В виде каких линий проведены меридианы и параллели на глобусе?
1. Линии меридианов и параллелей на различных картах.
На карте мира, составленной путем совмещения полосок глобуса вдоль экватора, меридианы представляют собой равные по размеру прямые линии. Параллели, проведенные перпендикулярно к ним, тоже прямые линии. Их длина от экватора к полюсам не укорачивается, как на глобусе, а остается одинаковой. (О чем это говорит?)
Экватор и средний меридиан каждого полушария на карте полушарий изображены прямыми линиями. Другие меридианы и параллели - кривые линии разной длины. От среднего меридиана к краям длина меридианов увеличивается. (О чем это говорит?)
На карте Казахстана параллели изображены в виде дуг окружностей. Меридианы представлены приближающимися к верхней части карты прямыми линиями.
У рамки карты обозначена долгота и широта. На карте полушарий долгота показана в точках пересечения меридианов с экватором.
Меридианы и параллели на глобусе и картах проводят через одинаковое число градусов (определите, через сколько градусов они показаны на глобусе, карте полушарий и карте Казахстана). Поэтому сетки, образованные от изменения линий меридианов и параллелей, называют градусными сетками.
2. С помощью линий меридианов и параллелей очень легко определить на карте географические координаты. Для этого сначала нужно выяснить, между какими параллелями широты и меридианами долготы располагается искомая точка. Например, точка находится между 40° и 45° северной широты, 70° и 75° восточной долготы (рис. 32). Чтобы точнее определить широту на карте, с помощью линейки измеряем расстояние (АВ) между двумя параллелями, а также расстояние между нижней параллелью и точкой Н (АН). На карте отрезок АВ равен 5°.
Рис. 32. Определение точки координат.
К расстоянию АН
в градусах прибавляем 40°. Если вместо АН
мы измерили бы ВН и это расстояние в градусах отнимем от 45°, то все равно получится один и тот же результат.
Долготу на карте определяют этим же методом. Измеряют отрезки СД и СН линейкой.
К полученной величине в градусах прибавим 70° и получим долготу точки Н. Так же, как и при определении линии широты, вместо отрезка СН можно измерить отрезок ДН. Затем от 75° отнимаем полученную величину.
Рис. 33. Части градусных сеток на различных картах.
1. По рисунку 33 определите, к каким картам относится каждая градусная сетка?
2. Найдите на карте полушарий точку, обозначающуюся только одной из координат.
3. По карте Казахстана определите приблизительно географические координаты вашей местности.
Точки пересечения земной оси с поверхностью земного шара называются полюсами (Северный и Южный). Вокруг этой оси Земля за 24 часа совершает один оборот.
На одинаковом расстоянии от полюсов проведена окружность, которая называется экватором.
Параллель - линии, условно проведенные по поверхности Земли параллельно экватору. Параллели на карте и глобусе направлены на запад и восток. Они не равны между собой по длине. Самая длинная параллель - экватор. Экватор – воображаемая линия на земной поверхности, полученная при мысленном рассечении эллипсоида на две равные части (Северное и Южное полушарие). При таком рассечении все точки экватора оказываются равноудаленными от полюсов. Плоскость экватора перпендикулярна оси вращения Земли и проходит через ее центр. Всего на Земле 180 меридианов, 90 из них к северу от экватора, 90 - к югу.
Параллели 23,5° северной и южной широты называются тропическими кругами или просто тропиками. На каждом из них один раз в год полуденное Солнце бывает в зените, т. е. солнечные лучи падают отвесно.
Параллели 66,5° северной и южной широты называют полярными кругами.
Через Северный и Южный полюсы проведены окружности, меридианы - кратчайшие линии, условно проведенные на поверхности Земли от одного полюса к другому.
Начальный или нулевой меридиан проведен по Гринвичской обсерватории (Лондон, Великобритания). Все меридианы имеют одинаковую длину и форму полуокружностей. Всего на Земле 360 меридианов, 180 к западу от нулевого, 180 - к востоку. Меридианы на карте и глобусе направлены с севера на юг.
