Кожне місце на землі може бути ідентифікована глобальною системою координат широти та довготи. Знаючи ці параметри, легко знайти будь-яке місце на планеті. В цьому ось уже кілька століть поспіль допомагає людям система координат.
Історичні передумови виникнення географічних координат
Коли люди стали подорожувати на великі відстані по пустелях і морями, їм потрібен був спосіб зафіксувати своє становище і знати, в якому напрямку рухатися, щоб не заблукати. Перш ніж з’явилися широта і довгота на карті, фінікійці (600 р. до н. е..) і полінезія (400 р. н. е..) використовували зоряне небо для обчислення широти.
Протягом століть були розроблені досить складні пристрої, такі як квадрант, астролябія, гномон та арабська камаль. Всі вони використовувалися для вимірювання висоти сонця і зірок над горизонтом і тим самим вимірювання широти. І якщо гномон — це всього лише вертикальна палиця, яка кидає тінь від сонця, то камаль – дуже своєрідне пристосування.
Він складався з прямокутної дерев’яної дощечки розміром 5,1 на 2,5 см, до якої через отвір в середині була прикріплена мотузка з кількома однаково розташованими вузлами.
Цими інструментами визначали широту навіть після винаходу магнітного компаса, до того часу, поки не винайшли надійний метод визначення широти і довготи на карті.
Навігатори протягом сотень років не мали точного уявлення про розташування з-за відсутності поняття значення довготи. У світі не існувало пристрою точного часу, такого як хронометр, тому розрахунок довготи був просто неможливим. Не дивно, що рання навігація була проблематичною і часто призводила до корабельних аварій.
Без сумніву, піонером революційної навігації був капітан Джеймс Кук, який подорожував по просторах Тихого океану завдяки технічному генію Генрі Томас Харрісону. У 1759 році Харрісон розробив перші навігаційні годинник. Зберігаючи точний середній час за Гринвічем, годинник Харрісона дозволяли морякам визначити, скільки годин було в точці нульового меридіана і в точці знаходження, після чого стало можливим визначити довготу від сходу до заходу.
Географічна система координат
Географічна система координат визначає двовимірні координати, засновані на поверхні Землі. Він має кутову одиницю виміру, первинний меридіан і екватор з нульовою широтою. Земну кулю умовно розділений на 180 градусів широти і 360 градусів довготи. Лінії широти розміщуються паралельно екватору, на карті вони горизонтальні. Лінії довготи з’єднують Північний і Південний полюси, на карті вони вертикальні. В результаті накладання утворюються географічні координати на карті – широта і довгота, з допомогою яких можна визначити положення на поверхні Землі.
Ця географічна сітка дає унікальну широту і довготу для кожної позиції на Землі. Щоб підвищити точність вимірювань, вони додатково поділяються на 60 хвилин, а кожна хвилина – на 60 секунд.
Визначення широти
Екватор розташований під прямим кутом до осі Землі, приблизно посередині між Північним і Південним полюсами. При вугіллі 0 градусів він використовується в географічній системі координат як відправна точка для обчислення широти і довготи на карті.
Широта визначається як кут між екваторіальній лінією центру Землі і місцем розташування центру. Північний і Південний полюс мають кут ширини 90. Щоб відрізнити місця в Північній півкулі від Південного півкулі, ширина додатково надається в традиційному написанні з N для півночі або S для півдня.
Земля нахилена приблизно на 23,4 градуси, тому, щоб знайти широту в літнє сонцестояння, потрібно додати 23,4 градуси до кута, який вимірюють.
Як визначити широту і довготу на карті під час зимового сонцестояння? Для цього потрібно відняти 23,4 градуси від кута, що вимірюється. А в будь-який інший проміжок часу потрібно визначити кут, знаючи, що він змінюється на 23,4 градуси кожні шість місяців і, отже, близько 0,13 градуса на день.
У північній півкулі можна розрахувати кут нахилу Землі і, отже, широту, глянувши на кут Полярної зірки. На Північному полюсі він буде на 90 від горизонту, а на екваторі він буде прямо попереду спостерігача, 0 градусів від лінії горизонту.
