Определение географической широты по астрономическим наблюдениям

Реферат выполнила Белая Екатерина

11-Г класс

Определение географической широты в древние времена. В древние времена, и особенно в эпоху Великих географических открытий, определение координат места было необходимой и первоочередной задачей. На каждом корабле был астроном, который с помощью простейших инструментов был способен определить широту и долготу местонахождения судна.

Долгое время для определение координат использовали якобсштаб – инструмент, представляющий собой длинную градуированную планку, снабженную более короткой подвижной поперечной перекладиной. При визированиии нужно было приставить конец планки к глазу, а поперечную перекладину двигать до тех пор, пока ее нижний конец не коснется горизонта, а верхний – данной звезды или Солнца. Таким образом определялась высота светила, а с ее помощью – широта места и время. Якобсштаб использовался до середины XVIIIв., пока не был вытеснен зеркальным секстантом – астрономический угломерный инструмент, состоящий из зрительной трубы, двух зеркал, светофильтров и шкалы. Секстант был настолько важен для мореплавателей, что его даже поместили на небо, назвав этим словом созвездие.

Система географических координат на поверхности Земли. Земной шар делится плоскостью экватора на два равных полушария –Северное и Южное. Плоскость экватора перпендикулярна к оси вращения Земли. Ось вращения пересекается с земной поверхностью в Северном и Южном полюсах Земли.

Если мысленно пересечь земной шар плоскостями, параллельными экватору, получаются окружности – параллели. Земной шар можно мысленно пересечь перпендикулярными к экватору и проходящими через земную ось плоскостями, которые носят название плоскостей меридианов, а линии, образованные их пересечением с поверхностью земного шара называются меридианами. Любая точка на поверхности земного шара может быть задана двумя координатами. Одна координата называется долготой и отсчитывается от нулевого, условно принятого меридиана, проходящего через Гринвичскую обсерваторию. Вторая координата называется широтой и отсчитывается от земного экватора к полюсам.

Высота полюса мира над горизонтом. Высота полюса мира над горизонтом h p =ÐPCN, а географическая широта места j=ÐCOR. Эти два угла (ÐPCN и ÐCOR) равны как углы со взаимно перпендикулярными сторонами: [ОС]^ ,^. Равенство этих углов дает простейший способ определения географической широты местности j: угловое расстояние полюса мира от горизонта равно географической широте местности. Чтобы определить географическую широту местности, достаточно измерить высоту полюса мира над горизонтом, так как:

Суточное движение светил на различных широтах. С изменением географической широты места наблюдения меняется ориентация оси вращения небесной сферы относительно горизонта. Необходимо рассмотреть, какими будут видимые движения небесных светил в районе Северного полюса, на экваторе и на средних широтах Земли.

На полюсе Земли полюс мира находится в зените, и звезды движутся по кругам, параллельным горизонту. Здесь звезды не заходят и не восходят, их высота над горизонтом неизменная.

На средних географических широтах существуют как восходящие и заходящие звезды, так и те, которые никогда не опускаются под горизонт. Например, околополярные созвездия на географических широтах СССР никогда не заходят. Созвездия, расположенные дальше от северного полюса мира, показываются ненадолго над горизонтом. А созвездия, лежащие около южного полюса мира, являются невосходящими.

Для наблюдателя на экваторе все звезды восходят и заходят перпендикулярно плоскости горизонта. Каждая звезда здесь проходит над горизонтом ровно половину своего пути. Северный полюс мира для него совпадает с точкой севера, а южный полюс мира – с точкой юга. Ось мира расположена в плоскости горизонта.

Высота светил в кульминации. Полюс мира при кажущемся вращении неба, отражающем вращение земли вокруг оси, занимает неизменное положение над горизонтом на данной широте. Звезды за сутки описывают над горизонтом вокруг оси мира круги, параллельные небесному экватору. При этом каждое светило за сутки дважды пересекает небесный меридиан.

Явления прохождения светил через небесный меридиан называются кульминациями. В верхней кульминации высота светила максимальна, в нижней кульминации - минимальна. Промежуток времени между кульминациями равен половине суток.

У не заходящего на данной широте j светила М видны обе кульминации, у звезд, которые восходят и заходят, нижняя кульминация происходит под горизонтом, ниже точки севера. У светила М 4 , находящегося далеко к югу от небесного экватора, обе кульминации могут быть невидимы.

