Review of the problem of the Earth shape

Abstract

The determination of the shape of the Earth has been one of the fundamental problems geodesy was supposed to solve; it has been and possibly still is the main geodetic problem. It is thus appropriate for geodesists to look at this problem periodically, and this is what the authors of this paper aim to do. About 50 years ago, geodesists started using satellites as a new and very powerful tool. Many problems that were either impossible to solve or that presented almost unsurmountable hurdles to solutions have now been solved relatively simply, so much so that in the eyes of some people, satellites can solve all geodetic problems, and attempts are being made to show that this is indeed the case. We feel that the time has come to show that even satellites have their limitations, the main one being that for them to remain in their orbit, they must fly quite high, typically at several hundred kilometres. The gravitational field of the Earth (and that of any celestial body) smoother as one gets higher and higher. In other words, the gravitational field at the satellite orbit altitude loses detailed information that one can see at the surface of the Earth. In this contribution, we shall try to explain what satellites have contributed to the study of the shape of the Earth and what issues remain to be sorted out.

Určení tvaru Země je jedním ze základních problémů, které měla geodézie řešit, bylo a možná stále je hlavním geodetickým problémem. Je proto vhodné, aby se geodeti tímto problémem pravidelně zabývali, a to je to, o co se autoři tohoto článku snaží. Asi před 50 lety začali geodeti používat satelity jako nový a velmi účinný nástroj. Mnoho problémů, které bylo buď nemožné vyřešit, nebo které představovaly téměř nepřekonatelné překážky pro jejich řešení, bylo nyní vyřešeno relativně jednoduše, a to natolik, že v očích některých lidí mohou satelity vyřešit všechny geodetické problémy, a vyvíjejí se pokusy ukázat, že tomu tak skutečně je. Domníváme se, že nastal čas ukázat, že i satelity mají svá omezení, z nichž hlavní spočívá v tom, že aby zůstaly na své oběžné dráze, musí letět poměrně vysoko, obvykle několik set kilometrů. Gravitační pole Země (a jakéhokoli nebeského tělesa) se s rostoucí výškou a výškou vyhlazuje. Jinými slovy, gravitační pole ve výšce oběžné dráhy satelitu ztrácí podrobné informace, které lze vidět na povrchu Země. V tomto příspěvku se pokusíme vysvětlit, které družice přispěly ke studiu tvaru Země a jaké otázky je ještě třeba vyřešit.