Градусная сетка: параллели, экватор, меридианы, начальный меридиан. &14

В IV в. до н. э. величайший мыслитель древности Аристотель доказал, что наша планета имеет форму, очень близкую к форме шара.

Примерно в то же время, наблюдая во время путешествий в различных местах видимое движение звезд и Солнца, древние ученые установили для ориентировки на земной поверхности определенные условные линии.

Отправимся в мысленное путешествие по поверхности Земли. Положение над горизонтом воображаемой оси мира, вокруг которой происходит суточное вращение небесного свода, будет для нас все время меняться. В соответствии с этим будет меняться и картина движения звездного неба.

Поехав на север, мы увидим, что звезды в южной части неба поднимаются каждую ночь на меньшую высоту. А звезды в северной части - в нижней кульминации - имеют большую высоту. Двигаясь достаточно долго, мы попадем на Северный полюс. Здесь вообще ни одна звезда не поднимается и не опускается. Нам будет казаться, что все небо медленно кружится параллельно горизонту.

Древние путешественники не знали, что видимое движение звезд является отражением вращения Земли. И они не бывали на полюсе. Но им необходимо было иметь ориентир на земной поверхности. И они выбрали для этой цели легко определяемую по звездам линию север - юг. Эта линия получила название меридиана.

Меридианы можно проводить через любые точки на поверхности Земли. Множество меридианов образует систему воображаемых линий, соединяющих Северный и Южный полюсы Земли, которые удобно использовать для определения местоположения.

Примем один из меридианов на начальный. Положение любого другого меридиана в этом случае будет известно, если указано направление отсчета и задан двугранный угол между искомым меридианом и начальным.

В настоящее время по международному соглашению условились считать начальным тот меридиан, который проходит через одну из старейших в мире астрономических обсерваторий - Гринвичскую обсерваторию, расположенную на окраине Лондона. Угол, образованный каким-либо меридианом с начальным, называют долготой. Долгота, например, меридиана Москвы 37° к востоку от Гринвича.

Чтобы отличить друг от друга точки, лежащие на одном и том же меридиане, пришлось ввести вторую географическую координату - широту. Широтой называют угол, который проведенная в данном месте поверхности Земли отвесная линия образует с плоскостью экватора.

Термины долгота и широта дошли до нас от древних мореходов, которые описывали длину и ширину Средиземного моря. Та координата, которая соответствовала измерениям длины Средиземного моря, стала долготой, а та, которая соответствовала ширине, стала современной широтой.

Нахождение широты, как и определение направления меридиана, тесно связано с движением звезд. Уже древние астрономы доказали, что высота полюса мира над горизонтом в точности равна широте места.

Предположим, что Земля имеет форму правильного шара, и рассечем ее по одному из меридианов, как на рисунке. Пусть на Северном полюсе стоит человек, изображенный на рисунке в виде светлой фигуры. Для него направление вверх, т. е. направление отвесной линии, совпадает с осью мира. Полюс мира находится у него прямо над головой. Высота полюса мира равна здесь 90 .

Так как видимое вращение звезд вокруг оси мира является отражением реального вращения Земли, то в любой точке Земли, как мы уже знаем, направление оси мира остается параллельным направлению оси вращения Земли. Направление же отвесной линии при переходе из точки в точку меняется.

Возьмем, например, другого человека (на рисунке - темная фигура). Направление оси мира у него осталось таким же, как и у первого. А направление отвесной линии изменилось. Поэтому высота полюса мира над горизонтом здесь не 90°, а значительно меньше.

Из простых геометрических соображений ясно, что высота полюса мира над горизонтом (на рисунке угол ft) действительно равна широте (угол ф).

Линия, соединяющая точки с одинаковыми широтами, получила название параллели.

Меридианы и параллели образуют так называемую систему географических координат. Каждая точка на земной поверхности имеет вполне определенную долготу и широту. И наоборот, если известна широта и долгота, то можно построить одну параллель и один меридиан, в пересечении которых получится одна единственная точка.

Понимание особенностей суточного движения звезд и введение системы географических координат позволили осуществить первое определение радиуса Земли. Оно было выполнено во второй половине III в. до н. э. известным математиком и географом Эратосфеном.

