Что такое Долгота?
Долготы - это географические точки направления, которые определяют, насколько восточным или западным является положение на Земле. Точки измеряются в градусах и обозначаются греческой буквой λ (пишется как лямбда). Кроме того, существуют специальные линии, которые проходят через Северный полюс к Южному полюсу, соединяя точки на одних и тех же долготах. Эти линии называются меридианами. Самый особый меридиан называется Нулевым меридианом. Эта конкретная долгота проходит через Гринвич в Англии. Он занимает положение нулевого градуса (0 °) долготы. Чтобы установить долготу других мест на Земле, места измеряются углом к востоку или западу по отношению к нулевому меридиану. Он начинается от 0° на восточной стороне до +180, а к западной стороне угол увеличивается до -180. Местоположение места к северу или югу от Нулевого меридиана измеряется широтой. Это можно описать как угол между местной долготой и экватором.
Важно отметить, что Земля не является идеальной сферой. Если бы это была идеальная сфера, то долгота в определенном месте была бы равна углу между вертикальной плоскостью север–юг, проходящей через это место, и плоскостью Простого / Гринвичского меридиана. Хорошо, что Земля неоднородна, наличие гор и других неровностей на поверхности Земли позволяет сдвинуть вертикальную плоскость на некоторое расстояние от оси. Когда происходит пересечение плоскости с севера на юг и гринвичского / нулевого меридиана, создается угол, и этот угол формирует точную астрономическую долготу. Долготы, обозначенные на картах, формируются углом между меридианом, проходящим через Гринвич, и плоскостью, проходящей перпендикулярно через кривизну, выбранную в качестве уровня моря Земли. Это измерение не очень точное, поскольку гринвичская плоскость не проходит через фактический уровень моря.
Происхождение и открытие
В историю долготы на протяжении многих веков вносили свой вклад великие умы в области астрономии, составления карт и навигации. Эта информация была и остается важной. Например, при построении безопасных океанских графиков очень требовалось средство определения долготы и широты. Процесс поиска точных измерений занял столетия и вклад очень великих ученых. Самые ранние работы , посвященные исследованию долготы , были записаны в 3 - хрд век до нашей эры Эрастосфена. Его работа была позже продолжена неким Гиппархом во 2найти столетие до нашей эры. 11 - йче столетие выявило великий ум по имени Аль-Бурини, который обнаружил, что земля вращается вокруг своей оси, открытие, которое формирует основу для современного представления о том, как связаны долгота и широта.
Первоначальные решения
В погоне за величием нации должны были вкладывать средства в заморскую торговлю, поселения и аванпосты. По этой причине необходимость определения местоположения их кораблей в море с использованием его долготы имела большое значение. Такие страны, как Франция, Испания и Нидерланды, предложили большие возможности для решения проблемы долготы.
Одно из самых ранних решений проблемы долготы было основано на временных разрывах. Метод заключался в том, что моряки определяли местное время, используя солнце в качестве ориентира по сравнению со своим местным временем. Этот метод решил проблему, связанную с тем, что механические часы не работали в море из-за влажности и движения в море.
Британский король Карл II основал Королевскую обсерваторию в 1675 году, чтобы определять долготу мест и помогать навигаторам. Был открыт метод, называемый Методом лунных расстояний, при котором регистрировалось точное расположение звезд, после чего движение Луны относительно звезд можно было использовать для вычисления времени по Гринвичу. Сложность этого метода заключалась в прогнозировании движения Луны и отсутствии точных приборов для наблюдения.
Закон о долготе 1714 года
1714 год был великим годом для исследования долготы. Британское правительство предложило премию в размере 20 000 фунтов стерлингов за решение вопроса о долготе с точностью до половины градуса, что эквивалентно 2 минутам. В качестве мотивации одновременно были созданы два решения. Производитель часов по имени Джон Харрисон внес первый важный вклад, создав Marine Timekeeper H4. Позже этот прибор был переименован в Морской хронометр. Среди других авторов - Джон Хэдли и немецкий астроном Тобиас Майер, которые усовершенствовали более ранние астрономические каталоги и инструменты для использования в методе определения расстояния до Луны. Королевский астроном Невил Маскелайн внес заметный вклад в работу над альманахом Nautica и Советом по долготе. Королевская обсерватория остается испытательным пунктом для морских ученых и астрономических наблюдателей. Эти усилия в значительной степени способствовали тому, что Гринвич стал эталонным Нулевым Меридианом.