Для точного определения местоположения любого объекта на поверхности земли одной линии экватора недостаточно. Поэтому полушария мысленно разделены еще множеством плоскостей, параллельных плоскости экватора – это параллели. Все они, как и плоскость экватора, перпендикулярны оси вращения планеты. Параллелей можно провести сколько угодно, но обычно их проводят с интервалом 10-20°. Параллели всегда ориентированы с запада на восток. Длина окружности параллелей уменьшается от экватора к полюсам. На экваторе она самая большая, а на полюсах равна нулю:
Длина дуг параллелей
|
Параллели |
Длина 1° в км |
При пересечении земного шара воображаемыми плоскостями, проходящими через ось Земли перпендикулярно плоскости экватора, образуются большие окружности – меридианы . В переводе на русский язык слово «меридиан» означает «полуденная линия». Действительно, их направление совпадает с направлением тени от предметов в полдень. Если идти все время по направлению этой тени, то обязательно придешь к Северному полюсу. Меридианы – кратчайшая линия, условно проведенная от одного полюса к другому. Все меридианы представляют собой полуокружности. Их можно провести через любые точки на поверхности Земли. Все они пересекаются в точках полюсов. Меридианы ориентированы с севера на юг. Средняя длина дуги 1° меридиана рассчитывается так:
40 008,5 км: 360° = 111 км
Длина всех меридианов одинакова. Направление местного меридиана в любой точке можно определить в полдень по тени от любого предмета. В Северном полушарии конец тени всегда показывает направление на север, в Южном – на юг.
Изображение линий меридианов и параллелей на глобусе и географических картах называют градусной сеткой.
Географическая широта - это расстояние какой-либо точки земной поверхности к северу или югу от экватора, выраженное в градусах. Широта бывает северной (если точка расположена к северу от экватора) и южной (если к югу от него).
Географическая долгота - это расстояние какой-либо точки земной поверхности от начального меридиана, выраженная в градусах. К востоку от нулевого меридиана будет восточная долгота (сокращенно: в. д.), к западу - западная (з. д.).
Географические координаты - географическая широта и географическая долгота заданного объекта.
В IV в. до н. э. величайший мыслитель древности Аристотель доказал, что наша планета имеет форму, очень близкую к форме шара.
Примерно в то же время, наблюдая во время путешествий в различных местах видимое движение звезд и Солнца, древние ученые установили для ориентировки на земной поверхности определенные условные линии.
Отправимся в мысленное путешествие по поверхности Земли. Положение над горизонтом воображаемой оси мира, вокруг которой происходит суточное вращение небесного свода, будет для нас все время меняться. В соответствии с этим будет меняться и картина движения звездного неба.
Поехав на север, мы увидим, что звезды в южной части неба поднимаются каждую ночь на меньшую высоту. А звезды в северной части - в нижней кульминации - имеют большую высоту. Двигаясь достаточно долго, мы попадем на Северный полюс. Здесь вообще ни одна звезда не поднимается и не опускается. Нам будет казаться, что все небо медленно кружится параллельно горизонту.
Древние путешественники не знали, что видимое движение звезд является отражением вращения Земли. И они не бывали на полюсе. Но им необходимо было иметь ориентир на земной поверхности. И они выбрали для этой цели легко определяемую по звездам линию север - юг. Эта линия получила название меридиана.
Меридианы можно проводить через любые точки на поверхности Земли. Множество меридианов образует систему воображаемых линий, соединяющих Северный и Южный полюсы Земли, которые удобно использовать для определения местоположения.
Примем один из меридианов на начальный. Положение любого другого меридиана в этом случае будет известно, если указано направление отсчета и задан двугранный угол между искомым меридианом и начальным.
В настоящее время по международному соглашению условились считать начальным тот меридиан, который проходит через одну из старейших в мире астрономических обсерваторий - Гринвичскую обсерваторию, расположенную на окраине Лондона. Угол, образованный каким-либо меридианом с начальным, называют долготой. Долгота, например, меридиана Москвы 37° к востоку от Гринвича.
Чтобы отличить друг от друга точки, лежащие на одном и том же меридиане, пришлось ввести вторую географическую координату - широту. Широтой называют угол, который проведенная в данном месте поверхности Земли отвесная линия образует с плоскостью экватора.