Важливі широти:
- Північний і Південний полярні кола, кожен знаходиться на 66 градусі 34 хвилини північної і, відповідно, південної широти. Ці широти обмежують області навколо полюсів, де сонце не встановлюється в літнє сонцестояння, тому там переважає північне сонце. У зимове сонцестояння сонце тут не піднімається, настає полярна ніч.
- Тропіки знаходяться на 23 градусі 26 хвилині в північній і південній широтах. Ці широтні кола відзначають сонячний зеніт літнім сонцестоянням північного і південного півкулі.
- Екватор лежить на широті 0 градусів. Екваторіальна площина проходить приблизно в середині осі Землі між північним і південним полюсами. Екватор – це єдиний коло широти, відповідний окружності Землі.
Визначення довготи
Широта і довгота на карті – важливі географічні координати. Довготу набагато складніше розрахувати, ніж широту. Земля обертається на 360 градусів в день, або 15 градусів на годину, тому існує прямий зв’язок між довготою і часом, коли сонце піднімається і опускається. Гринвіцький меридіан позначається 0 градусом довготи. Сонце встановлює годину раніше кожні 15 градусів на схід від цього і на годину пізніше через кожні 15 градусів на захід. Якщо знати різницю між часом заходу розташування та іншим відомим місцем, то можна зрозуміти, як далеко від нього знаходиться схід чи захід.
Лінії довготи проходять з півночі на південь. Вони сходяться на полюсах. І координати довготи знаходяться між -180 та +180 градусів. Гринвіцький меридіан є нульовою лінією довготи, якою вимірюють напрям «схід-захід» в системі географічних координат (таких як широта і довгота на карті). Фактично нульова лінія проходить через Королівську обсерваторію в Грінвічі (Англія). Гринвіцький меридіан як нульовий є відправною точкою для розрахунку довготи. Довгота визначається як кут між центром нульового меридіана центру Землі і центром центру Землі. Гринвіцький меридіан має кут 0, а протилежна довгота, вздовж якої проходить лінія дати, має кут 180 градусів.
Як знайти широту і довготу на карті?
Визначення точного географічного положення на карті залежить від її масштабу. Для цього достатньо мати карту з масштабом 1/100000, або краще – 1/25000.
Спочатку визначають довготу D за формулою:
D =G1 + (G2 – G1) * L2 / L1,
де G1, G2 – величина правого і лівого найближчих меридіанів в градусах;
L1 – відстань між цими двома меридіанами;
L2 – відстань від точки до визначення лівому найближчого.
Розрахунок довготи, наприклад, для р. Москви:
G1 = 36°,
G2 = 42°,
L1 = 252,5 мм,
L2 = 57,0 мм.
Шукана довгота = 36 + (6) * 57,0 / 252,0 = 37° 36′.
Визначаємо ширину L, вона визначається за формулою:
L =G1 + (G2 – G1) * L2 / L1,
де G1, G2 – величина нижній і верхній найближчій широти в градусах;
L1 – відстань між цими двома широтами, мм;
L2 – відстань від точки до визначення лівому найближчого.
Наприклад, для р. Москви:
G1 = 56°,
G2 = 52°,
L1 = 371,0 мм,
L2 = 320,5 мм.
Шукана ширина L = 52 ‘+ (4) * 273,5 / 371,0 = 55 ° 45.
Перевіряємо правильність обчислення, для цього треба онлайн сервісів в інтернеті знайти координати широти, довготи по карті.
Встановлюємо, що географічні координати для р. Москви відповідають проведених обчислень:
Визначення координат місцезнаходження за допомогою iPhone
Прискорення темпу науково-технічного прогресу на сучасному етапі призвело до революційних відкриттів мобільної техніки, за допомогою якої стало доступним швидке і більш точне визначення географічних координат.
Для цього існують різні мобільні додатки. В телефонах iPhone це дуже легко зробити за допомогою програми Компас.
Порядок визначення:
Визначення координат в телефоні Android
На жаль, Android не має офіційного вбудованого способу отримати GPS-координати. Тим не менш, є можливість отримати координати Google Maps, що вимагає деяких додаткових кроків:
Таку налаштування можна виконати в Google Maps на iOS.
Це відмінний спосіб отримати координати, який не вимагає встановлювати будь-які додаткові додатки.
