عبارت '''آبهای آزاد''' عموماً برای سنجش اندازه [[ارتفاع]] بکار می‌رود. از خواص مایعاتی مثل آب این است که وقتی در طرفی گسترده ریخته شود به دلیل وجود جاذبه زمین ارتفاع تراز سطی آب در تمام قسمتهای آن ظرف برابر است ؛از آنجا که دریاهای آزاد به‌هم مرتبط هستند، سطح آب در آنها همواره ارتفاع ثابتی دارد.{{مدرک}} ازاین‌رو ارتفاع [[شهر|شهرها]]، [[کوه|کوه‌ها]] و [[هواپیما|هواپیماها]] بر اساس '''متر از سطح آبهای آزاد''' بیان می‌شود.
سطح دریا مفهومی ساده به نظر می رسد. میانگین ارتفاع سطح اقیانوس ها رااندازه می گیرید و به آن سطح دریا می گویید .اما آن بخشهایی از زمین که اقیانوسی وجود ندارد چطور؟
برای مثال وقتی ما می گوییم قله ی اورست 8850 متر بالاتر ازسطح دریا قرار دارد، چطور می توانیم بفهمیم سطح کدام دریا پایین تر از اورست قرار گرفته است،
درحالیکه تا صدها کیلومتر دورتر دریایی وجود ندارداگر زمین مسطح بود مسائل ساده تر می شد، خطی صاف در راستای سطح میانگیناقیانوس ترسیم می کردیم و کار تمام بود اما زمین مسطح نیست
اگر زمین کروی شکل بود باز هم کار ساده میشد چرا که می توانستیم میانگین فاصله مرکز زمین تا سطح اقیانوس را اندازه گیری کنیم ،اما زمین کروی نیست.
زمین چرخان است، بنابراین قسمتهای نزدیکتر به استوا توسط اثرات مرکز گریز به بیرون پرتاب میشوند و قطب ها اندکی به داخل فشرده می شوند. در واقع زمین کاملا غیر کرویست بطوری که
طول قطری که از استوا می گذرد 42 کیلومتربیشتر از قطریست که از قطب ها می گذرد. این بدین معناست که اگر زمین را کروی شکل فرض کرده و سطح دریا را با ایستادن بر روی دریای یخ زده در قطب شمال تعریف می کردید آنگاه سطح اقیانوس در استوا 21 کیلومتر بالاتر از سطح آبهای آزاد بود. این برجستگی همچنین علت این امر می باشد که آتشفشان چیمبورازو در اکوادور دورترین راس از مرکز زمین است، نه قله ی اورست.
بنابرین چطور بفهمیم سطح دریا چیست؟ آب توسط جاذبه بر روی زمین می ماند، ما می توانیم زمین را بعنوان کره ای چرخان و کشیده و مسطحمدلسازی کرده و آنگاه محاسبه کنیم که چه ارتفاعی از اقیانوس توسط جاذبه بر روی این سطح بیضی وار می نشیند .علاوه بر این گوشته درون زمین چگالی یکسانیندارد و این بدین معناست که جاذبه در نقاط مختلف کره اندکی شدت و ضعف دارد و در نزدیکی نقاط چگال تر آب بیشتری جمع می شود. این موارد تغییراتی جزئی نیستند سطح آب دریا از یک بیضی همگن می تواند تا 100 متر بسته به چگالی زمین زیر آن متغیر باشدو فراتر از آن، چیزهای مزاحمی به نام قاره ها نیز وجود دارند که در سطح زمین در حال حرکتند. این توده های متراکم سنگی از بیضی بیرون زده اند و جرم آنها اقیانوس ها را جذب می کند، درحالیکه دره های موجود در کف اقیانوس جرم کمتری دارند و اقیانوس رویاین دره ها کم عمق تر است و معمای واقعی همین است، چراکههمان وجود کوه ها و قاره هایی که کوه ها بر آن مستقرند، سطح آب دریا را
تغییر می دهد: کشش گرانشی خشکی آب بیشتری را به سمت خود می کشد، و سطح دریا را در اطرافش بالاتر می آورد، بنابراین برای تعیین ارتفاع کوه بالای سطح دریا، آیا باید ارتفاعی را در نظر بگیریم که اگر کوهی وجود نداشت، سطح دریا می داشت؟
یا ارتفاعی که که گویا کوهی درکار نیستاما جاذبه ی آن وجود دارد؟ افرادی که در اندیشه ی چنین مسائلی هستند، و دانشمندان ژئودتیک یا ژئودزیست نام دارند تصمیم گرفته اند که سطح دریا را با در نظر گرفتن نیروی جاذبه تعیین کنند، بنابرین شروع به طراحی مدلهایی فوق العاده مفصل و دقیق از میدان گرانشی زمین نمودند و این مدل دقیق را "مدل گرانشی زمین" نامیدند.
این مدل در گیرنده های جی.پی.اس مدرن استفاده شده است، بنابراین این گیرنده ها هرگز به شما نمی گویند که 100 متر پایینتر از سطح دریا قرار گرفته اید، هنگامی که درواقع بر روی نیمکتی در ساحل سریلانکا که جاذبه ضعیفی دارد نشسته اید. و این مدل به ژئودزیست ها اجازه داده است که به درستی میانگین سطح اقیانوس را در هرجایی از کره ی زمین با دقت متر پیش بینی کنند.
