Форма уровенной поверхности Земли не имеет точного математического описания, потому что физическая поверхность планеты слишком сложна. 4

Некоторые причины сложности:

• Неоднородности. 5 Неровная поверхность суши и дна водоёмов, а также неравномерное распределение плотностей во внутренней структуре Земли. 5
• Различия в температуре, солёности и атмосферном давлении. 4 Из-за них поверхность водной глади не совпадает строго с уровенной поверхностью, а отклоняется приблизительно в пределах одного метра. 4
• Трудность построения карты высот. 4 Для этого нужно продолжить поверхность уровня океанов под континенты, а для этого необходимо знать распределение плотностей горных пород. 4

Чтобы упростить описание, где это допустимо, уровенную поверхность заменяют приближёнными математическими моделями. 1 Например, в одних случаях используют земной сфероид, в других — земной шар, а при топографическом изучении незначительных по размеру территорий — горизонтальную плоскость. 1