Момент верхней кульминации центра Солнца называется истинным полднем, а момент нижней кульминации – истинной полночью.

Найдем зависимость между высотой h светила М в верхней кульминации, его склонением d и широтой местности j. ZZ / - отвесная линия, РР / - ось мира, QQ / - проекция небесного экватора, NS – линия горизонта на плоскость небесного меридиана (PZSP / N).

Высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места, т. е. h p = j. Следовательно, угол между полуденной линией NS и осью мира РР / равен широте местности j, т.е. ÐPON=h p = j. Очевидно, что наклон плоскости небесного экватора к горизонту, измеряемый ÐQOS, будет равен 90 0 - j, так как ÐQOZ=ÐPON как углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Тогда звезда М со склонением d, кульминирующая к югу от зенита, имеет в верхней кульминации высоту

h=90 о - j + d.

Из этой формулы видно, что географическую широту можно определить, измеряя высоту любого светила с известным склонением d в верхней кульминации. При этом следует учитывать, что если светило в момент кульминации находится к югу от экватора, то его склонение отрицательно.

Широтой называется угол, образованный отвесной линией, проходящей через заданную точку на поверхности Земли, и плоскостью экватора (на рис. 3 для точки М угол МОС).

В какой бы точке на земном шаре ни находился наблюдатель, его сила тяжести всегда будет направлена к центру Земли. Такое направление называется отвесным, или вертикальным.

Широта измеряется дугой меридиана от экватора до параллели данной точки в пределах от 0 до 90° и обозначается буквой ф. Таким образом, географическая параллель eabq является геометрическим местом точек, имеющих одну и ту же широту.

В зависимости от того, в каком полушарии находится точка, широте присваивают наименование северная (N) или южная (S).

Долготой называется двугранный угол между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки (на рис. 3 для точки М угол АОС) . Долгота измеряется меньшей из дуг экватора между начальным меридианом и меридианом данной точки в пределах от 0 до 180° и обозначается буквой л. Таким образом, географический меридиан PN MCPs является геометрическим местом точек, имеющих одну и ту же долготу.

В зависимости от того, в каком полушарии находится точка, долгота называется восточной (O st) или западной (W).

Разность широт и разность долгот

Рис. 4

Величина изменения долготы Aл, получающаяся при переходе судна из пункта отхода M1 в пункт прихода С2, называется разностью долгот (РД). РД измеряется меньшей дугой экватора между меридианами пункта отхода и пункта прихода МСN (см. рис. 4). Если при переходе судна восточная долгота увеличивается или западная уменьшается, то РД считается сделанной к O st , а если восточная долгота уменьшается или западная увеличивается, то - к W. Для определения РШ и РД пользуются формулами:

РШ = φ1 - φ2; (1)

РД = λ1 - λ2 (2)

Где φ1 - широта пункта отхода;

φ2 - широта пункта прихода;

λ1 - долгота пункта отхода;

λ2 - долгота пункта прихода.

При этом северные широты и восточные долготы считаются положительными и им приписывается знак плюс, а южные широты и западные долготы - отрицательными и им приписывается знак минус. При решении задач по формулам (1) и (2) в случае положительных результатов РШ она будет сделана к N, а РД - к O st (см. пример 1), а в случае отрицательных результатов РШ она будет к S, а РД - к W (см. пример 2). При получении результата РД более 180° с отрицательным знаком нужно прибавить 360° (см. пример 3), а если результат РД больше 180° с положительным знаком, надо вычесть 360° (см. пример 4).

Пример 1. Известны: φ1 = 62°49" N; λ1 = 34°49" O st ; φ2 = 72°50"N; λ2 = 80°56" O st .

Найти РШ и РД.

Решение.

Найти РШ и РД.

Географическая широта и долгота нанесены на карту мира. С их помощью легко определить расположение объекта.

Географическая карта мира — это уменьшенная проекция земной поверхности на плоскости. На ней нанесены континенты, острова, океаны, моря, реки, а также страны, большие города и другие объекты.

• На географической карте нанесена координатная сетка.
• На ней можно увидеть наглядно информацию о материках, морях и океанах, и карта позволяет создать образ рельефа мира.
• При помощи географической карты можно рассчитать расстояние между городами и странами. Также удобно искать месторасположение объектов суши и мирового океана.