Термины долгота и широта дошли до нас от древних мореходов, которые описывали длину и ширину Средиземного моря. Та координата, которая соответствовала измерениям длины Средиземного моря, стала долготой, а та, которая соответствовала ширине, стала современной широтой.
Нахождение широты, как и определение направления меридиана, тесно связано с движением звезд. Уже древние астрономы доказали, что высота полюса мира над горизонтом в точности равна широте места.
Предположим, что Земля имеет форму правильного шара, и рассечем ее по одному из меридианов, как на рисунке. Пусть на Северном полюсе стоит человек, изображенный на рисунке в виде светлой фигуры. Для него направление вверх, т. е. направление отвесной линии, совпадает с осью мира. Полюс мира находится у него прямо над головой. Высота полюса мира равна здесь 90 .
Так как видимое вращение звезд вокруг оси мира является отражением реального вращения Земли, то в любой точке Земли, как мы уже знаем, направление оси мира остается параллельным направлению оси вращения Земли. Направление же отвесной линии при переходе из точки в точку меняется.
Возьмем, например, другого человека (на рисунке - темная фигура). Направление оси мира у него осталось таким же, как и у первого. А направление отвесной линии изменилось. Поэтому высота полюса мира над горизонтом здесь не 90°, а значительно меньше.
Из простых геометрических соображений ясно, что высота полюса мира над горизонтом (на рисунке угол ft) действительно равна широте (угол ф).
Линия, соединяющая точки с одинаковыми широтами, получила название параллели.
Меридианы и параллели образуют так называемую систему географических координат. Каждая точка на земной поверхности имеет вполне определенную долготу и широту. И наоборот, если известна широта и долгота, то можно построить одну параллель и один меридиан, в пересечении которых получится одна единственная точка.
Понимание особенностей суточного движения звезд и введение системы географических координат позволили осуществить первое определение радиуса Земли. Оно было выполнено во второй половине III в. до н. э. известным математиком и географом Эратосфеном.
Принцип этого определения заключается в следующем. Пусть удалось измерить разность широт двух точек, лежащих на одном меридиане (см. рис.). Тем самым нам стал известен угол Дф с вершиной в центре Земли, который соответствует дуге меридиана L на поверхности Земли. Если теперь удастся измерить также и дугу L, то мы получим сектор с известной длиной дуги и соответствующим ей центральным углом. На рисунке этот сектор показан отдельно. Путем несложных вычислений можно получить величину радиуса этого сектора, который и является радиусом Земли.
Эратосфен, грек по национальности, жил в богатом египетском городе Александрии. К югу от Александрии находился другой город - Сиена, который в наши дни называется Асуаном и где, как известно, с помощью Советского Союза сооружена знаменитая высотная плотина. Эратосфен знал, что Сиена обладает интересной особенностью. В полдень одного из июньских дней Солнце над Сиеной бывает настолько высоко, что его отражение видно на дне даже очень глубоких колодцев. Отсюда Эратосфен заключил, что высота Солнца в Сиене в этот день равна точно 90°. Кроме того, раз Сиена лежит строго к югу от Александрии, то они находятся на одном меридиане.
Для необычного измерения Эратосфен решил воспользоваться скафисом - чашеобразными солнечными часами со штырьком и делениями внутри них. Установленные вертикально, эти солнечные часы по тени от штырька дают возможность измерить высоту Солнца над горизонтом. И в полдень того самого дня, когда Солнце над Сиеной поднялось настолько высоко, что все предметы перестали отбрасывать тени. Эратосфен измерил его высоту на городской площади Александрии. Высота Солнца в Александрии, по измерениям Эратосфена, оказалась равной 82° 48". Стало быть, разность широт Александрии и Сиены составляет 90° 00" - 82° 48" = 7° 12".
Оставалось измерить расстояние между ними. Но как это сделать? Как измерить на поверхности Земли расстояние, равное в современных единицах примерно 800 км?
Трудности подобного предприятия были тогда буквально неисчислимы.
Действительно, как изготовить такую гигантскую линейку, с помощью которой можно было бы произвести измерения? Как сделать, чтобы на протяжении 800 км эта линейка укладывалась строго по меридиану, без всяких перекосов?
