Что такое широта и долгота?

Как только человечество обнаружило, что Земля имеет форму шара, то первым вопросом, который возник, стало определение местоположения на местности. Решить его оказалось возможно благодаря совместному развитию геодезии, астрономии и техники. В статье подробно рассматриваются вопросы, что такое широта и долгота.

Понятие о широте

Для начала дадим определение, что такое широта. Под ней в географии понимают угол, который образует прямая, проходящая через данную точку на поверхности планеты и через ее центр с экваториальной плоскостью. Согласно этому определению, вершина угла, определяющего географическую широту, находится в центре нашей планеты, через который также проходит плоскость экватора. Если, не меняя этот угол, вращать прямую, соединяющую центр и точку на поверхности, вокруг оси, перпендикулярной экватору, то на поверхности Земли прямая нарисует окружность. Как можно догадаться, все точки этой окружности будут иметь одну и ту же широту. Эта окружность называется параллелью.

Зная определение, что такое широта, можно смело утверждать, что измеряется эта величина в градусах. Поскольку максимальное значение угла между прямой и плоскостью равняется 90o, то эта цифра показывает наибольшее значение широты (она соответствует полюсам нашей планеты). Наименьшее значение широты (0o) - это точки, лежащие на экваториальной окружности.

Определение широты и долготы

Как записывается широта?

Поскольку Земля имеет форму шара (геоида, если быть точным), то экватор делит ее на две равные полусферы. Верхняя называется северной, а нижняя - южной. Этот факт учитывается при записи координат географической широты. Также необходимо напомнить, что географические градусы выражаются в шестидесятеричной системе, то есть вся окружность равна 360o, 1o равен 60' (минутам), а 1' включает в себя 60'' (секунд). Существуют два способа представления координат широты:

  • Использование знаков "+" и "-", первый из которых соответствует северному полушарию, второй - южному. Например, цифры 22o45'11'' означают 22 градуса 45 минут и 11 секунд северной широты.
  • Добавление латинских букв N (север) или S (юг). Запись 22o45'11''N определяет ту же самую широту, что и в примере выше. В картах на русском языке могут использоваться буквы "С" и "Ю" для северного и южного полушарий, соответственно.

Любопытно привести значение расстояния на поверхности планеты, которое соответствуют 1o широты. Оно не является постоянной величиной, поскольку Земля сплюснута с полюсов. Так, на широте экватора 1o = 110,57 км, вблизи полюсов 1o = 111,70 км. Обычно пользуются средним значением этой величины, оно составляет 111,12 км. Одна минута от последнего значения равна 1852 метра и называется морской милей. Одна секунда широты в среднем равна 30 м 86 см.

Важные параллели

Земной глобус

Из-за круглой формы нашей планеты солнечные лучи на нее падают под разными углами. Причем величина угла падения однозначно определяется географической широтой. Там, где солнечные лучи падают под прямым углом к поверхности, земля, воздух и вода прогреваются сильнее. Эта ситуация характерна для низких широт. Наоборот, маленькие углы падения лучей приводят к тому, что солнечная энергия практически не поступает в данную местность, это наблюдается в высоких широтах. Благодаря описанному факту выделяют 4 важных параллели, которые формируют 3 климатические зоны на планете:

  • Тропик Рака (23o26'14''N) и тропик Козерога (23o26'14''S) ограничивают тропический климатический пояс.
  • Параллели 66oN и 66oS называются северным и южным полярным кругом, соответственно. Вместе с тропиками они образуют зону умеренного климата в обоих полушариях.
  • Между 66o и 90o каждого полушария лежат холодные полярные пояса.

Понятие о долготе

После знакомства с вопросом, что такое широта, перейдем к определению долготы. Под географической долготой понимают угол, который описывается следующими тремя точками:

  1. Вершина его находится на оси Земли, перпендикулярной плоскости экватора.
  2. Точка на поверхности, которая является принятым условным началом отсчета.
  3. Точка на местности, долготу которой определяют.

Все названные точки лежат в одной плоскости, то есть на одной широте (две на поверхности и одна в центре Земли на ее оси). Иллюстрация в первом пункте статьи поможет разобраться с понятием долготы.

В этом определении важным пунктом является выбор начала отсчета. В настоящее время таковым во всем мире считается долгота, на которой находится Гринвичская обсерватория (Лондон, Англия), ей приписывают значение 0o. Отметим, что разные нации до XIX века использовали свою собственную нулевую долготу. Например, испанцы таковой считали обсерваторию в городе Кадис, а французы - обсерваторию в Париже.

Что такое меридиан?

Говоря о широте и долготе, многие люди вспоминают параллели и меридианы. Первым уже было дано определение в статье. Что касается меридиана, то под ним понимают линию, которая соединяет точки северного и южного полюса. Таким образом, все меридианы имеют одинаковую длину, и они пересекают параллели под прямым углом.

Пересечения параллелей и меридианов

Идея введения меридиана связана не только с понятием долготы, но и со временем суток. Его название имеет латинские корни и означает середину дня. Благодаря вращению Земли вокруг своей оси Солнце в течение суток в результате его кажущегося движения по небосводу пересекает все меридианы нашей планеты. Этот факт позволяет ввести понятие часовых поясов, каждый из которых занимает полосу шириной в 15o (360o/24 часа).

Меридианы и часовые пояса

Запись долготы

Если вернуться снова к определению долготы, то, чтобы описать все точки на конкретной параллели, необходимо сделать оборот в 360o. Долготу принято описывать следующими способами:

  • Одной цифрой при движении на восток от нулевого меридиана (обсерватория в Гринвиче). В этом случае долгота изменяется от 0o до 360o.
  • От 0o до 180o с указанием полушария (западное (З или W) или восточное (В или E)).
  • От 0o до 180o, используя знаки "+" для восточного полушария и "-" - для западного.

Так, записи долготы 270o, -90o и 90oW (90oЗ) являются эквивалентными.

Географические координаты

Таким образом, чтобы определить положение объекта на местности, необходимо знать его координаты широты и долготы. Приведем простую задачу: необходимо определить координаты столицы России, Москвы.

Для решения задачи воспользуемся картой, на которой изображены соответствующие меридианы и параллели. Ниже приведен пример такой карты, с помощью которой грубо можно определить широту и долготу Москвы (Moscow).

Координаты Москвы

По данным карты видно, что Москва лежит ниже 60oN, учитывая масштаб, можно сказать, что ее широта находится вблизи 56oN. Что касается долготы, то видно, что город лежит правее 30oE. С учетом масштаба получим около 38oE. Таким образом, координаты столицы России приблизительно равны 56oN 38oE (или в русском варианте 56oС 38oВ). Если воспользоваться более точной картой, то можно определить, что широта и долгота Москвы составляют 55o45'С и 37o37'В.

Историческая справка

Хотя приведенные определения географических координат широты и долготы являются достаточно простыми, на практике их измерение - это трудная задача.

Мореплаватели XV-XVIII веков

Мореплаватели до XVIII века более-менее точно могли определить только широту, благодаря измерению угла над горизонтом Полярной звезды. Что касается долготы, то ее определяли лишь приблизительно, используя примитивные инструменты, например, веревку с узлами для расчета скорости движения корабля и песочные часы. Только с изобретением хронометра в конце XVIII века мореплаватели смогли с хорошей точностью определять долготу своего местонахождения.