Ziemię przez długi czas uważano za kulistą , najpierw przez Parmenidesa (ok. 515-450 pne), głównie ze względów estetycznych i geometrycznych, następnie przez Platona (ok. 428-348 pne). -C.) Dla kogo kształt księżyca zaćmienia pokazuje, że rzutowany cień Ziemi jest zawsze okrągły. Idea kulistej Ziemi będzie stopniowo zastępowana ideą, że Ziemia ma kształt elipsoidalny .
Pierwsze oznaki, że Ziemia jako całość jest nieco elipsoidalna, mają charakter zarówno empiryczny, jak i teoretyczny. Tak więc Jean-Dominique Cassini już w 1666 roku zauważył, że Jowisz został silnie spłaszczony. Odkrycie to zostało również wykonane w Anglii przez Johna Flamsteeda . Przedmiotowe spłaszczenie jest warte około 1/15. Kuszące było powiązanie tego faktu z szybkim obrotem Jowisza wokół siebie w niecałe 10 godzin. Tak samo było z Saturnem . Analogicznie, myślenie, że sama Ziemia jest nieco spłaszczona, było naturalne.
Z drugiej strony obserwacja Jeana Richera pokazująca, że długość wahadła, które biło drugie, była w Paryżu większa niż w Cayenne, była znana Newtonowi i Huyghensowi i sprowokowała ich do refleksji. Huyghens wywnioskował z tego w swoim "Rozprawie o przyczynach grawitacji", opublikowanym w 1690 r. , Że Ziemia jest spłaszczonym ciałem rewolucyjnym i biorąc pod uwagę siłę odśrodkową, którą on sam teoretyzował, znalazł spłaszczenie od 1/578 .
W 1687 roku Newton rozważał w „Principia mathematica filozofiae naturalis” płynną Ziemię, której gęstość jest stała od środka do powierzchni, około 5,5 razy większa niż woda, obracając się wokół siebie w ciągu 24 godzin. Opierając się na swojej teorii powszechnej grawitacji , stwierdza, że w tych warunkach spłaszczenie wewnętrznych powierzchni poziomych jest samo w sobie stałe od środka do powierzchni i wynosi mniej więcej 1/230.
Wynik Richer'a można zinterpretować, zauważając, że na elipsoidzie grawitacja g nie jest stała: dla spłaszczonej elipsoidy na biegunach, gdzie punkt na powierzchni znajdujący się na większej szerokości geograficznej znajduje się bliżej środka masy niż taki punkt położony na niższej szerokości geograficznej, jest większy na biegunach niż na równiku. Wiedząc, że naturalny okres prostego wahadła jest równy 2π (ℓ / g) 1/2 , gdzie ℓ jest długością wahadła, a g ma większą wartość w Paryżu niż w Cayenne, rozumiemy, że Richer musiał skróć jego wahadło w pobliżu równika, aby biło w takim samym tempie, jak w Paryżu.
Należy zauważyć, że idea spłaszczonej Ziemi była całkowitym zerwaniem z tradycyjnymi filozoficznymi ideami odziedziczonymi po Starożytnych. Rzeczywiście, według autorów takich jak Pitagoras , Platon , Arystoteles , Ptolemeusz i ich uczniowie, Ziemia musi koniecznie być kulą, ponieważ Ziemia wzniesiona jako kosmiczna boskość musi być doskonała, a kula jest ciałem stałym „doskonałym” par excellence . Jest to niewątpliwie dzieło Keplera , który odważył się zastąpić kołowe orbity planet elipsami, co było źródłem ewolucji idei, która ostatecznie doprowadziła do tej radykalnej zmiany koncepcji filozoficznych.
„Principia” będą znały kilka wydań w ciągu następnych dziesięcioleci i będą miały bardzo duży wpływ na naukę i filozofię. Gdy pojawiły się te nowe wydania, praca została ukończona i zaktualizowana.
W 1683 r. , A więc na krótko przed opublikowaniem pierwszego wydania „Principia”, południk Picardu między Sourdon i Malvoisine zaczął być przedłużany pod kierunkiem Jean-Dominique Cassini , w kierunku północnym przez La Hire , ucznia Picarda i na południe przez samego Cassiniego. Meridian Cassiniego odegrał na tyle ważną rolę historyczną, że warto podać kilka szczegółów na jego temat. Pod koniec roku prace zostały przerwane z powodu śmierci Colberta i jego zastąpienia przez Louvois jako opiekuna Akademii i zarządcy budynków królewskich . Ten ostatni miał inne priorytety. La Hire udało się Bethune i Cassini w Bourges .