Необходимые данные о расстоянии между городами пришлось взять из рассказов купцов, водивших торговые караваны из Александрии в Сиену. Купцы говорили, что расстояние между ними составляет примерно 5000 греческих стадиев. Эратосфен принял это значение за истинное и, использовав его, вычислил величину радиуса Земли.
Если сравнить полученную Эратосфеном величину с современными данными, то получится, что он ошибся относительно немного - всего только на 100 км.
Так, с III в. до н. э., со времени Эратосфена, переплелись пути астрономии и геодезии - другой древней науки, изучающей форму и размеры как всей Земли в целом, так и отдельных ее частей.
Методы астрономических определений широт развивались и совершенствовались. Это было особенно важно, в частности, именно в связи с необходимостью более тщательного определения размера Земли. Ибо, начиная с того же Эратосфена, было уяснено, что задача определения размера Земли распадается на две части: астрономическую, т. е. определение разности широт, и геодезическую, т. е. определение длины дуги меридиана. Эратосфен сумел решить астрономическую часть задачи, и принципиально тем же путем шли многочисленные его последователи.
Мы еще будем иметь случай рассказать о более точных измерениях размера Земли, а пока, освоившись с определением широт, займемся делом значительно более сложным - определением географических долгот.
Глобус и географические карты «опутаны» своеобразной сеткой, состоящей из пересекающихся линий. Эти линии появились на картах не сразу, поскольку в древности карты напоминали простейшие планы.
Земной шар и плоскости его сечения
Земля - чуть сплюснутый у полюсов шар. Шар можно рассекать плоскостями по разным направлениям. Его можно рассечь, во-первых, подобно тому, как апельсин разделяют на дольки, и, во-вторых, так, как апельсин разрезают ножом поперёк долек. При любом способе рассечения шара плоскостями получаются круги, границами которых являются окружности. Диаметр кругов наибольший, если плоскости сечения проходят через центр шара. Диаметры таких кругов равны диаметру шара.
Обратимся к и мысленно рассечём земной шар плоскостями, перпендикулярными оси вращения Земли. На поверхности глобуса появляются параллельные друг другу окружности. Эти окружности так и называют параллели (от греческого слова parallclos - идущий рядом). Самая длинная и главная параллель экватор, его длина 40 076 километров.
Экватор находится на равном расстоянии от полюсов планеты и делит Землю на Северное и Южное полушария. Длина других параллелей уменьшается по направлению от экватора на юг и на север. Все точки, лежащие на одной параллели, одинаково удалены от экватора. Линии параллелей показывают направление запад-восток.
Если рассечь земной шар плоскостями, которые проходят через ось вращения Земли, то на поверхности глобуса появятся меридианы - полуокружности, соединяющие Северный и Южный полюсы Земли. Они перпендикулярны параллелям и показывают направление север-юг. Само слово «меридиан» означает «полуденный» (от латинскою слова meridianus), поскольку направление всех меридианов совпадает с направлением тени от предметов в полдень.
Все меридианы имеют одинаковую длину - 20 005 километров. По договорённости между странами главным, начальным меридианом считается меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию в пригороде Лондона. Поэтому этот меридиан ещё называют Гринвичским. Гринвичский меридиан и его продолжение на противоположной стороне
земного шара делят Землю на Западное и Восточное полушария.
Параллели и меридианы на картах
Параллели на глобусе - окружности, а меридианы - полуокружности. Но на из-за искажений при перенесении выпуклой поверхности Земли на плоскость изображение этих линий выглядит по-другому. Какой бы вид ни имели параллели и меридианы, на любой карте направления на восток и запад определяются только по направлению параллелей, а на север и юг - только по направлению меридианов. Таким образом, параллели и меридианы позволяют ориентироваться, то есть определять направления на стороны горизонта.
Линий параллелей и меридианов на глобусе и картах можно провести сколько угодно. Но через одну точку поверхности проходит только один меридиан и одна параллель. Положение любой точки на плоском листе можно охарактеризовать двумя числами координатами, которые показывают положение этой точки относительно краёв листа.
На шарообразной поверхности координаты точек определяют по отношению к экватору и начальному меридиану. Для этого используют систему параллелей и меридианов.