Geodäsie, manchmal auch als Geodätik bezeichnet, ist eine Wissenschaft, die Mathematik anwendet, um die Größe und Form der Erde, die Positionen von Punkten und Regionen auf der Erde und die Unterschiede in ihrem Gravitationsfeld zu messen. Diese Wissenschaft nutzt Prinzipien aus Physik, Mathematik und Astronomie zusammen mit Beobachtung und moderner Technologie, um ein räumliches Bezugssystem zu entwickeln. Geodäsie untersucht auch die Bewegung der Erdkruste, Polarbewegungen und Gezeiten. Die Arbeit der Geodäten umfasst das Vergeben von exakten Koordinaten für Punkte auf der Erde, das präzise Messen der Entfernungen, Winkel und Höhen zwischen den Punkten und das Beobachten, wie und warum sich die Erdoberfläche über verschiedene Zeiträume hinweg verändert hat.
Viele wichtige Arbeitsfelder hängen von der Funktion der Geodäsie ab. Schiffe und Flugzeuge verwenden globale Positionsbestimmungssysteme (GPS), Karten und andere Navigationssysteme, die auf geodätischen Daten basieren, um sicherzustellen, dass sie am richtigen Ort landen, gefährliche Fahrspuren vermeiden und die schnellsten und kraftstoffsparendsten Routen wählen. Wissenschaftler aus anderen Bereichen, wie Ozeanographen oder Paläontologen, verwenden geodätische Daten, um die Kräfte zu untersuchen, die Veränderungen in den Oberflächenmerkmalen oder der Topographie der Erde verursachen. Das Militär verwendet seit langem Geodäsie, um genaue Punkte zu bestimmen, um Standorte zu lokalisieren, Artillerie zu steuern, zu navigieren und später Satelliten zu verfolgen und Raketen zu lenken.
Einige Historiker behaupten, dass das Studium der Geodäsie mit den frühen Versuchen der alten Griechen begann, die Größe der Erde zu messen. Der erste ernsthafte Versuch, genaue Messungen vorzunehmen, wurde, soweit bekannt, im 25,000. Jahrhundert v. Chr. von dem griechischen Gelehrten Eratosthenes unternommen. Durch die Messung der Schattenwinkel an zwei Punkten auf der Erde zu einer bestimmten Jahreszeit, die Messung der Entfernung zwischen den Punkten und die Annahme, dass die beiden Punkte auf einer genauen Nord-Süd-Ebene liegen, konnte Eratosthenes eine erstaunlich genaue Näherung treffen des Erdumfangs. Trotz einiger fehlerhafter Daten schätzte der Wissenschaftler die Erde auf 40,233 Meilen (24,901 km). Heute sind sich Geodäten einig, dass die Erde am Äquator ungefähr 40,074 Meilen (XNUMX km) beträgt.
Mehrere andere alte Griechen verwendeten ähnliche Methoden, indem sie die Winkel von Sternen zu zwei Punkten auf der Erde maßen, um ihre eigenen Schätzungen und Karten zu erstellen. Das Gebiet der Geodäsie entwickelte sich im Laufe der Jahrhunderte weiter und traf im 17. Jahrhundert n. Chr. Auf rasante Fortschritte. Während dieser Zeit wurde das Teleskop entwickelt, das eine größere Genauigkeit bei der Messung von Winkeln zu Objekten im Weltraum ermöglicht; Logarithmen wurden erfunden, die eine höhere Recheneffizienz ermöglichen; und Triangulation wurde als Methode zur Bestimmung der Position eines Punktes entdeckt. Mit dieser neuen Technologie entdeckte der französisch-italienische Gelehrte Giovanni Domenico Cassini, dass die Erde nicht, wie bisher angenommen, kugelförmig, sondern elliptisch oder eiförmig ist.
Verschiedene Techniken können verwendet werden, um die dreidimensionale Form und den Umfang der Erde sowie die Positionierung des Gravitationsfeldes zu untersuchen. Die meisten können unter dem Dach der Landvermessung, der Satellitenbildgebung und der angewandten Mathematik auf der Grundlage von Daten zusammengefasst werden, die mit den ersten beiden Beobachtungsmethoden gesammelt wurden. Da die Erde eine sehr unregelmäßige Form hat, verwenden Geodäten ein mathematisches Modell der Erde, das als Referenzellipsoid bekannt ist, um die Erde effizient zu vermessen. Das Ellipsoid kann völlig glatt sein, im Gegensatz zum Geoid, einem anderen Modell, das die Unregelmäßigkeit der Erdfigur und die Änderungen der Anziehungskraft darstellt. Während das Ellipsoid die allgemeine Form des Planeten beibehält, die an den Polen flacher und am Äquator breiter ist, macht die fehlende topographische Komplexität die Berechnungen viel einfacher.