Принцип этого определения заключается в следующем. Пусть удалось измерить разность широт двух точек, лежащих на одном меридиане (см. рис.). Тем самым нам стал известен угол Дф с вершиной в центре Земли, который соответствует дуге меридиана L на поверхности Земли. Если теперь удастся измерить также и дугу L, то мы получим сектор с известной длиной дуги и соответствующим ей центральным углом. На рисунке этот сектор показан отдельно. Путем несложных вычислений можно получить величину радиуса этого сектора, который и является радиусом Земли.

Эратосфен, грек по национальности, жил в богатом египетском городе Александрии. К югу от Александрии находился другой город - Сиена, который в наши дни называется Асуаном и где, как известно, с помощью Советского Союза сооружена знаменитая высотная плотина. Эратосфен знал, что Сиена обладает интересной особенностью. В полдень одного из июньских дней Солнце над Сиеной бывает настолько высоко, что его отражение видно на дне даже очень глубоких колодцев. Отсюда Эратосфен заключил, что высота Солнца в Сиене в этот день равна точно 90°. Кроме того, раз Сиена лежит строго к югу от Александрии, то они находятся на одном меридиане.

Для необычного измерения Эратосфен решил воспользоваться скафисом - чашеобразными солнечными часами со штырьком и делениями внутри них. Установленные вертикально, эти солнечные часы по тени от штырька дают возможность измерить высоту Солнца над горизонтом. И в полдень того самого дня, когда Солнце над Сиеной поднялось настолько высоко, что все предметы перестали отбрасывать тени. Эратосфен измерил его высоту на городской площади Александрии. Высота Солнца в Александрии, по измерениям Эратосфена, оказалась равной 82° 48". Стало быть, разность широт Александрии и Сиены составляет 90° 00" - 82° 48" = 7° 12".

Оставалось измерить расстояние между ними. Но как это сделать? Как измерить на поверхности Земли расстояние, равное в современных единицах примерно 800 км?

Трудности подобного предприятия были тогда буквально неисчислимы.

Действительно, как изготовить такую гигантскую линейку, с помощью которой можно было бы произвести измерения? Как сделать, чтобы на протяжении 800 км эта линейка укладывалась строго по меридиану, без всяких перекосов?

Необходимые данные о расстоянии между городами пришлось взять из рассказов купцов, водивших торговые караваны из Александрии в Сиену. Купцы говорили, что расстояние между ними составляет примерно 5000 греческих стадиев. Эратосфен принял это значение за истинное и, использовав его, вычислил величину радиуса Земли.

Если сравнить полученную Эратосфеном величину с современными данными, то получится, что он ошибся относительно немного - всего только на 100 км.

Так, с III в. до н. э., со времени Эратосфена, переплелись пути астрономии и геодезии - другой древней науки, изучающей форму и размеры как всей Земли в целом, так и отдельных ее частей.

Методы астрономических определений широт развивались и совершенствовались. Это было особенно важно, в частности, именно в связи с необходимостью более тщательного определения размера Земли. Ибо, начиная с того же Эратосфена, было уяснено, что задача определения размера Земли распадается на две части: астрономическую, т. е. определение разности широт, и геодезическую, т. е. определение длины дуги меридиана. Эратосфен сумел решить астрономическую часть задачи, и принципиально тем же путем шли многочисленные его последователи.

Мы еще будем иметь случай рассказать о более точных измерениях размера Земли, а пока, освоившись с определением широт, займемся делом значительно более сложным - определением географических долгот.

Вспоминаем: Что называется экватором? Чему равна длина земного экватора? Какие точки на Земле называют географическими полюсами?

Ключевые слова : экватор, параллели, меридианы, начальный меридиан, полушарие, градусная сетка, географическое положение.

1. Параллели. Вы уже вспомнили, что э к в а т о р - это линия, условно проведенная на земной поверхности на одинаковом расстоянии от полюсов. Он делит земной шар на Северное и Южное полушария (рис.42).

Рис. 42. Полушария Земли.Что разделяет Западное и Восточное, Северное и Южное полушария?

Параллели - это линии, условно проведенные на поверхности Земли параллельно экватору. Слово "параллель" указывает на положение этой линии относительно экватора: все точки одной параллели находятся на одинаковом расстоянии от экватора. Как можно видеть на глобусе по форме параллели - окружности, их длина уменьшается от экватора к полюсам. Самая большая параллель – экватор. Параллель можно провести через любую точку земной поверхности. Каждая параллель направлена с запада на восток (рис.43).

