегов, которые быстро спадают после прекращения действия вынуждающей силы.
Колебания атмосферного давления вызывают подъемы и спады уровня по принципу так называемого обратного барометра. Повышение (понижение) давления на 1 гПа * приводит к понижению (повышению) уровня на 1 см. Так, при прохождении циклона, в центре которого атмосферное давление на 15—20 гПа ниже среднего, будет наблюдаться соответствующее повышение уровня на 15—20 см, причем это возвышение над средним уровнем воды перемещается вместе с циклоном. Соответственно, аналогичное явление, только с понижением уровня, можно наблюдать при прохождении антициклона.
В процессах сезонного нагревания—охлаждения и осолонения—опреснения верхнего слоя моря изменяется плотность морской воды. Величина этих изменений сравнительно невелика, но происходящие при этом изменения объема имеют результатом подъемы и спады уровня с годовой периодичностью и величиной в десятки сантиметров. Такие колебания в океанологии называются стерическими **. Существующие разности уровней океанов имеют своей причиной именно неравенства в плотности морской воды, влекущие за собой объемные, то есть стерические изменения.
Заметные повышения уровня регулярно отмечаются в устьевых районах крупных рек, особенно в периоды половодий. Они также носят сезонный характер, а их размах зависит от величины пресного стока, который, в свою очередь, подвержен еще и межгодовой изменчивости.

Схема сейшевых колебаний уровня: 1-узловая сейша (а), 2-узловая сейша (б).

Резкие изменения атмосферного давления в сочетании с ветровыми нагонами в некоторых случаях вызывают появление стоячих волн. Это сейши. Они представляют собой затухающие колебания всей массы воды какого-либо отдельного водоема (обычно внутреннего моря или его части). Место, в котором размах сейшевых колебаний самый большой, называется пучностью, а там, где колебания отсутствуют, располагается узел. В зависимости от формы и размера водоема сейши могут иметь один, два и более узлов. Периоды сейшевых колебаний зависят от периодов вынуждающих сил, размеров и глубины водоема. Так, на Каспийском море наблюдаются ветровые сейши (с периодами от четырех до восьми часов), приливные (с периодом полусуточного прилива) и бризовые (с суточной периодичностью). Размах сейшевых колебаний обычно составляет десятки сантиметров.

Как измеряют уровень океана и как он меняется? Об этом — в № 6.

* Изменение давления в 1 гектопаскаль примерно соответствует изменению в 0,75 мм рт. ст.
**Стерический от греч. стериос — объемный.

Источник

Уровенная поверхность

Уровенная поверхность в геодезии — поверхность, всюду перпендикулярная отвесным линиям.Это поверхность мирового океана. С точки зрения механики, уровенная поверхность есть поверхность равного потенциала силы тяжести и представляет собой фигуру равновесия жидкого или вязкого вращающегося тела, образующегося под действием сил тяжести и центробежных сил.

Свойства уровенных поверхностей

• Уровенные поверхности можно проводить на разных высотах, все они являются замкнутыми и почти параллельны одна другой.
• Через одну точку пространства проходит только одна уровенная поверхность.
• Направление нормали к уровенной поверхности совпадает с направлением силы тяжести, то есть с отвесной линией.

Форма уровенной поверхности не имеет точного математического выражения и зависит от распределения масс различной плотности в теле Земли.

Примером уровенной поверхности является поверхность жидкости, находящейся в равновесии. Одна из уровенных поверхностей гравитационного поля Земли — геоид — совпадает со средним уровнем вод Мирового океана.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Уровенная поверхность» в других словарях:

уровенная поверхность — Поверхность, на которой потенциал силы тяжести Земли всюду имеет одно и то же значение. [ГОСТ 22268 76] уровенная поверхность (гравиразведка) Поверхность, в любой точке которой потенциал силы тяжести имеет одно и то же значение. [ГОСТ Р 52334… … Справочник технического переводчика

УРОВЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ — поверхность океана в спокойном состоянии, от которой ведется при геодезических съемках отсчет высот точек земной поверхности. У. П. перпендикулярна отвесной линии во всех точках земной поверхности. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.:… … Морской словарь

УРОВЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ — в геодезии во всех ее точках потенциал силы тяжести имеет одинаковое значение. Уровенная поверхность гравитационного поля Земли совпадает со средним уровнем воды Мирового ок … Большой Энциклопедический словарь

уровенная поверхность — Условная поверхность, во всех точках которой сила тяжести имеет одинаковую величину … Словарь по географии

Уровенная поверхность — 10. Уровенная поверхность D. Niveaufläche Aquipotentialflache E. Level surface Equipotential surface F. Surface de niveau Surface équipotentielle Поверхность, на которой потенциал силы тяжести Земли всюду имеет одно и то же значение Источник:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

уровенная поверхность — (геод.), во всех её точках потенциал силы тяжести имеет одинаковое значение. Уровенная поверхность гравитационного поля Земли совпадает со средним уровнем воды Мирового океана. * * * УРОВЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ УРОВЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, в геодезии (см.… … Энциклопедический словарь

