На 3D-визуализации NASA показан не физический рельеф Земли, а геоид, расчетная гравитационная поверхность планеты. Она выглядит неровной, но выпуклости и впадины отражают различия гравитационного поля, а не горы и океанические впадины. Преувеличение делает эти различия наглядными: в обычном масштабе Земля не имеет подобный формы.
Геоид - это поверхность, где сила тяжести имеет одинаковый потенциал. Приближенно он соответствует среднему уровню Мирового океана, если исключить кратковременное влияние волн и приливов, а также течений и ветра. Мысленно эта поверхность продолжается и под материками. Геоид отличается от референц-эллипсоида, гладкой математической модели формы Земли, которую используют в геодезических расчетах.
Гравитационные модели строят с помощью сферических гармоник и коэффициентов геопотенциала. Они позволяют рассчитывать поле тяжести и связанные с ним высоты. Например, GOCO06s - глобальная модель гравитационного поля, представленная до 300-й степени разложения. Подобные статические модели отличаются от данных GRACE и GRACE-FO: спутниковые миссии помогают отслеживать, как со временем меняются распределение массы и запасы воды.
Геоид нужен для измерения высот. Спутниковая навигация определяет геометрическую высоту относительно эллипсоида, тогда как в инженерии и картографии часто используют высоту, связанную со средним уровнем моря. Геоид помогает преобразовать одно значение в другое. Поэтому высота по GPS может отличаться от привычной высоты над уровнем моря.
На геоид влияют неоднородное распределение массы внутри планеты и на ее поверхности, различия в плотности пород и рельеф дна океана. Поэтому гравитационное поле меняется от места к месту. Эти особенности учитывают при создании высотных систем и карт, в морской геодезии, а также при уточнении орбит спутников.
Данные о гравитационном поле также используют, чтобы наблюдать за перераспределением воды и массы: в частности, в ледниках и подземных водах, а также в океане. Подобные измерения помогают изучать изменения окружающей среды. Карты геоида показывают пространственную структуру гравитационного поля, а временные карты GRACE и GRACE-FO отражают изменения массы между периодами наблюдений.
Для Испании и других европейских стран точные модели геоида важны при согласовании высотных систем и строительных расчетах, а также в картографии и гидрологических исследованиях. Визуализация делает различия гравитационного поля заметными, но сама по себе не является фотографией Земли. Это научная модель, которая помогает точнее измерять планету и описывать ее гравитационное поле.