Рис. 43. Параллели. Рис. 44. Меридианы.

Меридианы. Кратчайшие линии, условно проведенные на поверхности Земли от одного полюса к другому, называются меридианами (рис. 44). Направление меридиана в любой точке земной поверхности наиболее просто определяется через направление тени от предметов в полдень. Поэтому меридиан еще называют полуденной линией (рис. 46). В переводе с латинского на русский язык слово "меридиан" и означает "полуденная линия".

Рис 46. Линия меридиана совпадает с направлением тени от предметов в полдень.

Меридианы указывают точное направление с севера на юг. В каждой точке меридиан перпендикулярен параллели, отчего они между собой образуют прямой угол (90°). Поэтому, если вы станете лицом к северу, т. е. в направлении меридиана, и разведете в стороны руки, они укажут направление параллели.

Как и параллель, меридиан можно провести через любую точку земной поверхности.

Один из меридианов условно принято считать начальным, или нулевым. По международному соглашению 1884 года начальным считается Гринвичский меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию в Лондоне. Начальный меридиан разделяет земной шар на два полушария - Западное и Восточное (рис. 42).

3. Градусная сетка. На глобусе и картах меридианы и параллели проводят через одинаковое число градусов. Например, через 10 0 или 15 0 . (Найдите эти обозначения на глобусе и карте). Пересекаясь, параллели и меридианы образуют на глобусе и картах градусную сетку (рис. 45).

Рис. 45. Градусная сетка.

* На глобусе параллели и меридианы пересекаются под прямым углом. Когда эти углы на карте больше или меньше прямого, то это свидетельствует об искажениях углов и направлений, а значит, и формы объектов. На глобусе все меридианы имеют одинаковую длину, а длина параллелей уменьшается от экватора к полюсам, что отвечает действительности. Нарушение этого на карте свидетельствует об искажении расстояний, а следовательно, и площадей.

1. Что называется параллелью? Меридианом? Градусной сеткой? 2. На какие полушария разделяет земной шар экватор и начальный меридиан? В каких полушариях расположена ваша местность?

3* Перепишите таблицу 2 в тетрадь и заполните ее (вместо вопроса запишите ответ).

Таблица 2.

Градусная сетка

Практическая работа.

1.Найдите на глобусе или на карте полушарий любой меридиан и определите, какие материки и океаны он пересекает с юга на север. 2. Покажите любую параллель и определите, какие материки и океаны она пересекает с запада на восток.

ШИРОТЫ И МЕРИДИАНЫ

Практически все знакомы с "таинственными линиями" на картах и глобусах, представляющих широту (параллели) и долготу (меридианы). Они формируют сетчатую систему координат, с помощью которой любое место на Земле может быть точно определено - и нет в этом ничего таинственного или трудного. Широта и долгота - это координаты, определяющие положение точек на поверхности Земли.

Два места на Земле определяются её вращением вокруг собственной оси - это Северный и Южный полюса. На глобусах осью является стержень. Северный полюс находится в середине Северного Ледовитого океана, который покрыт морским льдом, и исследователи в былые времена достигли этого полюса на санях с собаками (официально считается, что Северный полюс открыл в 1909 году американец Роберт Пери).

Однако, так как лёд медленно перемещается, Северный полюс является не фактическим, а математический объектом. У Южного полюса, с другой стороны планеты, есть постоянное физическое местоположение на континенте Антарктида, который был также открыт сухопутными исследователями (норвежская экспедиция под руководством Руаля Амундсена в 1911 году). Сегодня оба полюса легко можно достигнуть самолётом.

На полпути между полюсами на "талии" Земли расположен большой круг, который на глобусе представлен в виде шва: место соединения северного и южного полушарий; этот круг называется - экватор. Он является кругом широты с нулевым значением (0°).

Параллельно экватору выше и ниже него расположены другие круги - это другие широты Земли. Каждая широта имеет цифровое значение, и шкала этих значений измеряется не в километрах, а в градусах к северу и к югу от экватора до полюсов. Полюса имеют значения: Северный +90°, а Южный -90°.