Уровенная поверхность — в геодезии, поверхность, во всех точках которой потенциал силы тяжести имеет одинаковую величину. Направление нормали к У. п. совпадает с направлением силы тяжести, т. е. с линией отвеса. Примером У. п. является поверхность жидкости,… … Большая советская энциклопедия

УРОВЕННАЯ ПОВЕРХНОСТЬ — (геод.), во всех её точках потенциал силы тяжести имеет одинаковое значение. У. п. гравитац. поля Земли совпадает со ср. уровнем воды Мирового ок … Естествознание. Энциклопедический словарь

Поверхность относимости — (при базисных измерениях) уровенная поверхность, совпадающая с поверхностью Мирового океана и используемая для редуцирования результатов измерений на физической поверхности Земли Примечание: В системе Роскартографии начальному пункту базиса… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

поверхность — 34 поверхность: Двухмерный пространственный объект, образованный в своих границах набором значений функции двухмерных координат в виде непрерывного поля. Источник: ГОСТ Р 52438 2005: Географические информационные системы. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Уровенная поверхность, совпадающая с невозмущенной поверхностью мирового океана и мысленно продолженная под материки, называется основной уровенной поверхностью или поверхностью геоида.

ФОРМА и размеры Земли

Переход от физической поверхности Земли к карте На вопрос: «Какую форму имеет Земля?» большинство людей отвечает: «Земля имеет форму шара!». Действительно, если не считать гор и океанических впадин, то Землю в первом приближении можно считать шаром. Она вращается вокруг оси и согласно законам физики должна быть сплюснута у полюсов. Во втором приближении Землю принимают за эллипсоид вращения; в некоторых исследованиях ее считают трехосным эллипсоидом.

На поверхности Земли встречаются равнины, котловины, возвышенности и горы разной высоты; если же принять во внимание рельеф дна озер, морей и океанов, то можно сказать, что форма физической поверхности Земли очень сложная. Для ее изучения можно применить широко известный способ моделирования, с которым школьники знакомятся на уроках информатики.

При разработке модели какого-либо объекта или явления учитывают только его главные характеристики, имеющие значение для успешного решения данной конкретной задачи; все другие характеристики, как несущественные для данной задачи, во внимание не принимаются.

В модели шарообразной Земли поверхность Земли имеет сферическую форму; здесь важен лишь радиус сферы, а все остальное — морские впадины, горы, равнины, — несущественно. В этой модели используется геометрия сферы, теория которой сравнительно проста и очень хорошо разработана.

Модель эллипсоида вращения имеет две характеристики: размеры большой и малой полуосей. В этой модели используется геометрия эллипсоида вращения, которая намного сложнее геометрии сферы, хотя разработана также достаточно подробно.

Если участок поверхности Земли небольшой, то иногда оказывается возможным применить для этого участка модель плоской поверхности; в этой модели применяется геометрия плоскости, которая по сложности (а точнее, по простоте) несравнима с геометрией сферы, а тем более с геометрией эллипсоида.

В одном из учебников по высшей геодезии написано: «Понятие фигуры Земли неоднозначно и имеет различную трактовку в зависи мости от использования получаемых данных». При решении геодези ческих задач можно иногда считать поверхность участка Земли либо частью плоскости, либо частью сферы, либо частью поверхности эл липсоида вращения и т.д.

Какое направление вполне однозначно и очень просто можно определить в любой точке Земли без специальных приборов? Конечно же, направление силы тяжести; стоит подвесить на нить груз, и натянутая нить зафиксирует это направление. Именно это направление является в геодезии основным, так как оно существует объективно и легко и просто обнаруживается. Направления силы тяжести в разных точках Земли непараллельны, они радиальны, то-есть почти совпадают с направлениями радиусов Земли.

Поверхность, всюду перпендикулярная направлениям силы тяжести, называется уровенной поверхностью. Уровенные поверхности можно проводить на разных высотах; все они являются замкнутыми и почти параллельны одна другой.

Уровенная поверхность, совпадающая с невозмущенной поверхностью мирового океана и мысленно продолженная под материки, называется основной уровенной поверхностью или поверхностью геоида.

Если бы Земля была идеальным шаром и состояла из концентрических слоев различной плотности, имеющих постоянную плотность внутри каждого слоя, то все уровенные поверхности имели бы строго сферическую форму, а направления силы тяжести совпадали бы с радиусами сфер. В реальной Земле направления силы тяжести зависят от распределения масс различной плотности внутри Земли, поэтому поверхность геоида имеет сложную форму, не поддающуюся точному математическому описанию, и не может быть определена только из наземных измерений.

В настоящее время при изучении физической поверхности Земли роль вспомогательной поверхности выполняет поверхность квазигеоида, которая может быть точно определена относительно поверхности эллипсоида по результатам астрономических, геодезических и гравиметрических измерений. На территории морей и океанов поверхность квазигеоида совпадает с поверхностью геоида, а на суше она отклоняется от него в пределах двух метров /24/ (рис.1.1).

За действительную поверхность Земли принимают на суше ее физическую поверхность, на территории морей и океанов — их невозмущенную поверхность.