Форма Земли похожа на сферу. Если нужно определить точку на поверхности этой сферы, то можно воспользоваться глобусом, который является нашей планетой в миниатюре. Но существует самый распространенный способ поиска точки на Земле — это географические координаты — широта и долгота. Измеряются эти параллели в градусах.

Географическая карта мира с широтой и долготой — фото:

Параллели, которые проведены вдоль и поперек всей карты — это широта и долгота. С их помощью можно быстро и легко отыскать любую точку мира.

Географическая карта полушарий удобна для восприятия. На одной полусфере (восточной) изображена Африка, Евразия и Австралия. На другой — западной полусфере — Северная и Южная Америка.

Изучением широты и долготы занимались еще наши предки. Уже тогда были карты мира, не похожие на современные, но с их помощью тоже можно определить, где находится и какой объект. Простое объяснение, что такое географическая широта и долгота объекта на карте:

Широта — это координатное значение в системе сферических чисел, которая определяет точку на поверхности нашей планеты относительно экватора.

• Если объекты находятся в северном полушарии, то географическую широту называют положительной, если в южном — отрицательной.
• Южная широта — объект движется от экватора по направлению к Северному полюсу.
• Северная широта — объект движется по направлению к Южному полюсу от экватора.
• На карте широты — это линии, параллельные друг другу. Расстояние между этими линиями измеряется в градусах, минутах, секундах. Один градус — 60 минут, а одна минута — 60 секунд.
• Экватор — нулевая широта.

Долгота — это координатная величина, которая определяет нахождение объекта относительно нулевого меридиана.

• Такая координата позволяет узнать местоположение объекта относительно запада и востока.
• Линии долготы — это меридианы. Они расположены перпендикулярно экватору.
• Нулевая точка отсчета долготы в географии — это Гринвичская лаборатория, которая находится на востоке Лондона. Эту линию долготы принято называть Гринвичский меридиан.
• Объекты, которые находятся на востоке от Гринвичского меридиана — это область восточной долготы, а на западе — область западной долготы.
• Показатели восточной долготы считаются положительными, а показатели западной — отрицательными.

С помощью меридиана определяется такое направление, как север-юг, и наоборот.

Широта на географической карте отсчитывается от экватора — это ноль градусов. На полюсах — 90 градусов географической широты.

От каких точек, какого меридиана отсчитывается географическая долгота?

Долгота на географической карте отсчитывается от Гринвича. Начальный меридиан равен 0°. Чем дальше от Гринвича располагается объект, тем больше его долгота.

Чтобы определить местонахождение объекта, нужно узнать его географическую широту и долготу. Как говорилось выше, широта показывает расстояние от экватора до заданного объекта, а долгота — расстояние от Гринвича до необходимого объекта или точки.

Как измерять, узнать географическую широту и долготу на карте мира? Каждая параллель широты обозначена конкретной цифрой — градусом.

Меридианы тоже обозначаются градусами.

Любая точка будет находится либо на пересечении меридиана и параллели, либо на пересечении промежуточных показателей. Поэтому ее координаты обозначаются конкретными показателями широты и долготы. Например, Санкт-Петербург находится по таким координатам: 60° северной широты и 30° восточной долготы.

Как говорилось выше, широта — это параллели. Чтобы ее определить нужно провести линию, параллельную экватору или близлежащей параллели.

• Если объект находится на самой параллели, то определить его местонахождение просто (было описано выше).
• Если объект находится между параллелями, тогда его широта определяется по ближайшей параллели от экватора.
• Например, Москва находится севернее 50-й параллели. По меридиану отмеряется расстояние до этого объекта и оно равно 6°, значит, у Москвы географическая широта равна 56°.

Наглядный пример определения географических координат широты на карте мира можно найти в нижеследующем видео:

Видео: Географическая широта и географическая долгота. Географические координаты

Чтобы определить географическую долготу, нужно определить меридиан, на котором расположена точка, или его промежуточное значение.

• Например, Санкт-Петербург расположен на меридиане, значение которого равно 30°.
• Но, что делать, если объект расположен между меридианами? Как определить его долготу?
• Например, Москва расположена восточнее 30° восточной долготы.
• Теперь прибавьте количество градусов по параллели до данного меридиана. Получается 8° — значит географическая долгота Москвы равна 38° восточной долготы.

