Układ współrzędnych Ziemi

Układ współrzędnych Ziemi (szerokość i długość geograficzna)

Pierwszym krokiem w przekształcaniu informacji zawartych w świecie rzeczywistym na „kawałek papieru” było opracowanie systemu, w którym wszystko mogłoby być jednoznacznie zlokalizowane na świecie.

Bardzo wczesne mapy (które zwykle pokazywały małe lokalne lub regionalne obszary) wykorzystywały technikę siatki, która polegała na prostym pomiarze odległości i kierunku pomiędzy punktami zainteresowania, a następnie nanoszeniu ich na „kartkę papieru”. Metoda ta zakładała, że Ziemia jest płaska.

Wraz z ogólną zgodą, że Ziemia jest w rzeczywistości okrągła, należało opracować inną metodologię. System, który był rozwijany przez wiele stuleci, nazywa się szerokością i długością geograficzną.

Lokalizacja i pomiar szerokości i długości geograficznej zasadniczo obejmuje złożoną matematykę (zwłaszcza geometrię) oraz serię międzynarodowych umów ⁄ konwencji dotyczących rejestrowania lokalizacji na powierzchni Ziemi.

Wysokość geograficzna

Pierwszą konwencją, która została opracowana, była szerokość geograficzna. Opiera się ona na długotrwałych obserwacjach astronomicznych dotyczących sposobu przemieszczania się słońca po powierzchni Ziemi.

Te obserwacje rozwinęły również konwencje, że słońce:

• wschodzi na wschodzie i zachodzi na zachodzie
• jest na południu podczas europejskiej zimy i na północy podczas europejskiego lata.

Zgodzono się, że linia wokół środka Ziemi będzie nazywana równikiem. Byłaby ona ponumerowana jako zero stopni (0°) szerokości geograficznej. Od równika uznano serię równoległych linii, których najbardziej północne i południowe punkty nazwano biegunem północnym i południowym. Byłyby one numerowane odpowiednio jako 90 stopni szerokości północnej i południowej (90°N i 90°S).

Zgodzono się również na cztery znaczące linie szerokości geograficznej. Są to:

• 0° – Równik
• 23,5°N i S – Zwrotniki (zwane Rakiem na północy i Koziorożcem na południu)
  • pomiędzy nimi, w pewnej porze roku, słońce jest bezpośrednio nad głową
  • poza każdą z nich słońce nigdy nie jest bezpośrednio nad głową
• 66.5°N i S – Koła Polarne
• 90°N i S – Bieguny
  • poza biegunami i kołami polarnymi możliwe są 24 godziny światła dziennego (słońce o północy) w lecie i 24 godziny bez światła dziennego w zimie.

Ponieważ linie szerokości geograficznej są jak plastry na Ziemi, mają różne długości. Na przykład:

• równik ma długość 40 075 kilometrów
• koło antarktyczne ma długość 17 662 kilometrów
• biegun południowy ma długość 0 kilometrów.

Z oczywistych względów linie szerokości geograficznej nazywane są równoleżnikami.

Długość geograficzna

Określenie długości geograficznej było znacznie trudniejsze, gdyż nie można jej było oprzeć na obserwacjach ruchu Słońca. Było to, w części, pod wpływem odkrycia magnetycznej północy, ale ostatecznie długość geograficzna jest głównie oparta na abstrakcyjnych matematycznych / geometrycznych koncepcji.

Konwencja ostatecznie uzgodnione było mieć serię promieniujących linii, które biegną pionowo wokół Ziemi. Łączyły się one na obu końcach – tj. na biegunie północnym i południowym. W wyniku tego powstała seria „plastrów” przypominających plastry pomarańczy. Są one spiczaste na swoich końcach i najszersze w środku.

Zgodzono się, że należy określić podstawową linię długości geograficznej i że powinna ona wynosić zero stopni (0°) długości geograficznej.

Przez znaczny okres czasu nie można było uzgodnić kwestii, która linia długości geograficznej miała być linią podstawową. Z oczywistych powodów religijnych, wczesne mapy europejskie często wykorzystywały Jerozolimę jako podstawową linię długości geograficznej. Ze względu na jej status jako centrum nauki inni wcześni twórcy map, tacy jak Ptolemeusz, używali Aleksandrii w Egipcie. Częściej jednak, z powodów patriotycznych, wiele krajów wybierało jedno ze swoich miast. A few European examples are Copenhagen, Madrid, Paris and Saint Petersburg; while in the United States of America Washington and Philadelphia had been chosen.

Eventually, in October 1884, at the International Meridian Conference, it was agreed that the line of longitude that runs through the Royal Observatory, Greenwich in United Kingdom, was to be adopted as the standard primary line of longitude.

Radiating to the east and to the west would be 180° of longitude. Spotykałyby się one po przeciwnych stronach Ziemi i tworzyłyby wspólną linię długości geograficznej 180° (przy czym 180°E i 180°W byłyby tą samą linią).

Linie długości geograficznej nazywane są południkami.

Dodaj dwa razem

Połączenie szerokości i długości geograficznej razem i mamy system do zapisywania położenia dowolnego obiektu na powierzchni Ziemi w sposób unikalny.

