Geoid, model postaci Ziemi - tj. Wielkości i kształtu planety - który pokrywa się ze średnim poziomem morza nad oceanami i trwa w obszarach kontynentalnych jako wyimaginowana powierzchnia poziomu morza określona przez poziom ducha. Służy jako powierzchnia odniesienia, na której mierzone są wysokości topograficzne i głębokości oceanu. Dyscyplina naukowa związana z dokładnym kształtem Ziemi oraz jej determinacją i znaczeniem znana jest jako geodezja.
Geoida jest wszędzie prostopadła do przyciągania grawitacyjnego i zbliża się do kształtu regularnej spłaszczonej sferoidy (tj. Spłaszczonej kuli). Jest to jednak nieregularne z powodu lokalnych stężeń masy zakopanej (odstępstwa od bocznej jednorodności na głębokości) oraz z powodu różnic wysokości między kontynentami i dnem morskim. Z matematycznego punktu widzenia geoida jest powierzchnią ekwipotencjalną; to znaczy charakteryzuje się tym, że w całym swoim zakresie funkcja potencjalna jest stała. Ta potencjalna funkcja opisuje połączone skutki przyciągania grawitacyjnego masy Ziemi i odpychania odśrodkowego spowodowanego obrotem Ziemi wokół jej osi.
Z powodu nieregularnych rozkładów masy na Ziemi i wynikających z tego anomalii grawitacyjnych geoida nie jest prostą matematyczną powierzchnią. W związku z tym nie jest odpowiednią powierzchnią odniesienia dla geometrycznej figury Ziemi. Jako odniesienia do Ziemi, ale nie do jej topografii, stosowane są proste formy geometryczne przybliżające geoidę. Dla wielu celów odpowiednią geometryczną reprezentacją Ziemi jest kula, dla której należy podać tylko promień kuli. Gdy wymagana jest dokładniejsza figura odniesienia, elipsoida obrotu jest używana jako reprezentacja kształtu i wielkości Ziemi. Jest to powierzchnia generowana przez obrót elipsy o 360 ° wokół jej mniejszej osi. Elipsoida używana w obliczeniach geodezyjnych do reprezentowania Ziemi nazywana jest elipsoidą odniesienia. Ta elipsoida obrotu jest kształtem najczęściej używanym do przedstawienia prostej geometrycznej powierzchni odniesienia.
Elipsoida obrotu określana jest przez dwa parametry: oś półprostą (promień równikowy dla Ziemi) i oś półprostą (promień biegunowy) lub spłaszczenie. Spłaszczanie (f) definiuje się jako różnicę wielkości między osią półprostą (a) i osią półprostą (b) podzieloną przez oś półpodstawową lub f = (a - b) / a. W przypadku Ziemi oś półpodstawowa i oś półpodstawowa różnią się o około 21 kilometrów (13 mil), a spłaszczenie wynosi około jednej części na 300. Odstępy geoidy od najlepiej dopasowanej elipsoidy obrotu wynoszą około ± 100 metrów (330 stóp); różnica między dwoma półosiami elipsy równikowej w przypadku trójosiowej elipsy pasującej do Ziemi wynosi tylko około 80 metrów.
W tym artykule dokonano przeglądu rozwoju prostych geometrycznych przedstawień Ziemi, poczynając od starożytnych Greków. Następnie omawia koncepcję geoidy i sposoby, w jakie śledzenie sztucznych satelitów i mapowanie satelitarne powierzchni oceanu pomogły w geodezyjnej ocenie kształtu i pola grawitacyjnego Ziemi. Kończy się, pokazując, w jaki sposób ta praca zaowocowała bardziej wyrafinowanymi wartościami promienia, masy i gęstości Ziemi.