Еще один пример определения географических координат долготы и широты на карте мира в видео:

Видео: Определение широты и долготы

На любой карте указаны все параллели и меридианы. Какое максимальное значение имеет географическая широта и долгота? Наибольшее значение географической широты — 90°, а долготы — 180°. Самое маленькое значение широты — 0° (экватор), и самое маленькое значение долготы тоже 0° (Гринвич).

Географическая широта и долгота полюсов и экватора: чему равна?

Географическая широта точек земного экватора составляет 0°, Северного полюса +90°, Южного -90°. Долгота полюсов не определяется, так как эти объекты находятся на всех меридианах сразу.

Определять географические координаты по картам в режиме реального времени может понадобится школьникам при выполнении контрольной работы или на экзамене.

• Это удобно, быстро и просто. Определение географических координат широты и долготы на Яндекс и Google карте онлайн можно произвести на разных сервисах в интернете.
• Например, достаточно ввести название объекта, города или страны, и кликнуть по нему на карте. Моментально появятся географические координаты этого объекта.
• Кроме этого ресурс покажет адрес определяемой точки.

Режим онлайн удобен тем, что можно узнать необходимую информацию здесь и сейчас.

Если вы не знаете точный адрес объекта, но вам известны его географические координаты, то его местонахождение легко найти на картах Гугл или Яндекс. Как найти по координатам место на Яндекс и Google карте? Выполните следующие действия:

• Зайдите, например, в карту Гугл .
• Введите значение географических координат в поисковое окно. Допускается вводить градусы, минуты и секунды (например 41°24’12.2″N 2°10’26.5″E), градусы и десятичные минуты (41 24.2028, 2 10.4418), десятичные градусы: (41.40338, 2.17403).
• Нажмите «Поиск», и перед вами откроется искомый объект на карте.

Результат появится моментально, а сам объект будет помечен на карте «красной каплей».

Найти спутниковые карты с координатами широты и долготы просто. Нужно только в поисковое окно Яндекса или Гугла ввести ключевые слова, и сервис моментально выдаст то, что нужно.

Например, «Спутниковые карты с координатами широты и долготы». Откроется множество сайтов с предоставлением подобного сервиса. Выбирайте любой, кликайте по нужному объекту и определяйте координаты.

Интернет нам дает большие возможности. Если раньше для определения долготы и широты нужно было использовать только бумажную карту, то сейчас достаточно иметь гаджет с подключением к сети.

Видео: Географические координаты и определение координат

Определить местоположение точки на планете Земля, как и на любой другой планете сферической формы, возможно с помощью географических координат – широты и долготы. Пересечения под прямым углом кругов и дуг создают соответствующую сетку, что позволяет однозначно определить координаты. Наглядный пример – обыкновенный школьный глобус, разлинованный горизонтальными кругами и вертикальными дугами. О том, как пользоваться глобусом будет рассказано ниже.

Данная система измеряется в градусах (градус угла). Угол рассчитывается строго от центра сферы до точки на поверхности. Относительно оси, градус угла широты рассчитывается по вертикали, долготы – по горизонтали. Для вычисления точных координат существуют специальные формулы, где не редко встречается еще одна величина – высота, которая служит в основном для представления трехмерного пространства и позволяет производить вычисления для определения положения точки относительно уровня моря.

Широта и долгота – термины и определения

Земная сфера разделена воображаемой горизонтальной линией на две равные части света – северное и южное полушария – на положительный и отрицательный полюса соответственно. Так введены определения северной и южной широт. Широта представляется в виде параллельных относительно экватора кругов, называемых параллелями. Сам экватор со значением 0 градусов выступает отправной точкой для измерений. Чем ближе параллель к верхнему или нижнему полюсу, тем меньше ее диаметр и тем выше или ниже угловой градус. Например, город Москва расположен на 55-м градусе северной широты, что определяет местонахождение столицы как приблизительно равноудаленное и от экватора, и от северного полюса.