Louvois zmarł w 1691 r. , Ale prace wznowiono dopiero w 1700 r., Nadal pod kierunkiem Jean-Dominique Cassini. Ten ostatni dołączył do swojego syna Jacquesa ( 1677 - 1756 ). Prace trwały aż do szczytu Canigou we wschodnich Pirenejach , niedaleko Perpignan , i zakończyły się w 1701 roku pomiarem podstawy Leucate - Saint Nazary . Dość powiedzieć, że działaliśmy szybko: podniesienie południka Bourges - Canigou w półtora roku przy pomocy ówczesnych środków transportu i komunikacji wciąż wydaje się wyzwaniem. Przyczyną tej szybkości egzekucji była niewątpliwie wojna o sukcesję hiszpańską , która pochłonęła praktycznie wszystkie kredyty i pozostawiła niedokończoną północną część południka. Dopiero po dłuższej przerwy, że praca może być wznowione w 1718 roku przez Jacques Cassini , Maraldi i La Hire Fils. W ten sposób południk mógł zostać ukończony między Sourdon i Montdidier , a następnie przedłużony do Dunkierki, gdzie zmierzono bazę. Cały łańcuch południka Cassiniego jest wsparty na trzech podstawach. Z północy na południe znajdujemy podstawę Dunkierki (5564 toises, czyli około 10844 metrów), podstawę mierzoną przez Picarda w Villejuif (5663 toises, czyli 11037 metrów) i podstawę Leucate (7246 stóp, czyli 14 122 metrów) ). Podstawowymi stacjami astronomicznymi są Obserwatorium Paryskie na szerokości geograficznej + 48 ° 50′10 D, Dunkierka na 2 ° 12′15,5 ″ na północ od Paryża (a zatem na szerokości geograficznej + 51 ° 02′25, 5 ″), oraz Collioure na 6 ° 18′56 ″ na południe od Paryża (czyli na szerokości geograficznej + 42 ° 31′14 ″).
Praca tego historycznego południka została podsumowana w książce Jacquesa Cassiniego opublikowanej w 1723 r. „Traktat o wielkości i figurze Ziemi”. Autor podaje cytowane powyżej wartości liczbowe i podaje tam 57097 stopni dla stopnia południka odcinka południowego ( Paryż - Collioure ) i 56960 stopni dla odcinka północnego ( Paryż - Dunkierka ). Pamiętaj, że Picard znalazł 57 060 palców u stóp dla segmentu centrum Paryż - Amiens .
Jacques Cassini ogłasza 57061 palców stóp dla stopnia południka środkowej sfery i zmniejsza stopień Picarda do 57 030 stóp. Dochodzi do wniosku, że „… w ten sposób wydaje się, że istnieją wystarczające dowody na to, że stopnie południka są tym większe, im bliżej są równika, a wręcz przeciwnie, maleją, gdy zbliżają się do bieguna”. Oznaczało to, że Ziemia miała kształt wydłużonej elipsoidy na biegunach. Rzeczywiście, sfera styczna do bieguna ma większy promień (r = r 1 ) niż kula styczna do równika (r = r 2 ). W konsekwencji kąt α opiera się na łuku południka ℓ = α r większym na biegunie niż na równiku: ℓ 1 > ℓ 2 . Dla elipsoidy spłaszczonej na biegunach zachodzi odwrotność, tj. ℓ 1 <ℓ 2 . Ekstrapolując południk Cassiniego w kierunku bieguna północnego i równika, znajdujemy ℓ 1 <ℓ 2 .
Będąc w sprzeczności z teoretyczną pracą Huyghensa i Newtona, która przeciwnie, wykazała, że Ziemia ze względu na swoją rotację musi być elipsoidą spłaszczoną na biegunach, a nie wydłużoną, ta teza Cassiniego stała się punktem wyjścia dla ' naukowy spór, zmieszany z polityką, który będzie trwał piętnaście lat. Debata została ostatecznie rozstrzygnięta w 1737 roku przez eksperyment na korzyść sferoidy , to znaczy elipsoidy obrotowej spłaszczonej na biegunach. Trudno przesadzić z naukowym dorobkiem tej debaty, ponieważ problem figury Ziemi dał początek wielu postępom w geodezji astronomicznej, ale także w hydrostatyce, fizyce i matematyce. Większość funkcji „Special” z matematyki i fizyki teoretycznej, wynalezione w XVIII th i XIX th stulecia, mają swoje źródło w pracach nad kształtem Ziemi. Problem jest nadal aktualny, ale na wyższym poziomie złożoności.
W rzeczywistości, jeśli zbadamy meridian Cassiniego w jakimkolwiek kontrowersyjnym kontekście, zdamy sobie sprawę, że konfiguracja łańcucha pozostawia wiele do życzenia. Jest to szczególnie prawdziwe w jego południowej części, gdzie konformacja trójkątów jest bardzo słaba.
Poglądy Newtona szybko zostały zaakceptowane przez brytyjskich uczonych, ale na kontynencie - a zwłaszcza we Francji - opinie pozostały podzielone. Stara teoria wirów wywołana przez Kartezjusza , poprawiona i poprawiona przez Huyghensa , nadal zdobyła wiele głosów, a związek między przyciąganiem grawitacyjnym a grawitacją nie był wyraźnie dostrzegany. Z drugiej strony Jacques Cassini kontynuował, nie bez zgorzknienia, swoje środki, a tym samym ideę Ziemi rozciągniętej na biegunach. W ten sposób byliśmy świadkami tak zwanej „kłótni między spiczastymi głowami (Kasynowie) a płaskimi głowami (Newtona)”. Voltaire był jednym ze słynnych filozofów, którzy opowiadali się za tezami Newtona. Wśród pozyskanych francuskich uczonych był w szczególności Maupertuis . Temu drugiemu spadnie zaszczyt empirycznego zademonstrowania podczas wyprawy w Laponii , że Ziemia została spłaszczona na biegunach.
Oto kilka linków do artykułów dotyczących historii geodezji i figury Ziemi :