Широты расположенные выше экватора называют северной широтой, а ниже экватора - южной широтой. Линии широты иногда называют параллелями, так как они идут параллельно Экватору. Если параллели измерить в километрах, то длины разных параллелей будут различны — они увеличиваются при приближении к экватору и уменьшаются к полюсам.

Все точки одной параллели имеют одну широту, но различную долготу (описание долготы чуть ниже). Расстояние между двумя параллелями, которые отличаются на 1° равно 111,11 км. На глобусе, а также на многих картах, расстояние (интервал) от широты до другой широты обычно равно 15° (это, примерно 1 666 км). На рисунке №1 интервал равен 10° (это, примерно 1 111 км). Экватор — это самая длинная параллель, его длина - 40 075,7 км.

Однако, чтобы точно определить какое-либо место на земном шаре, недостаточно знать его положение относительно севера и юга, также надо знать значение относительно — запада и востока. Для этого служат линии долготы. Поскольку, не существует ни западного, ни восточного полюсов, то было решено, что линия нулевой долготы проходит через Гринвичскую лабораторию, находящуюся в Англии на восточной окраине Лондона.

Линии долготы называются меридианами (рисунок №2). Все они пролегают перпендикулярно экватору и пересекаются друг с другом в двух точках на Северном и Южном полюсах. К востоку от нулевого меридиана находится область восточных долгот, к западу — западных. Восточные долготы принято считать положительными, западные долготы — отрицательными.

Меридиан проходящий через Гринвич - называют нулевым меридианом (или иногда Гринвичский меридиан). Долгота измеряется в градусах. Встреча восточных и западных линий долготы происходит в Тихом океане на линии перемены дат. Все линии долготы пересекаются на полюсах, и в этих местах долготы нет. Один градус долготы не означает какого-то фиксированного расстояния: на экваторе разность долготы в 1 градус равно 111,11 км, а ближе к полюсам устремляется к нулю.

Длины всех меридианов от полюса до полюса равны - 20 003,93 км. Все точки одного меридиана имеют одинаковую долготу, но разную широту. На глобусе, а также на многих картах, расстояние (интервал) от долготы до другой долготы обычно равно 15°.

Вопросы перед параграфом

1. Из каких линий состоит градусная сеть глобуса?

Из меридианов и параллелей.

2. Какую форму и какие направления имеют параллели и меридианы на глобусе?

Через Северный и Южный географические полюсы проходят все земные меридианы. На глобусе линии меридианов представляют собой полуокружности одинаковой длины. Перпендикулярно меридианам проводятся параллели – окружности, все точки которых равноудалены от географического полюса. Длины параллелей уменьшаются по мере удаления от экватора к полюсам.

3. Через какие две точки на поверхности Земли проходят все меридианы?

Все меридианы на поверхности земли проходят через точки северного и южного полюсов.

Вопросы и задания

1. В каких полушариях расположена Россия?

Россия расположена полностью в Северном полушарии, бо́льшая часть территории России располагается в Восточном полушарии, однако восточная часть Чукотского автономного округа располагается в Западном полушарии.

2. По глобусу определите географические координаты высочайшей вершины мира – горы Эверест (Джомолунгма).

Эверест считается самой высокой (большой) вершиной всего мира, гора размещена на территории Китая и Непала, её географические данные 27° 59’ 16" (27° 59’ 27) северной широты, 86° 55’ 31" (86° 55’ 51) восточной долготы. Высота этого рельефа составляет 8848,43 метров (над морем). Имеет холодный климат, сильные ветра 200 км в час и низкую температуру -60 °C.

3. Какая параллель, кратная 10, пересекает три материка: Африку, Евразию и Южную Америку?

Десятая параллель северной широты проходит по африканскому континенту через одиннадцать стран - Гвинея, Кот-д Ивуар, Гана, Того, Бенин, Нигерия, Камерун, Чад, Судан, Эфиопия и Сомали.

Евразия соприкасается с десятой параллелью тремя странами Индией, Таиландом, а также Вьетнамом.

Территория Колумбии и Венесуэлы встречаются с этой параллелью в Южной Америке.

4. Какие меридианы, кратные 10, пересекают два материка: Северную и Южную Америку?

Эти два материка пересекает 60, 70 и 80 меридианы западной долготы.

60 меридиан проходит через такие страны как Канада, Венесуэла, Гайана, Бразилия, Боливия, Парагвай и Аргентина.

