Через 200 років Аристотель довів це, посилаючись на те, що під час місячних затемнень тінь Землі завжди кругла.
Через ще 100 років Ератосфен. знаючи відстань від Олександрії до Сієни і використовуючи гномон близько Олександрійської бібліотеки під час положення Сонця над Сієною в зеніті, зумів виміряти довжину земного меридіана (250000 стадій) і обчислити радіус Землі (40000 стадій) [1]. Оскільки невідомо, якими стадіями користувався Ератосфен, неможливо встановити це значення в сучасних одиницях довжини.
Те, що форма Землі повинна відрізнятися від кулі, вперше показав Ньютон. Він припустив, що вона має форму еліпсоїда і запропонував наступний уявний експеримент. Потрібно прокопати дві шахти: від полюса до центру Землі і від екватора до центру Землі. Ці шахти заливаються водою. Якщо Земля має форму кулі, то глибина шахт однакова. Але на воду в екваторіальній шахті діє відцентрова сила. в той час як на воду в полярній шахті - немає. Тому для рівноваги води в обох шахтах необхідно, щоб екваторіальна шахта була довшою.
Відхилення геоїда (EGM96) від ідеалізованої фігури Землі (еліпсоїда WGS 84). Видно, що поверхня океану розходиться з еліпсоїдом: наприклад, на півночі Індійського океану вона знижена на
100 метрів, а на заході Тихого - піднята на
У нульовому наближенні можна вважати, що Земля має форму кулі з середнім радіусом 6371,3 км. Таке уявлення нашої планети добре підходить для задач, точність обчислень в яких не перевищує 0,5%. Насправді Земля не є ідеальною кулею. Через добового обертання вона сплюснута з полюсів; висоти материків різні; форму поверхні спотворюють і приливні деформації.
У геодезії і космонавтиці для опису фігури Землі зазвичай вибирають еліпсоїд обертання або геоид. З геоидом пов'язана система астрономічних координат, з еліпсоїдом обертання - система геодезичних координат.
За визначенням, геоид - це поверхня, усюди нормальна силі тяжіння. [2]
Якби Земля була повністю покрита океаном і не піддавалася приливні впливу інших небесних тіл і іншим подібним збурень, вона мала б форму геоїда. Насправді в різних місцях поверхню Землі може значно відрізнятися від геоїда. Для кращої апроксимації поверхні вводять поняття референц-еліпсоїда. який добре збігається з геоидом тільки на якійсь ділянці поверхні. Геометричні параметри референц-еліпсоїдів відрізняються від параметрів середнього земного еліпсоїда. який описує земну поверхню в цілому.
На практиці використовується кілька різних середніх земних еліпсоїдів і пов'язаних з ними систем земних координат.