Jedną z najbardziej oczywistych informacji o planecie Ziemi wydaje się stwierdzenie, że jest ona kulą. Taki kształt nadany jest zresztą pomniejszonemu modelowi Ziemi – globusowi. Jest to jednak uproszczenie; Ziemia ma bowiem kształt zbliżony do elipsoidy obrotowej. Kształt ten jest wynikiem oddziaływania siły grawitacji oraz siły odśrodkowej obecnej w ruchu obrotowym, które powoduje lekkie spłaszczenie Ziemi na biegunach.
Pogląd o kulistości Ziemi pojawił się u starożytnych Greków i Rzymian. Wcześniej w koncepcjach religijnych różnych ludów tłumaczących powstanie świata (kosmogonia) pojawiał się obraz płaskiej Ziemi. W starożytnej Mezopotamii wierzono, że Ziemia jest ma postać płaskiego dysku, który otaczają wody. Starożytni Chińczycy wierzyli, że Ziemia to płaski kwadrat, nad którym na filarach spoczywa okrągłe niebo. Wśród starożytnych Greków pogląd o kulistości Ziemi jako pierwszy sformułował Pitagoras. Oparł go jednak na podstawach teologicznych, twierdząc, że stworzona przez bogów Ziemia musi mieć kształt doskonały, czyli kulisty. Po raz pierwszy dowody obserwacyjne na kulistość Ziemi zestawił Arystoteles. Są to:
1. Kolisty kształt widnokręgu.
2. Okrągły kształt cienia Ziemi na Księżycu w czasie jego zaćmienia.
3. W trakcie obserwacji zbliżającego się do lądu statku widok wyłaniających się spoza horyzontu masztów, a dopiero następnie reszty okrętu.
4. W tracie obserwacji lądu z pokładu zbliżającego się do niego statku widok najpierw szczytów, a dopiero potem brzegu.
 |
| Ziemia widziana z Apollo 17 (źródło: www.nasa.gov) |
Ukoronowaniem rozważań starożytnych Greków było określenie obwodu Ziemi przez Eratostenesa z Cyreny, greckiego matematyka, astronoma, filozofa, geografa i poetę działającego w III w. p.n.e. w Aleksandrii. Punktem wyjścia było stwierdzenie, że w Syene w południowym Egipcie (dzisiejszy Asuan) w południe słoneczne w momencie przesilenia letniego promienie Słońca oświetlały lustro wody w głębokiej studni. Słońce padało więc na powierzchnię pod kątem 90° (było w zenicie) i nie rzucało cienia.
W tym dniu i o tej godzinie Eratostenes zmierzył też długość cienia rzucanego przez gnomon w leżącej mniej więcej na tym samym południku Aleksandrii. Założył też, że Słońce znajduje się w tak dużej odległości od Ziemi, że promienie słoneczne padające w na powierzchnię Ziemi w odległych regionach są do siebie równoległe. Pozwoliło mu to określić odchylenie promieni słonecznych od pionu równe 1/50 kąta pełnego. Zgodnie z twierdzeniem Talesa kąt ten odpowiada kątowi środkowemu, którego wierzchołek znajduje się w środku Ziemi a ramiona przechodzą przez Aleksandrię i Syene. Znając przybliżoną odległość z Aleksandrii do Syene – 5000 stadionów (ok. 800 km) i mnożąc tę wartość przez 50, otrzymał obwód Ziemi równy ok. 40 000 km. Wartość ta okazała się zdumiewająco bliska obwodowi określonemu dużo dokładniejszymi metodami pomiarowymi.
W chrześcijańskiej średniowiecznej Europie, w której do najważniejszych autorytetów naukowych należał Arystoteles większość myślicieli przyjmowała, że Ziemia jest kulista. Stąd twierdzenie, że w tym okresie wierzono, że ziemia jest płaska jest mitem utrwalonym w XIX w., chociaż na przełomie Starożytności i Średniowiecza kilku myślicieli (Laktancjusz – III/IV w. i Kosmas z Aleksandrii – VI w.) rzeczywiście głosili pogląd o płaskości Ziemi.
Pogląd o tym, że Ziemia jest elipsoidą obrotową po raz pierwszy sformułował Izaak Newton.
Wymiary ziemi - promień, obwód, powierzchnia, objętość
Współcześnie pomiarami Ziemi zajmuje się geodezja. Do jej podstawowych metod należą:
- triangulacja – pozwalająca z pomocą twierdzenia Pitagorasa mierzyć odległości na Ziemi pomiędzy punktami będącymi wierzchołkami trójkątów prostokątnych,
- niwelacja – pozwalająca mierzyć wysokość punktów na powierzchni Ziemi z wykorzystaniem punktów reperowych o znanej wysokości bezwzględnej (nad poziomem morza),
- oraz pomiary satelitarne.
Rozmiary Ziemi są następujące: promień równikowy – ok. 6 378 km, promień biegunowy – ok. 6 356 km, średni promień Ziemi – 6 371 km, spłaszczenie biegunowe Ziemi – ok. 21 km, obwód równika – ok. 40 076 km, długość południka – 20 004 km, powierzchnia Ziemi – ok. 510 mln km2, objętość Ziemi – ok. 1 083 mld km3.
W rzeczywistości kształt Ziemi tylko nawiązuje do elipsoidy obrotowej. Jest ona nieregularną bryłą nazwaną geoidą; jej powierzchnia jest prostopadła do pionu w każdym punkcie. Odchylenia geoidy od idealnej elipsoidy wynoszą od -106 m do +85 m, a półkula południowa jest bardziej spłaszczona od północnej. W pomiarach i obliczeniach geodezyjnych i opracowaniach kartograficznych najczęściej stosuje się jednak odniesienie do elipsoidy.