地球不是圆的,是椭圆.地球的形状主要是由地球的引力和自转产生的离心力决定的.人类对地球形状的认识经历了很长的时间.初期认为天圆地方,以后逐渐认识到地球是个圆球.17世纪法国人发现地球不是正圆而是扁的,牛顿等根据力学原理,提出地球是扁球的理论,这一理论直到1739年才为南美和北欧的弧度测量所证实.其实,在此之前中国为编绘《皇舆全图》,就曾进行了大规模的弧度测量,并发现纬度愈高,经线的弧长愈长的事实.这同地球两极略扁,赤道隆起的理论相符.1849年英国的斯托克斯,Sir G.G.提出利用地面重力观测确定地球形状的理论.经过 100多年来的努力,特别是人造卫星等先进技术的应用,使地球形状的测定越来越精确.地球非常接近於一个旋转椭球,其长半轴为6378136米,扁率为1：298.257.从科学上,人们都把平均海水面及其延伸到大陆内部所构成的大地水准面作为地球形状的研究对象,因为大地水准面同地球表面形状十分接近,又具有明显的物理意义.但是大地水准面还不是一个简单的数学曲面,无法在这样的面上直接进行测量和数据处理.而从力学角度看,如果地球是一个旋转的均质流体,那麼其平衡形状应该是一个旋转椭球体.於是人们进一步设想用一个合适的旋转椭球面来逼近大地水准面.要确定这一椭球,只需知道其形状参数(长半轴alpha ,扁率alpha )和物理参数(地心引力常数GM 和旋转角速度w )即可.同大地水准面最为接近的椭球面称为平均地球椭球面.如果能确定大地水准面与该椭球面之间的偏差,亦即大地水准面与椭球面之间的差距(大地水准面差距N)和倾斜(垂线偏差θ ),则大地水准面的形状可完全确定(图1 大地水准面差距和垂线偏差示意 http://140.128.103.1/web/VolImage/P4/Figure/diqiux50.Jpg ).实际测量结果表明,虽然大地水准面很不规则,甚至南北两半球也不对称,北极略凸出,南极则偏平,夸张地说近似一梨形.但大地水准面同一个与它最相逼近的旋转椭球相比,最大偏离N值在100米左右,θ 值一般在10〃之内.因此,可分两步确定大地水准面的形状：1.确定一个同它最逼近的旋转椭球面,即平均地球椭球； 2.确定大地水准面同这个椭球的偏离.这是地球形状学研究中的两个主要课题.
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