Каждое место на земле может быть идентифицировано глобальной системой координат широты и долготы. Зная эти параметры, легко найти любое местоположение на планете. В этом вот уже несколько столетий подряд помогает людям система координат.
Исторические предпосылки возникновения географических координат
Когда люди стали путешествовать на большие расстояния по пустыням и морями, им нужен был способ зафиксировать свое положение и знать, в каком направлении двигаться, чтобы не заблудиться. Прежде чем появились широта и долгота на карте, финикийцы (600 г. до н. э.) и полинезийцы (400 г. н. э.) использовали звездное небо для вычисления широты.
На протяжении веков были разработаны довольно сложные устройства, такие как квадрант, астролябия, гномон и арабский камаль. Все они использовались для измерения высоты солнца и звезд над горизонтом и тем самым измерения широты. И если гномон — это всего лишь вертикальная палка, которая бросает тень от солнца, то камаль - очень своеобразное приспособление.
Он состоял из прямоугольной деревянной дощечки размером 5,1 на 2,5 см, к которой через отверстие в середине была прикреплена веревка с несколькими одинаково расположенными узлами.
Этими инструментами определяли широту даже после изобретения магнитного компаса, до того времени, пока не изобрели надежный метод определения широты и долготы на карте.
Навигаторы на протяжении сотен лет не имели точного представления о местоположении из-за отсутствия понятия значения долготы. В мире не существовало точного устройства времени, такого как хронометр, поэтому расчет долготы был просто невозможным. Не удивительно, что ранняя навигация была проблематичной и часто приводила к кораблекрушениям.
Без сомнения, пионером революционной навигации был капитан Джеймс Кук, который путешествовал по просторам Тихого океана благодаря техническому гению Генри Томасу Харрисону. В 1759 году Харрисон разработал первые навигационные часы. Сохраняя точное среднее время по Гринвичу, часы Харрисона позволяли морякам определить, сколько часов было в точке нулевого меридиана и в точке нахождения, после чего стало возможным определить долготу от востока до запада.
Географическая система координат
Географическая система координат определяет двумерные координаты, основанные на поверхности Земли. Он имеет угловую единицу измерения, первичный меридиан и экватор с нулевой широтой. Земной шар условно разделен на 180 градусов широты и 360 градусов долготы. Линии широты размещаются параллельно экватору, на карте они горизонтальные. Линии долготы соединяют Северный и Южный полюса, на карте они вертикальные. В результате наложения образовываются географические координаты на карте - широта и долгота, с помощью которых можно определить положение на поверхности Земли.
Эта географическая сетка дает уникальную широту и долготу для каждой позиции на Земле. Чтобы повысить точность измерений, они дополнительно подразделяются на 60 минут, а каждая минута - на 60 секунд.
Определение широты
Экватор расположен под прямым углом к оси Земли, примерно посередине между Северным и Южным полюсами. При угле 0 градусов он используется в географической системе координат как отправная точка для вычисления широты и долготы на карте.
Широта определяется как угол между экваториальной линией центра Земли и местоположением ее центра. Северный и Южный полюс имеют угол ширины 90. Чтобы отличить места в Северном полушарии от Южного полушария, ширина дополнительно предоставляется в традиционном написании с N для севера или S для юга.
Земля наклонена примерно на 23,4 градуса, поэтому, чтобы найти широту в летнее солнцестояние, нужно добавить 23,4 градуса к углу, который измеряют.
Как определить широту и долготу на карте во время зимнего солнцестояния? Для этого нужно вычесть 23,4 градуса от угла, который измеряется. А в любой другой промежуток времени нужно определить угол, зная, что он изменяется на 23,4 градуса каждые шесть месяцев и, следовательно, около 0,13 градуса в день.
В северном полушарии можно рассчитать угол наклона Земли и, следовательно, широту, взглянув на угол Полярной звезды. На Северном полюсе он будет на 90 от горизонта, а на экваторе он будет прямо впереди наблюдателя, 0 градусов от линии горизонта.
Важные широты:
- Северный и Южный полярные круги, каждый находится на 66 градусе 34 минуты северной и, соответственно, южной широты. Эти широты ограничивают области вокруг полюсов, где солнце не устанавливается в летнее солнцестояние, поэтому там преобладает полуночное солнце. В зимнее солнцестояние солнце здесь не поднимается, наступает полярная ночь.
- Тропики находятся на 23 градусе 26 минуте в северной и южной широтах. Эти широтные круги отмечают солнечный зенит летним солнцестоянием северного и южного полушария.
