Географические координаты — числа, благодаря которым показывают положение произвольной точки на поверхности либо вблизи поверхности Почвы. Эти числа именуют широтой и долготой.
Совокупность географических координат определяется по отношению к некоторым линиям и основным точкам на земле. Две из таких точек — полюса Почвы. Географическими полюсами Почвы именуются точки, в которых ось вращения Почвы пересекает поверхность земного шара. Тот из двух полюсов, при наблюдении с которого вращение Почвы происходит против часовой стрелки, именуется Северным. Противоположный полюс именуется Южным.
Плоскость, проходящая через центр Почвы перпендикулярно оси вращения, именуется плоскостью экватора Почвы. Окружность, по которой эта плоскость пересекает поверхность Почвы, именуется экватором. Экватор дробит земной шар на два равных полушария: Северное и Южное.
Плоскость, проходящая через произвольную точку М земной поверхности и ось вращения Почвы, пересекает земную поверхность по линии, именуемой меридианом точки М. Меридианы в совокупности образуют совокупность мнимых линий, соединяющих Северный и Южный географические полюсы. Положение каждого меридиана выяснено по отношению к тому либо иному меридиану, принятому за начальный. экватор и Начальный меридиан — вот главные линии, благодаря которым задается совокупность географических координат.
В различное время в качестве начального принимались различные меридианы. С 1634 г. он проводился через остров Ферро. Данный маленький островок считается самым западным пунктом Ветхого Света, и так начальный меридиан символически поделил на два полушария страны Ветхого и Нового Света.
С 1884 г. согласно решению Интернациональной меридианной конференции начальным условились вычислять тот меридиан, что проходит через одну из старейших в мире астрономических обсерваторий — Гринвичскую обсерваторию, в то время размешавшуюся на окраине Лондона.
Двугранный угол между плоскостями меридиана и начального меридиана заданной точки на земной поверхности представляет собой одну из географических координат — долготу. Географическая долгота может отсчитываться либо к востоку (восточная долгота), либо к западу (западная долгота) от начального меридиана.
Дабы отличить друг от друга точки, лежащие на одном меридиане, вводят вторую географическую координату — широту. Широтой именуют угол, что образует совершённая в данном месте поверхности Почвы отвесная линия с плоскостью экватора.
Для точек в Северном полушарии Почвы широты считаются хорошими, либо северными; для точек в Южном полушарии — отрицательными, либо южными. Широты смогут иметь значения от —90° до +90° (либо от 90° южной широты до 90° северной широты).
Термины «широта» и «долгота» дошли до нас от древних мореходов, давших ширины и описание длины Средиземного моря. Та координата, которая соответствовала измерениям длины Средиземного моря, стала долготой, а та, которая соответствовала ширине, стала современной широтой.
Определение широты, как и определение направления меридиана, тесно связано с наблюдением звезд. Уже астрологи древности доказали, что высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места.
Линия на поверхности Почвы, соединяющая точки с однообразными широтами, стала называться параллели. Плоскость любой параллели параллельна плоскости земного экватора. Среди параллелей особенное место занимают полярные круги и тропики.
Солнце в течение года совершает обход небесной сферы, двигаясь по эклиптике, наклоненной к небесному экватору (см. Небесная сфера) под углом 23,5°. В сутки весеннего равноденствия оно находится в точке пересечения эклиптики с небесным экватором и исходя из этого в 12 часов дня отмечается в зените на земном экваторе. Сутки ото дня Солнце смещается по эклиптике в северное полушарие неба, его склонение (см. Небесные координаты) возрастает, и в последующие дни в 12 часов дня оно проходит над головой уже не на экваторе Почвы, а на широте, численно равной склонению Солнца. Так длится до дня летнего солнцестояния, в то время, когда склонение Солнца достигает большого значения +23,5°. В данный сутки оно единственный раз в году проходит в 12 часов дня через зенит на северной параллели +23,5°. Эту параллель именуют Северным тропиком, либо тропиком Рака (по заглавию зодиакального созвездия, в котором в древности пребывала точка летнего солнцестояния). В сутки летнего солнцестояния территория полярного дня около Северного полюса Почвы распространяется до параллели +66,5°, которую именуют Северным полярным кругом (см. Долгота дня).
Через полгода, в сутки зимнего солнцестояния, Солнце, склонение которого принимает значение —23,5°, единственный раз в году проходит над головой на широте Южного тропика, либо тропика Козерога, т. е. на параллели с широтой —23,5°. Южная параллель с широтой —66,5° именуется Южным полярным кругом.
Астрономическое определение одной из географических координат — широты — выполняется относительно легко. Для этого, как указывалось выше, достаточно выяснить высоту полюса над горизонтом. Астрологи древности это умели делать уже в III в. до н. э. Измерение же долготы сопряжено с намного большими трудностями. Лишь из одних астрономических наблюдений, без привлечения дополнительных сведений долготу не умели определять ни в древности, ни в средние века. С этим связано, например, великое заблуждение Христофора Колумба, что из-за неточностей в определении долготы, открыв Багамские острова, полагал, что он плавает вблизи оконечности Азии.
Географическая долгота получается как разность местного времени (см. Измерение времени) данного пункта и местного времени исходного, принятого за нулевой меридиана.
Прежде для определения долготы вели наблюдения явлений, каковые происходят фактически в один момент на большую территорию земной поверхности, к примеру солнечных и лунных затмений или же затмений спутников Юпитера.
