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 90^o, то эта цифра показывает наибольшее значение широты (она соответствует полюсам нашей планеты). Наименьшее значение широты (0^o) - это точки, лежащие на экваториальной окружности.

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 360^o, 1^o 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 22^o45'11'' означают 22 градуса 45 минут и 11 секунд северной широты.
• Добавление латинских букв N (север) или S (юг). Запись 22^o45'11''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 1^o широты. Оно не является постоянной величиной, поскольку Земля сплюснута с полюсов. Так, на широте экватора 1^o = 110,57 км, вблизи полюсов 1^o = 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

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 (23^o26'14''N) и тропик Козерога (23^o26'14''S) ограничивают тропический климатический пояс.
• Параллели 66^oN и 66^oS называются северным и южным полярным кругом, соответственно. Вместе с тропиками они образуют зону умеренного климата в обоих полушариях.
• Между 66^o и 90^o 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 0^o. 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.

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 15^o (360^o/24 часа).

Запись долготы

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

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

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

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

Историческая справка

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

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.