Geoide

O geoide é a superfície equipotencial do campo de gravidade da Terra que melhor se ajusta, no sentido de mínimos quadrados, ao nível do mar médio global e sua extensão através dos continentes.

A forma da Terra é definida como uma superfície que se aproxima do nível médio global do mar, mas na qual a gravidade é igual em todos os lugares.

O que é o geoide?

O geoide é uma representação visual do perfil da Terra.

É feito criando um nível de mar ideal hipotético que cobriria todo o planeta, estendendo-se sob a maioria das massas de terra.

Não é uma representação do nível médio ou médio do mar, onde a superfície da Terra seria totalmente plana e coberta por água, porque o próprio planeta não é plano. Visto em seção transversal, o geoide tem uma série de depressões e picos que correspondem a mudanças na massa da Terra.

Existem várias maneiras de visualizar a superfície da Terra por conveniência ao fazer mapas e gráficos.

A Terra não é perfeitamente redonda, mas tem uma forma mais elíptica.

Alguns recursos usam o elipsoide de referência, que finge que a superfície da Terra é plana. Outros podem olhar para a topografia da Terra ou o nível médio do mar.

Nenhuma dessas representações fornece uma imagem completamente precisa de como a superfície e o formato do planeta se parecem.

O nível do mar não é constante em todo o mundo.

Oceanos individuais podem ser mais altos e mais baixos e ter variações em suas superfícies. Isso é exagerado com a influência das marés e outros fatores.

Para determinar a forma do geoide, os pesquisadores fingem que a Terra está coberta de água e anotam os pontos onde ela seria mais alta ou mais baixa. Em terra, fica abaixo da topografia, já que o oceano não pode se estender para cobrir uma cadeia de montanhas.

Áreas com maior massa, como montanhas, forçariam a água a inchar, enquanto vales profundos teriam menos atração gravitacional e causariam um mergulho.

Visto em corte transversal, o geoide mostra uma série de suaves picos e vales que ilustram a forma como o campo gravitacional da Terra se comporta em diferentes regiões.

Não representa o campo gravitacional em si, mas o que aconteceria se a água cobrisse a Terra, ou, de forma mais realista, se fossas profundas fossem abertas nos continentes para permitir que o oceano fluísse para o interior. A água nessas trincheiras mudaria de altitude ao cruzar o geoide.

Gráficos que ilustram a diferença entre topografia, elipse de referência e geoide estão disponíveis. Isso mostra que a elipse de referência pode ser altamente inadequada para coisas como medições de elevação, pois pode parecer consideravelmente mais alta ou mais baixa do que a topografia real.

O geoide corresponde aproximadamente a características como montanhas, mas não assume tais elevações e inclinações extremas.

Essas informações podem ser importantes para tarefas como usar um satélite de posicionamento global para fixar um local.

Geoide – Modelo

O geoide é um modelo do nível médio do mar global que é usado para medir elevações de superfície precisas.

Embora muitas vezes pensemos na Terra como uma esfera, nosso planeta é na verdade muito acidentado e irregular.

O raio no equador é maior do que nos polos devido aos efeitos de longo prazo da rotação da Terra. E, em uma escala menor, há topografia – as montanhas têm mais massa do que um vale e, portanto, a atração da gravidade é regionalmente mais forte perto das montanhas.

Todas essas grandes e pequenas variações no tamanho, forma e distribuição de massa da Terra causam pequenas variações na aceleração da gravidade (ou na “força” da atração da gravidade).

Essas variações determinam a forma do ambiente líquido do planeta.

Se alguém fosse remover as marés e correntes do oceano, ele se estabeleceria em uma forma suavemente ondulada (subindo onde a gravidade é alta, afundando onde a gravidade é baixa).

Essa forma irregular é chamada de “geoide”, uma superfície que define elevação zero. Usando complexas leituras matemáticas e gravitacionais em terra, os topógrafos estendem essa linha imaginária pelos continentes.

Este modelo é usado para medir elevações de superfície com alto grau de precisão.

Por que o usamos o modelo geoide e de onde vem sua forma?

Contraste do modelo geoide com um elipsoide e
seção transversal da superfície da Terra.

Um geoide é a “bola” de formato irregular que os cientistas usam para calcular com mais precisão a profundidade dos terremotos ou qualquer outro objeto profundo abaixo da superfície da Terra. Atualmente, utilizamos a versão “WGS84” (World Geodetic System = Sistema Geodésico Mundial de 1984).

