Geoiden är den tredimensionella form som bäst beskriver jordens yta om man bortser från vågor, vindar och strömmar. Den är en geometrisk form som ibland enkelt liknas vid en apelsin — men skillnaderna i verkligheten är betydande. Former av detta slag kallas oblata sfäroider, vilket är ett slags ellipsoid.

Definition

Geoiden definieras på följande sätt:

Geoiden är den form som havsytan skulle anta under inflytande av endast jordens gravitation och rotation, i avsaknad av yttre krafter såsom vindar och tidvatten.

Definitionen formulerades tidigt i modern geodetisk teori och tillskrivs ofta Gauss (1828). Begreppet används för att beskriva jordens fysiska form och utgör en grund för höjdsystem och mätningar.

Egenskaper och betydelse

  • Equipotentialyta: Geoiden är en yta där den gravitationella potentialen är konstant. Det innebär att fritt vatten i vila skulle följa denna yta.
  • Oregelbundenheter: Geoiden skiljer sig lokalt från en idealiserad ellipsoid på grund av massfördelningar i jordens inre och yttre topografi — dessa avvikelser kallas geoidhöjd eller geoidundulation.
  • Höjdsreferens: Geoiden används som referens för havsnivå och därmed för mätning av höjder (nad sea level).
  • Inte en enkel matematisk yta: Trots att man ofta approximera med en ellipsoid, är geoiden mer komplex och kan inte beskrivas exakt med en enda enkel formel.

Referensellipsoid och praktiska modeller

För många tillämpningar används en förenklad matematisk modell som kallas referensellipsoid. Den är en rotationssymmetrisk ellipsoid som väljs för att ligga nära geoiden i ett större geografiskt område. Fördelen är att beräkningar av koordinater, kartprojektioner och navigation blir enklare.

Mätning och geodesi

Studiet av jordens form och storlek kallas geodesi. Modern bestämning av geoiden kombinerar:

  • satellitdata
  • gravimetriska mätningar
  • havsnivåobservationer

Dessa data ger en detaljerad modell av geoidens avvikelser i centimeter- till meter-skala beroende på region och mätmetod.

Allmänna observationer

Alla snurrande kroppar i rymden antar på grund av rotation en viss tillplattning vid polerna. Det gäller himmelska kroppar såsom stjärnor och planeter, där graden av tillplattning beror på rotationshastighet och intern struktur. Geoiden är jordens specifika, gravitationspåverkade form av denna allmänna princip.