La geodesia, a volte chiamata geodetica, è una scienza che applica la matematica per misurare le dimensioni e la forma della Terra, le posizioni dei punti e delle regioni sulla Terra e le differenze nel suo campo gravitazionale. Questa scienza utilizza principi di fisica, matematica e astronomia insieme all’osservazione e alla tecnologia moderna per sviluppare un sistema di riferimento spaziale. La geodesia studia anche il movimento della crosta terrestre, il movimento polare e le maree. Il lavoro dei geodeti include dare ai punti sulla Terra coordinate esatte, misurare con precisione le distanze, gli angoli e le altezze tra i punti e osservare come e perché la superficie terrestre è cambiata in diversi periodi di tempo.
Molti importanti campi di lavoro dipendono dalla geodesia per funzionare correttamente. Navi e aerei utilizzano sistemi di posizionamento globale (GPS), mappe e altri sistemi di navigazione basati su dati geodetici per assicurarsi di atterrare nel posto corretto, evitare corsie di viaggio pericolose e prendere le rotte più veloci ed efficienti in termini di consumo di carburante. Scienziati di altri campi, come oceanografi o paleontologi, utilizzano i dati geodetici per esaminare le forze che causano il cambiamento nelle caratteristiche della superficie terrestre o nella topografia. I militari hanno usato a lungo la geodesia per determinare punti esatti per individuare posizioni, controllare l’artiglieria, navigare e, in seguito, tracciare i satelliti e dirigere i missili.
Alcuni storici affermano che lo studio della geodesia iniziò con i primi tentativi degli antichi greci di misurare le dimensioni della Terra. Il primo serio tentativo di effettuare misurazioni accurate, per quanto ne sappiamo, fu perseguito dallo studioso greco Eratostene nel III secolo a.C. Misurando gli angoli delle ombre in due punti sulla Terra in un particolare periodo dell’anno, misurando la distanza tra i punti e supponendo che i due punti si trovino su un esatto piano nord-sud, Eratostene fu in grado di fare un’approssimazione sorprendentemente accurata della circonferenza terrestre. Nonostante alcuni dati errati, lo studioso ha stimato che la Terra sia 25,000 miglia (40,233 km). Oggi, i geodeti concordano sul fatto che la Terra si trovi a circa 24,901 miglia (40,074 km) all’equatore.
Diversi altri antichi greci usavano metodi simili, misurando gli angoli delle stelle rispetto a due punti sulla Terra, per fare le proprie stime e mappe. Il campo della geodesia ha continuato ad evolversi nel corso dei secoli, incontrando rapidi progressi nel XVII secolo d.C. Durante questo periodo fu sviluppato il telescopio, che consentiva una maggiore precisione nella misurazione degli angoli degli oggetti nello spazio; furono inventati i logaritmi, che consentivano una maggiore efficienza computazionale; e la triangolazione è stata scoperta come metodo per determinare la posizione di un punto. Utilizzando questa nuova tecnologia, lo studioso italo-francese Giovanni Domenico Cassini scoprì che la Terra non era sferica, come si pensava in precedenza, ma ellittica, oa forma di uovo.
Diverse tecniche possono essere utilizzate per esaminare la forma tridimensionale e la portata della Terra, nonché il posizionamento del campo gravitazionale. La maggior parte può essere messa sotto l’ombrello del rilevamento del territorio, dell’imaging satellitare e della matematica applicata sulla base dei dati raccolti dai primi due metodi di osservazione. Poiché la Terra ha una forma altamente irregolare, i geodeti utilizzano un modello matematico della Terra noto come ellissoide di riferimento per misurare in modo efficiente la Terra. L’ellissoide può essere completamente liscio, a differenza del geoide, altro modello che rappresenta l’irregolarità della figura della Terra e le variazioni di attrazione gravitazionale. Mentre l’ellissoide mantiene la forma generale del pianeta, che è più piatto ai poli e più largo all’equatore, la mancanza di complessità topografica rende i calcoli molto più semplici.