Se a Terra fosse uma esfera perfeita, cálculos de profundidade e distâncias seriam fáceis porque conhecemos as equações para esses cálculos em uma esfera.

No entanto, a Terra se aproxima mais de um elipsoide, que é a aparência de uma bola se você sentar nela.

Os cálculos elipsoides não são tão fáceis quanto os cálculos esféricos, mas ainda são bem conhecidos e realizáveis. Seja como for, todos sabemos que a Terra não é realmente um elipsoide porque existem oceanos, montanhas, vales e muitas outras características que não fazem parte de um elipsoide.

O geoide é uma superfície imaginária ao nível do mar que ondula (tem uma superfície ondulada) sobre toda a terra; não é apenas para as áreas oceânicas, também se estende pelas massas de terra.

Você pode generalizar a relação entre o elipsoide, o geoide e a forma real da Terra com isto:

geoide + elipsoide = Terra

Geoide

História Antiga

1828: C.F. Gauss primeiro descreve a “figura matemática da Terra” (Heiskanen e Moritz, 1967, p. 49; Torge, 1991, p. 2; Gauss, 1828)

1849: G.G. Stokes deriva a fórmula para calcular a “superfície da fluidez original da Terra” a partir de medições de gravidade da superfície. Este mais tarde foi imortalizado como “integral de Stokes” (Heiskanen e Moritz, 1967, p. 94; Stokes, 1849)

1873: J.F. Listing cria o termo “geoide” para descrever esta superfície matemática (Torge, 1991, p. 2; Listing, 1873)

1880: F.R. Helmert apresenta o primeiro tratado completo sobre “Geodésia física”, incluindo o problema de calcular a forma do geoide.

Resumo

O geoide pode ser definido como:

O nível médio do mar. Isso é fácil de definir nos oceanos, mas mais difícil em terra (imagine o nível ao qual a água subiria em um canal infinitamente fino conectado ao oceano).

Uma superfície equipotencial gravitacional. Isso significa que em todos os lugares ao nível do mar experimenta o mesmo valor de potencial de gravidade, então não há tendência de a água fluir morro abaixo, uma vez que todos os pontos nas proximidades têm o mesmo valor de potencial de gravidade, apontado para o centro da terra.

Anomalias de gravidade, diferenças no campo de gravidade da Terra devido a variações na distribuição de massa, criam o geoide. Eles encontrarão apenas características relativamente grandes (escala em km).

O geoide tem uma forma muito complexa. Em contraste, o elipsoide

é uma forma simples obtida ao girar uma elipse.

As anomalias do geoide são medidas a partir do elipsoide (geoide medido menos o elipsoide). Uma anomalia positiva significa que o geoide está acima do elipsoide. O elipsoide é a melhor forma da Terra, criando ao girar uma elipse em três dimensões. A elipse possui dois raios, polar e equatorial. Eles diferem em tamanho em cerca de uma parte em 300 (cerca de 20 km, com um raio de 6400 km).

O geoide varia de um elipsoide em três escalas, devido a desequilíbrios na distribuição de massa na terra.

Todas essas mudanças no geoide criam inclinações muito suaves na superfície do mar (observe que todas as mudanças verticais são em metros e ocorrem ao longo de muitos quilômetros). No entanto, as mudanças são reais e podem ser medidas por altímetros de radar, e revelam muito para oceanógrafos e geólogos.

Nós relatamos isso como anomalias, para desvios/diferenças do valor esperado. O valor esperado é o elipsoide, a melhor forma simples que representa a terra

As anomalias de comprimento de onda médio e grande mudarão muito pouco ao longo do tempo humano, e teremos uma boa ideia de seu valor após uma única passagem do altímetro, e uma excelente ideia após calcularmos a média de várias passagens.

As melhores anomalias ocorrerão onde houver um gradiente muito acentuado na topografia. As trincheiras profundas normalmente têm as anomalias mais proeminentes, e os aumentos de propagação rápida têm anomalias muito pequenas.

Fonte: oceanservice.noaa.gov/www.usgs.gov/www.e-education.psu.edu/www.yourdictionary.com/www.usna.edu/www.wisegeek.org/www.maanmittauslaitos.fi/www.ngs.noaa.gov