الشكل الحقيقي للأرض:

في بداية المعرفة البشرية ظن الإنسان أن الأرض هي قرص يطغوا فوق سطح الماء، إلي أن تطور التفكير العلمي للبشر قليلا وجاء العالم اليوناني فيثاغورث في القرن السادس قبل الميلاد وأفترض أن الأرض كروية الشكل. وكانت أولي محاولات العلماء لتقدير حجم أو محيط هذه الكرة هي تجربة العالم الإغريقي اراتوستين. وفي القرنين الخامس عشر والسادس عشر أيد كلا من الرحالة كولومبس وماجلان فكرة كروية الأرض من خلال رحلاتهما الشهيرة بالدوران حول الأرض. في عام 1987م طور العالم الشهير نيوتن عدة مبادئ نظرية علمية وكان أهمها : أن الشكل المتوازن لكتلة مائعة متجانسة خاضعة لقوانين الجذب وتدور حول محورها ليس هو شكل الكرة كاملة الاستدارة لكنة مفلطح قليلا باتجاه القطبين. وفي عام 1735م قامت أكاديمية العلوم الفرنسية بتنظيم بعثتين لإجراء القياسات اللازمة للتأكد من هذه الفرضية وأثبتت النتائج فعلا أن الأرض مفلطحة وليست كروية الشكل تماماً. إن شكل السطح الطبيعي للأرض كما خلقه هللا تعالي بما يضمه من قارات ومحيطات وجبال و أودية وبحار ليس شكال سهلا وليس منتظماً لكي يمكن التعبير عنة بسهولة.

بحث العلماء عن شكل افتراضي أخر لأرض يكون أقل تعقيدا واهتدوا إلى فكرة أنه طالما أن مساحة الماء في المحيطات والبحار تشكل حوالي 70% من مساحة الأرض فأن شكل الأرض يكاد يكون هو الشكل المتوسط لسطح الماء (إذا أهملنا حركة سطح الماء بسبب التيارات البحرية والمد والجزر) وإذا قمنا بمد هذه السطح تحت اليابسة لنحصل علي شكل متكامل فأن هذا الشكل سيكون أقرب ما يكون للشكل الحقيقي للأرض. وتم إطلاق أسم الجويد أو الجيوئيد Geoid  على هذا الشكل الافتراضي (يجب ملاحظة أن هناك فرق في حدود متر واحد فقط بين كلأ من  msl و الجويد إلا أنه في معظم التطبيقات الهندسية تتغاضي عن هذا الفارق ونعتبر أن كلأ الشكلين أو المصطلحين يشران لنفس الجسم).ولكن طبقا لمبدأ نيوتن السابق فأن شكل هذا الجويد لن يكون منظما لان سطح الجويد يتعامد مع اتجاه قوة الجاذبية الأرضية وأيضا يخضع لقوة الطرد المركزية الناتجة عن دوران الأرض حول محورها، وكلا القوانين تختلفان من مكان لأخر على سطح الأرض بسبب عدم توزيع الكثافة بشكل منتظم (يختلف سمك القشرة الأرضية من 6 إلى -6 كيلومتر). وذلك نخلص إلي أن الجويد هو الشكل الحقيقي للأرض إلا أنه شكل معقد أيضاً ويصعب تمثيلة بمعادلات رياضية تمكننا من رسم الخرائط وتحديد المواقع علية.

لكن وبسبب تعقد الجيويد وصعوبة تمثيله بمعادلات رياضية أتجه العلماء إلي البحث عن أقرب الأشكال الهندسية المعروفة وجدوا أن القطاع الناقص أو الأليبس Ellipse هو الأقرب، فإذا دار هذا الأليبس حول محورة فسينتج لنا مجسم القطاع الناقص أو الأليبسويد أو الشكل البيضاوي Ellipse وبعرف أيضاً بأسم الأسفرويد Spheroid (لكن أسم الأليبسويد هو الأكثر انتشارا). ربما يتبادر إلي الأذهان الأن سؤال: ما الفرق بين الأليبسويد والدائرة أو بمعني أخر ما هو الفرق بين الأليبسويد والكرة؟ كما يوضح الشمل نجد أن الأليبسويد مفلطح قليلا عند كلا القطبين بعكس الكرة التي تكون كاملة الاستدارة تماماً، أيضاً الكرة لها قطر واحد له نفس القيمة في جميع الاتجاهات بينما نجد الأليبسويد لله محورين مختلفين. للتعبير عن الأليبسويد عنصرين (لاحظ أن الكرة يعبر عنها بعنصر واحد فقط هو نصف قطرها):

- نصف المحور الأكبر (المحور في مستوي خط الاستواء) ويرمز له بالرمز a

- نصف المحور الأصغر (المحور بين كلا القطبين) ويرمز له بالرمز b

ويقوم البعض بالتعبير عن الأليبسويد بطريقة أخري من خلال العنصرين:

- نصف المحور الأكبر (المحور في مستوي خط الاستواء) ويرمز له بالرمز a

معامل التفلطح Flattening: ويرمز له بالرمز f ويتم حسابه من المعادلة:

F = (a - b) / a or f = 1 – (b – a)

ويتميز شكل الأليبسويد بعدة خصائص:

1- سهولة إجراء الحسابات على سطحه (حيث أنه شكل هندسي معروف).

2- لا يختلف سطح الأليبسويد الرياضي عن سطح الجيويد الفيزيقي كثيرا (أكبر فرق بين كلاهما لا يتعدى 100 متر فقط، لاحظ أن الفرق بين الجيويد والكرة يصل إلي 21 كيلومتر تقريباً).