70 долгота пролегает по территории Северной Америки через Канаду и США и далее через Южную Америку по Венесуэле, Колумбии, Бразилии, Перу, Чили и Аргентине.

80 меридиан - через четыре страны - Канаду, США, Эквадор и Перу.

5. От какой точки поверхности Земли можно начать движение только в южном направлении?

Северный полюс находится на верхней точке земной оси, куда сходятся все меридианы и параллели сужаются до полного отсутствия радиуса. Там отсутствует вращение, определяющее западную и восточную сторону горизонта. Никакого северного направления также нет, ведь дальше уже некуда. Остается дорога только на юг, в какую бы сторону не направился путешественник, забравшийся на самую макушку планеты.

6. Как обозначают географическую широту точек. Через сколько градусов проведены параллели?

Географической широтой точки поверхности Земли называют величину отрезка меридиана между данной точкой и экватором, выраженную в градусной мере. Географические широты отчитываются от экватора, все точки, лежащие на экваторе, имеют одну и ту же географическую широту – 0гр. ш. Все точки, лежащие в Северном полушарии, имеют северную широту (с.ш.) от 0 до 90градусов, а точки, лежащие в Южном полушарии, имеют южную широту (ю.ш.) от 0 до 90 гр. Обычно на глобусе проводят параллели, кратные 10, 15 или 20 градусов.

7. Как обозначают географическую долготу точек. Через сколько градусов проведены меридианы?

Долгота географических точек обозначается на карте с помощью меридианных линий, или просто меридианов. Все точки, расположенные на востоке от Гринвичского (начального) меридиана, имеют восточную долготу (в.д.) от 0 до 180 градусов, а точки, находящиеся на западе от Гринвича, - западную долготу (з.д.) от 0 до 180 градусов. Обычно на глобусе меридианы, как и параллели проводят через 10, 15 или 20 градусов.

В виде каких линий проведены меридианы и параллели на глобусе?

1. Линии меридианов и параллелей на различных картах. На карте мира, составленной путем совмещения полосок глобуса вдоль экватора, меридианы представляют собой равные по размеру прямые линии. Параллели, проведенные перпендикулярно к ним, тоже прямые линии. Их длина от экватора к полюсам не укорачивается, как на глобусе, а остается одинаковой. (О чем это говорит?)
Экватор и средний меридиан каждого полушария на карте полушарий изображены прямыми линиями. Другие меридианы и параллели - кривые линии разной длины. От среднего меридиана к краям длина меридианов увеличивается. (О чем это говорит?)
На карте Казахстана параллели изображены в виде дуг окружностей. Меридианы представлены приближающимися к верхней части карты прямыми линиями.
У рамки карты обозначена долгота и широта. На карте полушарий долгота показана в точках пересечения меридианов с экватором.
Меридианы и параллели на глобусе и картах проводят через одинаковое число градусов (определите, через сколько градусов они показаны на глобусе, карте полушарий и карте Казахстана). Поэтому сетки, образованные от изменения линий меридианов и параллелей, называют градусными сетками.

2. С помощью линий меридианов и параллелей очень легко определить на карте географические координаты. Для этого сначала нужно выяснить, между какими параллелями широты и меридианами долготы располагается искомая точка. Например, точка находится между 40° и 45° северной широты, 70° и 75° восточной долготы (рис. 32). Чтобы точнее определить широту на карте, с помощью линейки измеряем расстояние (АВ) между двумя параллелями, а также расстояние между нижней параллелью и точкой Н (АН). На карте отрезок АВ равен 5°.

Рис. 32. Определение точки координат.

К расстоянию АН в градусах прибавляем 40°. Если вместо АН мы измерили бы ВН и это расстояние в градусах отнимем от 45°, то все равно получится один и тот же результат.
Долготу на карте определяют этим же методом. Измеряют отрезки СД и СН линейкой.

К полученной величине в градусах прибавим 70° и получим дол­готу точки Н. Так же, как и при определении линии широты, вместо отрезка СН можно измерить отрезок ДН. Затем от 75° отнимаем полученную величину.

Рис. 33. Части градусных сеток на различных картах.

1. По рисунку 33 определите, к каким картам относится каждая градусная сетка?

2. Найдите на карте полушарий точку, обозначающуюся только одной из координат.

3. По карте Казахстана определите приблизительно географические координаты вашей местности.