- Экватор лежит на широте 0 градусов. Экваториальная плоскость проходит примерно в середине оси Земли между северным и южным полюсами. Экватор – это единственный круг широты, соответствующий окружности Земли.
Определение долготы
Широта и долгота на карте – важные географические координаты. Долготу намного сложнее рассчитать, чем широту. Земля вращается на 360 градусов в день, или 15 градусов в час, поэтому существует прямая связь между долготой и временем, когда солнце поднимается и опускается. Гринвичский меридиан обозначается 0 градусом долготы. Солнце устанавливает час раньше каждые 15 градусов к востоку от этого и на час позже через каждые 15 градусов на запад. Если знать разницу между временем заката местоположения и другим известным местом, то можно понять, как далеко от него находится восток или запад.
Линии долготы проходят с севера на юг. Они сходятся на полюсах. И координаты долготы находятся между -180 и +180 градусами. Гринвичский меридиан является нулевой линией долготы, которой измеряют направление «восток-запад» в системе географических координат (таких как широта и долгота на карте). Фактически нулевая линия проходит через Королевскую обсерваторию в Гринвиче (Англия). Гринвичский меридиан как нулевой является отправной точкой для расчета долготы. Долгота задается как угол между центром нулевого меридиана центра Земли и центром центра Земли. Гринвичский меридиан имеет угол 0, а противоположная долгота, вдоль которой проходит линия даты, имеет угол 180 градусов.
Как найти широту и долготу на карте?
Определение точного географического положения на карте зависит от ее масштаба. Для этого достаточно иметь карту с масштабом 1/100000, или лучше - 1/25000.
Вначале определяют долготу D по формуле:
D =G1 + (G2 - G1) * L2 / L1,
где G1, G2 – величина правого и левого ближайших меридианов в градусах;
L1 – расстояние между этими двумя меридианами;
L2 – расстояние от точки определения к левому ближайшему.
Расчет долготы, например, для г. Москвы:
G1 = 36°,
G2 = 42°,
L1 = 252,5 мм,
L2 = 57,0 мм.
Искомая долгота = 36 + (6) * 57,0 / 252,0 = 37° 36'.
Определяем широту L, она определяется по формуле:
L =G1 + (G2 - G1) * L2 / L1,
где G1, G2 – величина нижней и верхней ближайшей широты в градусах;
L1 – расстояние между этими двумя широтами, мм;
L2 – расстояние от точки определения к левому ближайшему.
Например, для г. Москвы:
G1 = 56°,
G2 = 52°,
L1 = 371,0 мм,
L2 = 320,5 мм.
Искомая ширина L = 52 '+ (4) * 273,5 / 371,0 = 55 ° 45.
Проверяем правильность вычисления, для этого надо по онлайн-сервисам в интернете найти координаты широты, долготы по карте.
Устанавливаем, что географические координаты для г. Москвы соответствуют проведенным вычислениям:
- 55° 45' 07" (55° 45' 13) северной широты;
- 37° 36' 59" (37° 36' 93) восточной долготы.
Определение координат местонахождения с помощью iPhone
Ускорение темпа научно-технического прогресса на современном этапе привело к революционным открытиям мобильной техники, с помощью которой стало доступным быстрое и более точное определение географических координат.
Для этого существуют различные мобильные приложения. В телефонах iPhone это очень легко сделать с использованием приложения Compass.
Порядок определения:
- Для этого нажмите «Настройки», а затем - «Конфиденциальность».
- Теперь нажмите «Службы местоположения» на самом верху.
- Прокрутите вниз до тех пор, пока вы не увидите компас и не коснетесь его.
- Если вы видите, что он сообщает «При использовании на правой стороне», можно начинать определение.
- Если нет, коснитесь его и выберите «При использовании приложения».
- Откройте приложение Compass, и вы увидите свое текущее местоположение и текущие координаты GPS в нижней части экрана.
Определение координат в телефоне Android
К сожалению, Android не имеет официального встроенного способа получить GPS-координаты. Тем не менее есть возможность получить координаты Google Maps, что требует некоторых дополнительных шагов:
- Откройте Google Maps на устройстве Android и найдите необходимую точку определения.
- Нажмите и удерживайте ее в любом месте экрана и перенесите на Карты Google.
- В нижней части появится информационная или подробная карта.
- Найти опцию Share на информационной карте в верхнем правом углу. Это вызовет меню с опцией Share.
Такую настройку можно выполнить в Google Maps на iOS.
Это отличный способ получить координаты, который не требует устанавливать какие-либо дополнительные приложения.