Расчеты долготы
Долгота обозначается с помощью углового измерения, начинающегося с 0° до +180° в восточном направлении и -180° в западном направлении. Лямбда (λ) используется для обозначения мест, расположенных к востоку или западу от Нулевого меридиана. Каждый градус долготы разделен 60 минутами, а минута, в свою очередь, делится на 60 секунд. В целях точности секунды записываются десятичными точками как таковые 23° 27,5' E. Эта позиция также может быть записана как десятичная дробь как таковая 23.45833 ° E. Угловая часть также может быть передана в виде радианов для использования в вычислениях в качестве знаковой доли π (pi), или беззнаковая дробь 2π. Во время вычислений суффикс "запад / восток" отбрасывается и заменяется отрицательным символом (-) к западу от Нулевого меридиана, в то время как положительный знак (+) используется для обозначения мест к востоку от Нулевого меридиана. Пересечение определенной долготы и определенной широты затем используется для вычисления положения места на Земле.
Чтобы определить долготу места, вычисляется разница во времени между этим местом и Всемирным координированным временем (UTC). Скорость движения солнца по небу = количество градусов в окружности / количество часов в сутках = 360° ÷ 24 часа = 15 ° в час. Следовательно, для человека, опережающего UTC на 4 часа, этот человек находится около 60 ° долготы (4 часа × 15 ° в час = 60 °). Чтобы быть точным в этом расчете, необходимо иметь хронометр, установленный на UTC, а также иметь возможность определять местное время в том или ином месте с помощью астрономических наблюдений или солнечных средств.
Сингулярность и прерывистость Долготы
В математике сингулярность может быть определена как точка, в которой математическая сущность не может быть определена или она не ведет себя определенным нормализованным образом таких сущностей, в то время как разрыв определяется как отсутствие продолжения функции в точке ее поля. При выполнении вычислений важно знать, что долгота на полюсах является сингулярной, поэтому вычисления могут быть не очень точными в таких точках. Точка ± 180 ° Меридиана представляет собой форму разрыва, с которой необходимо обращаться осторожно. Чтобы предсказать и избежать ошибок в вычислениях, долгота и широта могут быть заменены представлением горизонтального положения во время вычислений.
Влияние тектонических плит на широту
Тектонические плиты постоянно движутся со скоростью 50-100 мм в год. Это означает, что разные места на Земле всегда движутся относительно друг друга. Эти перемещения увеличивают продольные расстояния между двумя точками в любом конкретном месте. Например, разница между Угандой на Африканской плите и Эквадором на Южноамериканской плите увеличивается примерно на 0,0014 угловой секунды в год. Чтобы уменьшить изменение долготы или широты между местами на одной и той же пластине, можно использовать систему отсчета, в которой точки / координаты фиксируются на отдельной пластине, такой как NAD83 для Северной Америки.
Длина градуса долготы
Длина в милях или любое другое измерение градуса между долготами зависит исключительно от радиуса широтного круга. Поскольку градусы широт параллельны, вы обнаружите, что расстояние между каждым градусом широт останется почти постоянным. С другой стороны, поскольку градусы долготы расположены шире друг от друга ближе к экватору и ближе к полюсам, расстояние между двумя продольными точками сильно различается. Приблизительный градус широты составляет 69 миль друг от друга, но эта цифра варьируется в диапазоне от 68,703 миль вблизи экватора до примерно 69.407 рядом с полюсами. Был зафиксирован самый высокий градус долготы на экваторе - 69,172 мили на экваторе. Эта цифра постепенно уменьшается до 0 на полюсах по мере того, как долготы сливаются в одну.
