Физическая поверхность Земли, состоящая из суши и водной поверхности, имеет сложную форму. Суша представляет сочетание низменностей и возвышенностей, высоты которых над уровнем моря достигают до 8—9 км.

Задача определения формы и размеров Земли делится на установление формы и размеров некоторой типичной фигуры — математической поверхности Земли; изучение отступлений физической поверхности Земли от ее математической поверхности.

За математическую поверхность Земли принимают уровенную поверхность, которая представляет поверхность воды океанов в ее спокойном состоянии, мысленно продолженную под материки. Уровенная поверхность обладает свойством: в каждой данной точке ее поверхность перпендикулярна к отвесной линии, проходящей через эту точку.

В общем уровенная поверхность Земли не совпадает с поверхностью ни одной математической фигуры и представляет собой неправильную форму, которая называется геоидом.

В качестве первого приближения Землю принимают за шар. Более точные исследования показали, что математическая форма Земли ближе подходит к поверхности эллипсоида, получающегося от вращения эллипса вокруг его малой оси (рис. 1). Такой эллипсоид иначе называется сфероидом.

Рис 1. Земной сфероид

В 1946 г. под руководством проф. Ф. Н. Красовского вычислены размеры земного сфероида; большая полуось α = 6 378 245 м, малая полуось b = 6 356 863 м и сжатие:

α = (α — b)/α = 1:298,3

Такой эллипсоид называют референц-эллипсоидом Красовского. Его поверхность отклоняется от уровенной на величину не более 150 м.