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history of earth models History Geodetic Reference System
graphic4.9.2011
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Die Entwicklung der Erdmodelle geht stets mit den Erkenntnissen der Physik, der Astronomie und Kosmologie einher.
Die Erde als Kugel
Die Griechen entwickelten aufgrund der Kreisbewegung der Sterne mit einem geozentrischen Weltbild stereometrische Erdmodelle. Thales (624- 546 v. Chr.) wähnte die Erde noch flach als eine Insel in einem unendlichen Meer. Sein Schüler Anaximander (610-547 v.Chr.) vertrat den Zylinder als Erdmodell, Pythagoras (um 570- 497/96) oder Parmenides erwähnten als erste die Kugel als Erdmodell (um 550 v. Chr.). Bei Platon und Aristoteles war die Kugel als Erdmodell bereits etabliert. Erathostenes (276-195 v. Chr.) bestimmte zum ersten mal den Erdradius. [Bialas 1972], [Burkert 1996], [Hathaway 1998, S.61]
Kleomedes (2. Jh. n. Chr.) schreibt dazu beispielsweise:
"Erstlich verändert sich mit dem Standpunkt der Horizont, ferner sieht man nicht von jedem vor dem Süden und Norden die gleichen Gestirne; weiter ist nicht die Polhöhe, die Größe des Polarkreises, die Länge des Tage und Nächte die gleiche. Alles dieses sei deutlich, daß die Erde kugelförmig ist. ... Wenn wir uns weiter auf dem Meere dem Land nähern, so sehen wir zuerst die Bergspitze des Landes, während uns alles übrige durch die Krümmung der Wasserfläche verborgen ist. Dann erst, wenn wir über die Höhe der Krümmung gefahren sind, sehen wir die Täler und dem Fuß der Berge." in [Bialas 1972, S. 1]
Die Erde als Ellipsoid
Die wissenschaftliche Diskussion um die Figur der Erden entbrannte wieder im 17. Jh. und wurde ein internationaler Streit um die Figur der Erde, insbesondere zwischen den Physikern und den Geodäten, sowie zwischen Frankreich und England. Aufgrund von verbesserten astronomischen Beobachtungen und Erkenntnissen, z.B. der Abplattung des Jupiters an den Monden (J. D. Cassini (I), 1666).
Isaac Newton (1687) sowie Christian Huygens (1690) postulierten aufgrund der Zentrifugalkraft durch die Erdrotation, jedoch unter Verwendung unterschiedlicher physikalischer Modellen, die Erde als an den Polen abgeplattet. Newton sprach sich für ein Rotationsellipsoid aus, Huygens für ein Polynom 4. Grades für den Meridianbogen.
Durch astronomisch- geodätische Berechnungen, jedoch schlechter Genauigkeit, postulieren die französischen Geodäten Cassini (I) und (II) ein an den Polen aufgewölbtes Ellipsoid, welches jedoch stark kritisiert wurde.
Durch zwei Expeditionen, finanziert durch die französische Akademie der Wissenschaften, nach Lappland (1736/37 mit Maupertuis, Clairaut, Le Monnier, Camus sowie Celsius und Outhier) und nach Peru (1735- 44/45 mit La Condamine, Bouguer, Godin sowie den Spaniern J. Juan und A. Ulloa) erhärtete sich das abgeplattete Ellipsoid.
Clairaut gelang es 1743 in seinem Buch "Théorie de la Figure de la Terre" dein Modell zu entwickeln, welches zur Bestimmung des Ellipsoides sowohl geodätische wie physikalische (Schwere-) Messungen berücksichtigt.
Die Erde als Geoid
Zu Beginn es 19.J.h (Laplace 1902, Legendre1806, Gauß 1828 und Bessel 1837) wurde die geometrische Unzulänglichkeit des Rotationsellipsoides als Erdfigur bemängelt. Das neue Modell wird Geoid genannt. Der Begriff wird 1872 von J.B. Listings eingeführt und 1880 durch F.R. Helmert etabliert, woraufhin die folgenden Jahren die Geodäsie als die Hauptaufgabe ansah, Geoidbestimmungen durchzuführen.
Die Topographie als Erdmodell
Seit ca. 1945 etablieren sich Methoden der Luftbildphotogrammetrie und, später auch jene der Fernerkundung als direkte Methoden zur Bestimmung der Erdoberfläche und deren Morphologie.
Geozentrische Erdmodelle
Durch die Starts von künstlichen Erdsatelliten den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts wurden neue Möglichkeiten der Bestimmung der Figur der Erde erschlossen. Dabei war es zum ersten mal möglich, Messungen in einem weltweit einheitlichen, auf den Erdschwerpunkt bezogenen System, durchzuführen und globale Erdmodelle aufzubauen wie z.B. das WGS72, WGS84 und die neuesten Systeme ITRS89, welche als Erdmodell ein Rotationsellipsoid verwenden, welches aus astronomischen, geodätischen und gravimetrischen Messungen abgeleitet ist.