Що таке широта і довгота?

Як тільки людство виявило, що Земля має форму кулі, то першим питанням, який виник, стало визначення місця розташування на місцевості. Вирішити його виявилося можливим завдяки спільному розвитку геодезії, астрономії й техніки. У статті докладно розглядаються питання, що таке широта і довгота.

Поняття про широту

Для початку дамо визначення, що таке широта. Під нею в географії розуміють кут, що утворює пряма, що проходить через дану точку на поверхні планети і через її центр з екваторіальною площиною. Згідно з цим визначенням, вершина кута, що визначає географічну широту, знаходиться в центрі нашої планети, через який також проходить площина екватора. Якщо, не змінюючи цей кут, обертати пряму, що сполучає центр і точку на поверхні, навколо осі, перпендикулярної до екватора, то на поверхні Землі пряма намалює окружність. Як можна здогадатися, всі точки цієї окружності будуть мати одну і ту ж широту. Ця окружність називається паралеллю.

Знаючи визначення, що таке широта, можна сміливо стверджувати, що вимірюється ця величина в градусах. Оскільки максимальне значення кута між прямою і площиною дорівнює 90 o, то ця цифра показує найбільше значення широти (вона відповідає полюсів нашої планети). Найменше значення широти (0o) — це точки, що лежать на екваторіальній колу.

Як записується широта?

Оскільки Земля має форму кулі (геоїда, якщо бути точним), то екватор ділить її на дві рівні півсфери. Верхня називається північною, а нижня — південної. Цей факт враховується при запису координат географічної широти. Також необхідно нагадати, що географічні градуси виражаються в шістдесяткова системі, тобто вся окружність дорівнює 360o, 1o дорівнює 60′ (хвилин), а 1′ включає в себе 60″ (секунд). Існують два способи подання координат широти:

  • Використання знаків «+» і «-«, перший з яких відповідає північній півкулі, другий — південному. Наприклад, цифри 22o45’11» означають 22 градуси 45 хвилин і 11 секунд північної широти.
  • Додавання латинських літер N (північ) або S (південь). Запис 22o45’11″N визначає ту ж саму широту, що і в прикладі вище. У картах російською мовою можуть використовуватися літери «С» і «Ю» для північного і південного півкуль, відповідно.

Цікаво привести значення відстані на поверхні планети, що відповідають 1o широти. Воно не є постійною величиною, оскільки Земля сплюснута з полюсів. Так, на широті екватора 1o = 110,57 км, поблизу полюсів 1o = 111,70 км. Зазвичай користуються середнім значенням цієї величини, воно становить 111,12 км. Одна хвилина від останнього значення дорівнює 1852 метри і називається морський милею. Одна секунда широти в середньому дорівнює 30 м 86 див.

Важливі паралелі

Через круглої форми нашої планети сонячні промені на неї падають під різними кутами. Причому величина кута падіння однозначно визначається географічною широтою. Там, де сонячні промені падають під прямим кутом до поверхні, земля, повітря і вода прогрівається сильніше. Ця ситуація характерна для низьких широт. Навпаки, маленькі кути падіння променів призводять до того, що сонячна енергія практично не надходить в дану місцевість, це спостерігається у високих широтах. Завдяки описаному фактом виділяють 4 важливих паралелі, які формують 3 кліматичні зони на планеті:

  • Тропік Рака (23o26’14″N) і тропік Козерога (23o26’14″S) обмежують тропічний кліматичний пояс.
  • Паралелі 66oN і 66oS називаються північним і південним полярним колом, відповідно. Разом з тропіками вони утворюють зону помірного клімату в обох півкулях.
  • Між 66o і 90o кожного півкулі лежать холодні полярні пояса.

Поняття про довготі

Після знайомства з питанням, що таке широта, перейдемо до визначення довготи. Під географічною довготою розуміють кут, який описується наступними трьома точками:

  • Вершина його знаходиться на осі Землі, перпендикулярній площині екватора.
  • Точка на поверхні, яка є прийнятим умовним початком відліку.
  • Точка на місцевості, довготу якої визначають.
  • Всі названі точки лежать в одній площині, тобто на одній широті (дві на поверхні і одна в центрі Землі на її осі). Ілюстрація у першому пункті статті допоможе розібратися з поняттям довготи.

    У цьому визначенні важливим пунктом є вибір початку відліку. В даний час таким у всьому світі вважається довгота, на якій знаходиться Гринвіцька обсерваторія (Лондон, Англія), їй приписують значення 0o. Зазначимо, що різні нації до XIX століття використовували свою власну нульову довготу. Наприклад, іспанці такої вважали обсерваторію у місті Кадіс, а французи — обсерваторію в Парижі.

    Що таке меридіан?

    Говорячи про широті і довготі, багато людей згадують паралелі і меридіани. Першим вже було дано визначення в статті. Що стосується меридіана, то під ним розуміють лінію, яка з’єднує точки північного і південного полюса. Таким чином, всі меридіани мають однакову довжину, і вони перетинають паралелі під прямим кутом.

    Ідея введення меридіана пов’язана не тільки з поняттям довготи, але і до часу доби. Його назва має латинські корені і означає середину дня. Завдяки обертанню Землі навколо своєї осі Сонці протягом доби в результаті його гаданого руху по небу перетинає всі меридіани нашої планети. Цей факт дозволяє ввести поняття часових поясів, кожен з яких займає смугу шириною в 15o (360o/24 години).

    Запис довготи

    Якщо повернутися знову до визначення довготи, то, щоб описати всі точки на конкретній паралелі, необхідно зробити оборот в 360o. Довготу прийнято описувати наступними способами:

    • Однією цифрою при русі на схід від нульового меридіана (обсерваторія в Грінвічі). У цьому випадку довгота змінюється від 0o до 360o.
    • Від 0o до 180 o із зазначенням півкулі (західне (З або W) або східне (або E)).
    • Від 0o до 180 o, використовуючи знаки «+» для східного півкулі і «-» — для західного.

    Так, записи довготи 270 o, -90o і 90oW (90оЗ) є еквівалентними.

    Географічні координати

    Таким чином, щоб визначити положення об’єкта на місцевості, необхідно знати його координати широти і довготи. Наведемо просту задачу: необхідно визначити координати столиці Росії Москви.

    Для розв’язання задачі скористаємося картою, на якій зображені відповідні меридіани і паралелі. Нижче наведено приклад такої карти, з допомогою якої грубо можна визначити широту і довготу Москви (Moscow).

    За даними карти видно, що Москва лежить нижче 60oN, враховуючи масштаб, можна сказати, що її широта знаходиться поблизу 56oN. Що стосується довготи, то видно, що місто лежить правіше 30oE. З урахуванням масштабу отримаємо близько 38oE. Таким чином, координати столиці Росії приблизно рівні 56oN 38oE (або в російському варіанті 56оС 38оВ). Якщо скористатися більш точною картою, то можна визначити, що широта і довгота Москви складають 55o45’З і 37o37’Ст.

    Історична довідка

    Хоча наведені визначення географічних координат широти та довготи є досить простими, на практиці їх вимірювання — це важке завдання.

    Мореплавці до XVIII століття більш-менш точно могли визначити тільки широту, завдяки виміру кута над горизонтом Полярної зірки. Що стосується довготи, то її визначали лише приблизно, використовуючи примітивні інструменти, наприклад, мотузку з вузлами для розрахунку швидкості руху корабля і пісочний годинник. Тільки з винаходом хронометра в кінці XVIII століття мореплавці змогли з хорошою точністю визначати довготу свого місцезнаходження.