Die Form der Erde ist ein Ellipsoid
Im Laufe der Jahrhunderte begannen Wissenschaftler und Entdecker zu erkennen, dass die Erde keine perfekte Kugel ist.
Britische Wissenschaftler, angeführt von Isaac Newton, stellten die Theorie auf, dass die Zentrifugalkraft der Erdrotation die Erde dazu zwingen würde, sich von Osten nach Westen „auszubreiten“, während sie sich um ihre Achse dreht. Die Franzosen, die ihre eigenen lokalen Messungen verwendeten, glaubten, dass die Erde am Äquator gequetscht und an den Polen gewölbt sei. Im Jahr 1753 wurde diese Debatte beigelegt, als eine französische Vermessungsexpedition Messungen am Äquator in Peru und am Polarkreis in Lappland vornahm und feststellte, dass die Erde am Äquator tatsächlich gewölbt war. Die Form der Erde ist keine Kugel, sondern ein Ellipsoid.
Genauso wie eine Kugel auf einem Kreis basiert, basiert ein Ellipsoid auf einer Ellipse. Dreht man eine Ellipse um eine ihrer Achsen, entsteht ein Rotationsellipsoid. Es ist diese Art von Ellipsoid, die der Form der Erde am nächsten kommt. Genauer gesagt rotiert die Erde um ihre kürzeste Achse, die Nebenachse, und wird daher als abgeflachtes Ellipsoid bezeichnet.
Die Erde ist keine perfekte Kugel, sondern ein abgeflachtes Ellipsoid. Würde sie sich um ihre große (längere) Achse drehen, würde man sie als verlängertes Ellipsoid bezeichnen.
Ellipsen und Ellipsoide
Wie man eine Ellipse herstellt
Niemand weiß genau, wann die Ellipse entdeckt wurde, aber 350 v. Chr. kannten die alten Griechen die Ellipse als Mitglied der Gruppe der zweidimensionalen geometrischen Figuren, die man konische Schnitte nennt. Eine Ellipse entsteht, wenn man die zweidimensionale Ebene benutzt, um den dreidimensionalen Kegel in einem Winkel zu schneiden.
Die Ellipse ist eine der vielen Kegelschnittformen, wie z.B. eine Gerade, ein Kreis, eine Parabel oder eine Hyperbel.
Eine Ellipse ist im Grunde eine Kurve mit einer einfachen Formel. Erstellen Sie eine gerade Linie (X in der Grafik unten), die zwei feste Punkte (A und B), die Brennpunkte genannt werden, verbindet. Erstellen Sie anschließend eine weitere Gerade (Y), die an einem der Brennpunkte beginnt und an einem neuen Punkt (C) endet, der nicht auf der ersten Geraden (X) liegt. Verschieben Sie den Endpunkt (C), während Sie den summierten Abstand der beiden Geraden (X+Y und Y) gleich halten, bis Sie zum Ausgangspunkt zurückkehren, und Sie erzeugen eine Ellipse.
Wenn Sie den Punkt C verschieben und dabei die summierte Länge der Linien X+Y und Y konstant halten, entsteht eine Ellipse.
Für fast zweitausend Jahre hatte die Ellipse keine bekannte Anwendung in der Natur, eine Situation, die die meisten frühen Astronomen und Alchemisten nur schwer akzeptieren konnten. Jahrhunderts suchte der deutsche Astronom und Philosoph Johannes Kepler nach einer Erklärung für die ungewöhnlichen Bahnen der Planeten um die Sonne und entdeckte, dass die Ellipse die Bahnen perfekt beschreibt. Kepler hatte seine Lösung und die Ellipse hatte ihre erste bekannte Anwendung. Wenig wusste Kepler, dass die Formen der Planeten selbst am besten als Ellipsoide beschrieben werden – eine dreidimensionale Darstellung einer Ellipse.
Ein Ellipsoid herstellen
Zieht man eine Linie durch die beiden Brennpunkte einer Ellipse und dann eine weitere Linie, die senkrecht zu dieser Linie verläuft und diese halbiert, entstehen zwei Achsen, eine Hauptachse und eine Nebenachse. Die Drehung einer Ellipse um eine der beiden Achsen erzeugt eine spezielle Art von Ellipsoid, das Rotationsellipsoid.
Das Drehen einer Ellipse um ihre Nebenachse erzeugt ein abgeplattetes Ellipsoid, während das Drehen einer Ellipse um ihre Hauptachse ein verlängertes Ellipsoid erzeugt.
Die Rotationsellipsoide werden über zwei Achsen definiert, aber Ellipsoide sind eigentlich mathematisch über drei Achsen definiert. Wenn Sie die Ellipse um eine ihrer Achsen drehen, wie bei einem Rotationsellipsoid, sind zwei der Achsen gleich.
Nicht alle Ellipsoide sind Rotationsellipsoide. Mathematisch gesehen ist ein Ellipsoid triaxial oder über drei Achsen (A,B,C) definiert.