Выполнялось это так. Астрологи, трудившиеся на нулевом меридиане, пользуясь результатами долгих наблюдений, предвычисляли те моменты, в каковые необходимое явление происходит по локальному времени нулевого меридиана. Эти предвычисления публиковались в особых таблицах. В будущем астролог-мореплаватель либо астролог-путешественник из собственных измерений устанавливал тот момент местного времени, в то время, когда ожидаемое явление случилось в пункте наблюдений. Итог сравнивался с данными таблицы. Потому, что выбранное для наблюдений явление должно было происходить в один момент для всех частей Почвы, то разность местного времени в походном пункте наблюдений и местного времени, указанного в таблице для нулевого меридиана, соответствовала разности долгот. Значительно более эргономичный метод — «транспортировка времени». Данный метод содержится в следующем. Часы, поставленные по локальному времени нулевого меридиана, перевозят в заданную точку Почвы, и в том месте их показания сравнивают с местным временем. Но для применения метода «транспортировки времени» на практике необходимы весьма качественные часы, талантливые хранить время нулевого меридиана в условиях долгого путешествия. Так как неточность часов всего в 1 мин при определении долготы вблизи экватора ведет к неточности определения расположения на поверхности Почвы практически в 30 км. Качественные механические часы-хронометры показались лишь во второй половине XVIII в. в Англии.
С изобретением телеграфа время нулевого меридиана начало передаваться в пункты наблюдений по электрическим проводам. А потом телеграф заменило радио. Неприятность определения географических долгот в наши дни прекратила существовать.
Высотомер
Несложный угломерный инструмент для определения высоты светил вы имеете возможность сделать посредством транспортира. Эргономичнее всего приспособить для этого громадный демонстрационный школьный транспортир. На линейке для того чтобы транспортира в центре его дуги двумя гайками закрепите маленькой выступающий болтик. К нему прикрепите отвес — прочную нитку с грузиком.
В случае, если транспортир железный, то на финишах линейки, поддерживающих пределы дуги, проделайте по одному отверстию диаметром 4— 5 мм. После этого отогните оба выступающих края транспортира под прямым углом. Так вы получите визир и мушку для наводки на объект. В случае, если транспортир древесный либо пластмассовый, то визирные устройства (к примеру, кусочки жести с отверстиями) приклейте к его линейке универсальным клеем.
При работе высотомер поворачивают дугой вниз и посредством визира и мушки нацеливают верхний край линейки на объект наблюдения. Не сдвигая высотомер, вольно висящую нить отвеса прижимают к дуге пальцами. Увиденное так положение нити на шкале транспортира укажет его угловое расстояние от зенита (зенитное расстояние). Чтобы выяснить высоту светила, т. е. его угловое расстояние от горизонта, нужно взятую величину зенитного расстояния вычесть из 90°.
В случае, если у вас нет громадного демонстрационного транспортира, воспользуйтесь мелким ученическим. Высотомер из него сделать пара сложнее. В первую очередь прямоугольную часть транспортира приклейте к толстой древесной линейке так, дабы их внешние края совпадали (линейку возможно заменить более маленькой отлично обработанной прямоугольной дощечкой). К середине линейки под прямым углом крепится древесная ручка длиной 15—20 см. Остальные подробности высотомера прилаживаются так, как обрисовано выше.
Установите высотомер на особой подставке — так им эргономичнее пользоваться. Основанием подставки может служить кусок обструганной доски размером приблизительно 20?25 см. По центру основания снизу пропустите достаточно долгий винт, на котором посредством втулки вертикально установите брусок высотой 30— 35 см, сечением 4?4 см. Транспортир с линейкой привинтите к верхней части одной из боковых граней бруска так, дабы его возможно было поворачивать в вертикальной плоскости в зависимости от высоты замечаемого светила. Высотомер вместе с бруском возможно поворачивать на винте относительно основания, которое должно быть установлено строго горизонтально.
Посредством высотомера вы выясните не только высоту светила, но, воспользовавшись еще и компасом, и его азимут. Для этого на основании около бруска симметрично установите круговую шкалу, составленную из двух дуг транспортиров, и к нижней части бруска прикрепите стрелку-указатель, вращающуюся вместе с высотомером.
Обрисованные выше географические координаты именуются астрономическими. Астрономические координаты неудобны для построения правильных топографических карт, поскольку отвесные линии, с которыми связаны измерения широт, изменяются при переходе от одной точки земной поверхности к второй неправильно. На направление отвесных линий громадное влияние оказывают гравитационные странности (см. Гравиметрия), связанные с другими рельефа причинами и особенностями местности.
Для решения задач геодезии более эргономичны геодезические координаты. В геодезической совокупности координат линией отвеса помогает перпендикуляр к земному эллипсоиду. Так, геодезическая широта равна углу между направлением перпендикуляра к земному эллипсоиду, совершённому через заданную точку, и плоскостью экватора эллипсоида. Она только незначительно отличается от астрономической широты.
Вместо отвесной линии возможно воспользоваться радиусом-вектором данной точки поверхности Почвы, совершённым из ее центра. Совокупность географических координат, полуценная так, именуется геоцентрической. На рисунке (с. 65) продемонстрировано сечение Почвы по меридиану и различие географических широт — астрономической, геодезической и геоцентрической.
По аналогии с совокупностью географических координат на Земле подобные же совокупности вводятся на поверхностях вторых планет и их спутников.
Две географические координаты — долгота и широта — определяют положение точки на верной фигуре — сфере либо на земном эллипсоиде. Для точек настоящей физической поверхности Почвы вводят третью координату. Значительно чаще для данной цели употребляется высота над геоидом, так называемая высота над уровнем моря.
Измерение высоты пунктов земной поверхности над уровнем моря есть не астрономической, а геодезической задачей. Начало счета высот в большинстве случаев задают результаты долгих осредненных наблюдений за уровнем воды в морях при помощи особых водомеров — футштоков. Совокупность высот на территории СССР базируется на среднем уровне вод Балтийского моря и берет начало от нуля Кронштадтского футштока.