Меридиан – так называется долгота, представляемая в виде вертикальной дуги строго перпендикулярной кругам параллели. Сфера разделена на 360 меридианов. Точкой отсчета является нулевой меридиан (0 градусов), дуги которого проходят по вертикали через точки северного и южного полюсов и распространяются в восточном и западном направлениях. Таким образом определяется угол долготы от 0 до 180 градусов, вычисляемый значениями от центра до крайних точек к востоку или югу.

В отличие от широты, точкой отсчета которой служит экваториальная линия, любой меридиан может быть нулевым. Но для удобства, а именно удобства отсчета времени, определили гринвичский меридиан.

Географические координаты – место и время

Широта и долгота позволяют назначать тому или иному месту на планете точный географический адрес, измеряемый градусами. Градусы, в свою очередь, делятся на меньшие величины, такие как минуты и секунды. Каждый градус дробится на 60 частей (минут), а минута – на 60 секунд. На примере Москвы запись выглядит так: 55° 45′ 7″ N, 37° 36′ 56″ E или 55 градусов, 45 минут, 7 секунд северной широты и 37 градусов, 36 минут, 56 секунд южной долготы.

Интервал между меридианами составляет 15 градусов и около 111 км по линии экватора – такое расстояние Земля, вращаясь, проходит за один час. Для полного оборота, составляющего сутки, потребуется 24 часа.

Используем глобус

Модель Земли точно передана на глобусе с реалистичной прорисовкой всех материков, морей и океанов. В качестве вспомогательных линий проведены на карте глобуса параллели и меридианы. Практически любой глобус имеет в своей конструкции серпообразную меридиану, которая устанавливается на основании и служит вспомогательным мерилом.

Меридианная дуга оснащена специальной градусной шкалой, по которой определяется широта. Долготу можно узнать посредством еще одной шкалы – обруча, горизонтально установленного на уровне экватора. Отметив пальцем искомое место и вращая глобус вокруг своей оси к вспомогательной дуге, фиксируем значение широты (в зависимости от местонахождения объекта она окажется либо северной, либо южной). Затем отмечаем данные шкалы экватора в месте ее пересечения с меридианной дугой и определяем долготу. Узнать – восточная это или южная долгота, можно только относительно нулевого меридиана.

Географические координаты состоят из двух составляющих: широты и долготы, угловых величин, используя которые каждый человек может определить месторасположение любого объекта на карте мира. Изучением широты и долготы земного шара занимались еще в древние времена.

Понятие географической широты

Широта представляет собой географическую координату в числе систем сферических координат, которая определяет точки, расположенные на поверхности Земли относительно экватора. Географическую широту объектов, которые расположены в северном полушарии считают положительной, в южном полушарии – отрицательной.

В географии существует понятие южных и северных широт. Определить какая широта является южной, а какая северной просто: если точка двигается от экватора в сторону Северного полюса, она попадает в зону северных широт.

Широты на карте изображают линиями, идущими параллельно экватору и друг другу, отсюда и название этих линий – параллели. Расстояние между параллелями измеряется не в километрах, а в градусах, в минутах и секундах.

Каждый градус состоит из 60 минут, 1 минута – из 60 секунд. Экватор является нулевой широтой, Северный и Южный полюс расположен на 90 градусе северной и 90 градусе южной широты соответственно.

Один градус географической долготы равен 1/360 длины экватора.

Понятие географической долготы

Долгота – это координата в системе географических координат, которая определяет месторасположение точки относительно нулевого меридиана. Благодаря долготе мы можем узнать положение предмета относительно запада и востока.

В географической науке нулевой точкой отсчета географической долготы принято считать Гринвичскую лабораторию, которая расположена на востоке Лондона (Гринвичский меридиан).

Линии, которые определяют долготу, называются меридианами. Все меридианы пролегают перпендикулярно линии экватора. Все меридианы пересекаются в двух точках – на Северном и Южном полюсе.

Территории, которые расположены на востоке от Гринвичского меридиана называются областью восточных долгот, территории в западном направлении – область западных долгот.

ольшинство материков находится в области восточных долгот, исключением являются только два континента – Южная и Северная Америка. Точки, которые располагаются на меридианах, имеют одинаковую долготу, но разную широту.

1/ 180 часть меридиана является одним градусом широты. Средняя длина одного градуса широты становит примерно 111 км. Показатели восточной долготы считают положительными, показатели западной долготы – отрицательными.