Что значит изучить действительную поверхность Земли? Это значит определить положение любой ее точки в принятой системе координат. В геодезии системы координат задают на поверхности эллипсоида вращения, потому что из простых математических поверхностей она ближе всего подходит к поверхности Земли; поверхность этого эллипсоида называется еще поверхностью относимости. Эллипсоид вращения принятых размеров, определенным образом ориентированный в теле Земли, на поверхность которого относятся геодезические сети при их вычислении, называется референц-эллипсоидом.

Для территории нашей страны постановлением Совета Министров СССР N 760 от 7 апреля 1946 года принят эллипсоид Красовского:
большая полуось a = 6 378 245 м, малая полуось b = 6 356 863 м, полярное сжатие:

Применяемые в разных странах референц-эллипсоиды могут иметь неодинаковые размеры; существует и общеземной эллипсоид, размеры которого утверждают Международные геодезические организации. Так, в системе WGS-84 (World Geodetic System) эти размеры суть большая полуось a = 6 378 137.0 м, полярное сжатие:

Малая полуось при необходимости вычисляется через a и α.

Рис. Земной эллипсоид и его параметры: а — большая полуось; b — малая полуось

Для многих задач геодезии поверхностью относимости может служить сфера, которая в математическом отношении еще проще, чем поверхность эллипсоида вращения, а для некоторых задач небольшой участок сферы или эллипсоида можно считать плоским.

ФИЗИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ЗЕМЛИ(или топографи­ческая поверхность) — поверхность Земли со всеми ее неровно­стями или поверхность современного рельефа Земли.

ФОРМА ЗЕМЛИ— геоид (в переводе с греческого «землеподобный»: ge — земля, eidos — вид) — тело, не имеющее пра­вильной математической формы, но его поверхность ближе все­го подходит к поверхности эллипсоида.

ГЕОИД— фигура Земли, ограниченная уровенной поверх­ностью, совпадающей с поверхностью Мирового океана при спо­койном состоянии водных масс и мысленно продолженной под материки. Поверхность геоида отличается от физической поверх­ности Земли, на которой резко выражены горы и океанические впадины (рис. 8).

Рис.8. Форма Земли: соотношение поверхностей в сечении

ЭЛЛИПСОИДвращения или ЗЕМ­НОЙ ЭЛЛИПСОИД— геометрическая фигура, получающая­ся путем вращения эллипса вокруг его малой оси.

РАЗМЕРЫ ЗЕМ­НОГО ЭЛЛИПСОИ­ДА характеризуются следующими парамет­рами (рис. 9): длинами полуосей — большой (а) и малой (b), величиной относительного сжатия — (а-b)/а. Эти параметры были вычислены геодезическими методами в разное время различными учеными: Деламбром (1810 г.), Эверестом (1830 г.), Бесселем (1841 г.), Эйри (1849 г.), Кларком (1858, 1866, 1880 гг.), Хейфордом (1909 г.). В нашей стране размеры земного эллипсоида были вычислены в 1940 г. группой ученых под руководством Ф. Н. Красовского. Результаты этих вычислений мало отличаются друг от друга (приложение 1). ЭЛЛИПСОИД КРАСОВСКОГО. Параметры: длина большой полуоси а = 6378245 м, длина малой полуоси b = 6356863 м, вели­чина относительного сжатия (а-b): а = 1:298,3. Эти параметры в 1946 г. были утверждены в качестве обязательных для выполне­ния геодезических и картографических работ в нашей стране.

РЕФЕРЕНЦ-ЭЛЛИПСОИД — эллипсоид, имеющий строго вычисленные размеры, определенным образом ориентирован­ный в теле Земли и принимаемый для обработки геодезических измерений в данной стране. В России — это эллипсоид Красовс­кого, в Северной и Центральной Америке — эллипсоид Кларка, в Южной Америке — Хейфорда, в Индии и Пакистане — Эвере­ста, в Бельгии — Деламбра и т.д.

Референц-эллипсоид называют также ПОВЕРХНОСТЬЮ ОТНОСИМОСТИ, так как он служит вспомогательной поверхностью, к которой приводят — относят — результаты геодези­ческих измерений на поверхности Земли.

ЭТАПЫ ПЕРЕХОДА ОТ ФИЗИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ К КАРТЕ:

Первый этап:мысленный перенос (проектирование) точек земной поверхности на поверхность более простую, чем земная — поверхность референц-эллипсоида или поверхность относимости. При этом точки приобретают определенные географические коорди­наты: широту и долготу. Проектирование осуществляется отвес­ными линиями, поэтому полученные проекции называются го­ризонтальными, а спроектированные расстояния — горизонтальными проложениями.

Второй этап:уменьшение поверхности со спроектированны­ми на ней точками физической поверхности Земли в нужное число раз. Степень уменьшения определяется масштабом буду­щей карты.

Третий этап:переход от поверхности уменьшенного эллипсо­ида к плоскости посредством применения картографической проекции. Упрощенно это можно представить как переход от гло­буса к плоскости, в процессе которого происходят преобразова-

ния картографической сетки и соответствующие изменения вида поверхности, изображаемой на плоскости.

Источник