Wyjaśnienie żargonu – półkule

Powstanie koncepcji szerokości i długości geograficznej doprowadziło do powstania koncepcji półkul ziemskich. Są to:

Wyjaśnienie żargonu – biegun północny

Istnieją dwa bieguny północne:

Pierwszy z nich to geograficzny (lub prawdziwy) biegun północny:

• Jest to punkt na Ziemi, który jest obliczany jako punkt północny, który jest najbardziej oddalony od równika
• Zdefiniowany jako 90°N
• Znajduje się w środku Oceanu Arktycznego

Drugi to Magnetyczny Biegun Północny

• Jest to punkt, na który wskazuje kompas magnetyczny.
• Jest on obecnie zlokalizowany w kanadyjskich wodach terytorialnych, na zachód od Grenlandii. Powoli przesuwa się w kierunku północno-zachodnim przez Ocean Arktyczny. Szacuje się, że porusza się z prędkością około 40 kilometrów rocznie, a w ciągu ostatniego stulecia biegun magnetyczny przesunął się o 1100 kilometrów.
• To przyciąganie magnetyczne i ruch jest wynikiem sił magnetycznych w Ziemi.

Strona GisGeography ma dobre wyjaśnienie, jak działa ziemskie pole magnetyczne i informacje o północnym biegunie magnetycznym: http://gisgeography.com/magnetic-north-vs-geographic-true-pole/ .

Wreszcie, istnieją również dwa bieguny południowe – geograficzny i magnetyczny. Magnetyczny Biegun Południowy jest magnetyczny, ale jest to bardzo słabe i trudne do zidentyfikowania, nawet jeśli jesteś w pobliżu, w wyniku czego kompasy magnetyczne rzadko wskazują na Południowy Biegun Magnetyczny. Przeczytaj więcej o biegunach południowych na stronie internetowej Australian Antarctic Division http://www.antarctica.gov.au/about-antarctica/fact-files/geography/poles-and-directions

Explaining Some Jargon – Great Circles

Każda linia kołowa, która przebiega wokół Ziemi w jej najtłustszym punkcie nazywana jest Wielkim Kołem. Okrąg ten musi być wyśrodkowany nad środkiem Ziemi. Zwróć uwagę na następujące rzeczy:

• Wszystkie Linie Długości Geograficznej „przebiegają przez oba bieguny” i każda z nich jest zatem połową Wielkiego Koła
• Dla Linii Szerokości Geograficznej tylko Równik jest Wielkim Kołem
• Inne Wielkie Koła mogą być ustawione pod dowolnym kątem nad Ziemią – jedynym ograniczeniem tego, jak mogą być ustawione, jest to, że muszą mieć środek Ziemi jako swój środek

Po co to zamieszanie z Wielkimi Kołami? Odpowiedź jest taka, że dla dowolnych dwóch punktów na powierzchni Ziemi, najkrótsza odległość między tymi punktami jest zawsze wzdłuż Wielkiego Koła. Kiedy patrzysz na mapę, Wielki Krąg zazwyczaj nie jest linią prostą. Dzieje się tak z powodu zniekształceń, które powstają, gdy powierzchnia Ziemi jest rzutowana na „płaski kawałek papieru”.

Wyjaśnienie niektórych żargonów – Strefy czasowe

Do lat 90-tych XIX wieku utrzymywanie czasu było sprawą lokalną. Większość ludzi regulowała swój dzień na podstawie ruchu Słońca – wschód, południe/południe i zachód słońca. Tylko bogaci mogli sobie pozwolić na zegary i w wielu miejscach zegary ratuszowe lub dzwony kościelne były jedynym źródłem oficjalnego/spójnego czasu.

Pod koniec XVIII wieku wraz z rozwojem kolei dalekobieżnych pojawił się problem – musiały one działać zgodnie z harmonogramem, a niespójne czasy powodowały znaczne problemy. W 1878 roku, Kanadyjczyk Sir Sanford Fleming, zaproponował system światowych stref czasowych opartych na liniach długości geograficznej. Używając stref długości geograficznej, które miały szerokość 15°, był w stanie podzielić Ziemię na 24 strefy czasowe (po jednej na każdą godzinę dnia).

Linia długości geograficznej 0° (południk Greenwich) została wybrana jako punkt początkowy systemu, a linia długości geograficznej 180° była punktem końcowym. Na wschód czas stopniowo zostać opóźniony w dzień i na zachód czas stopniowo zostać wcześniejszy w dzień. Doprowadziło to do powstania interesującego zjawiska na 180° linii długości geograficznej – Międzynarodowej Linii Daty.

Do połowy XIX wieku stał się to uzgodniony system międzynarodowy, chociaż niektóre kraje, w celu zminimalizowania różnic w czasie, zdecydowały się na wybór konkretnego czasu dla całego kraju – niezależnie od tego, gdzie przebiegają linie podłużne.

Things to note on this map include:

• How time zones in individual countries match their International or State Borders – eg:
  • Chiny, które przekraczają pięć stref czasowych, zdecydowały się na użycie tylko jednego czasu
  • Australia i Stany Zjednoczone Ameryki przekraczają kilka stref czasowych i zdecydowały się na użycie tych czasów – ale są one dopasowane do granic państw/terytoriów
  • Francja i Hiszpania, które są w tej samej strefie czasowej co Wielka Brytania, zdecydowały się na użycie sąsiedniej strefy czasowej – tak samo jak inne kraje w Europie kontynentalnej
• Międzynarodowa Linia Daty nie podąża całkowicie za linią 180° długości geograficznej – raczej zygzakuje i zagina wokół granic różnych krajów.