Geodesi, ibland kallad geodetik, är en vetenskap som tillämpar matematik för att mäta jordens storlek och form, positionerna för punkter och regioner på jorden och skillnaderna i dess gravitationsfält. Denna vetenskap använder principer från fysik, matematik och astronomi tillsammans med observation och modern teknik för att utveckla ett rumsligt referenssystem. Geodesi studerar också rörelsen av jordskorpan, polarrörelser och tidvatten. Geodesisters arbete inkluderar att ge punkter på jorden exakta koordinater, att exakt mäta avstånden, vinklarna och höjderna mellan punkter och titta på hur och varför jordens yta har förändrats under olika tidsperioder.
Många viktiga arbetsområden är beroende av geodesi för att fungera korrekt. Fartyg och flygplan använder globala positioneringssystem (GPS), kartor och andra navigationssystem baserade på geodetiska data för att säkerställa att de landar på rätt plats, undviker farliga körfält och tar de snabbaste och mest bränslesnåla vägarna. Forskare från andra områden, såsom oceanografer eller paleontologer, använder geodetiska data för att undersöka de krafter som orsakar förändringar i jordens ytegenskaper eller topografi. Militären har länge använt geodesi för att bestämma exakta punkter för att lokalisera platser, kontrollera artilleri, navigera och, senare, spåra satelliter och rikta missiler.
Vissa historiker hävdar att studiet av geodesi började med de gamla grekernas tidiga försök att mäta jordens storlek. Det första allvarliga försöket att ta exakta mätningar, så vitt det är känt, gjordes av den grekiske forskaren Eratosthenes på 25,000-talet f.Kr. Genom att mäta skuggvinklarna vid två punkter på jorden vid en viss tid på året, mäta avståndet mellan punkterna och anta att de två punkterna ligger på ett exakt nord-sydlig plan, kunde Eratosthenes göra en häpnadsväckande exakt approximation av jordens omkrets. Trots vissa felaktiga data uppskattade forskaren jorden till 40,233 24,901 miles (40,074 XNUMX km). Idag är geodesister överens om att jorden är ungefär XNUMX XNUMX miles (XNUMX XNUMX km) vid ekvatorn.
Flera andra antika greker använde liknande metoder, och mätte stjärnornas vinklar till två punkter på jorden, för att göra sina egna uppskattningar och kartor. Geodesin fortsatte att utvecklas under århundradena och mötte snabba framsteg på 17-talet e.Kr. Under denna period utvecklades teleskopet, vilket möjliggör större noggrannhet vid mätning av vinklar till föremål i rymden; logaritmer uppfanns, vilket möjliggör större beräkningseffektivitet; och triangulering upptäcktes som en metod för att bestämma platsen för en punkt. Med hjälp av denna nya teknik upptäckte den fransk-italienske forskaren Giovanni Domenico Cassini att jorden inte var sfärisk, som den tidigare antagits, utan elliptisk eller äggformad.
Flera tekniker kan användas för att undersöka jordens tredimensionella form och omfattning, samt placeringen av gravitationsfältet. Det mesta kan placeras under paraplyet landmätning, satellitbilder och tillämpad matematik baserat på data som samlats in av de två första observationsmetoderna. Eftersom jorden är mycket oregelbunden i form använder geodesister en matematisk modell av jorden som kallas en referensellipsoid för att effektivt mäta jorden. Ellipsoiden kan vara helt slät, till skillnad från geoiden, en annan modell som representerar oregelbundenhet i jordens figur och förändringarna i gravitationskraften. Medan ellipsoiden bibehåller planetens allmänna form, som är plattare vid polerna och bredare vid ekvatorn, gör avsaknaden av topografisk komplexitet beräkningar mycket enklare.