в чем отсчитывается широта

Что такое географические координаты: широта и долгота

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.

Источник

Географические координаты

Географи́ческие координа́ты определяют положение точки на земной поверхности или, более широко, в географической оболочке.

Содержание

Широта

Широта́ — угол φ между местным направлением зенита и плоскостью экватора, отсчитываемый от 0° до 90° в обе стороны от экватора. Географическую широту точек, лежащих в северном полушарии, (северную широту) принято считать положительной, широту точек в южном полушарии — отрицательной. О широтах, близких к полюсам, принято говорить как о высоких, а о близких к экватору — как о низких.

От широты места, как и от времени года, зависит продолжительность дня.

Из-за отличия формы Земли от шара географическая широта точек несколько отличается от их геоцентрической широты, т. е. от угла между направлением на данную точку из центра Земли и плоскостью экватора.

Широту места можно определить с помощью таких астрономических инструментов как секстант или гномон (прямое измерение), также можно воспользоваться системами GPS или ГЛОНАСС (косвенное измерение).

Долгота

Долгота́ — угол λ между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального нулевого меридиана, от которого ведётся отсчёт долготы. Долготы от 0° до 180° к востоку от нулевого меридиана называют восточными, к западу — западными. Восточные долготы принято считать положительными, западные — отрицательными.

Выбор нулевого меридиана произволен и зависит только от соглашения. Сейчас за нулевой меридиан принят Гринвичский меридиан, проходящий через обсерваторию в Гринвиче, на юго-востоке Лондона. В качестве нулевого ранее выбирались меридианы обсерваторий Парижа, Кадиса, Пулково и т. д.

От долготы зависит местное время.

Высота

Чтобы полностью определить положение точки трёхмерного пространства, необходима третья координата — высота. Расстояние до центра планеты не используется в географии: оно удобно лишь при описании очень глубоких областей планеты или, напротив, при расчёте орбит в космосе.

В пределах географической оболочки применяется обычно ‘высота над уровнем моря’, отсчитываемая от уровня «сглаженной» поверхности — геоида. Такая система трёх координат оказывается ортогональной, что упрощает ряд вычислений. Высота над уровнем моря удобна ещё тем, что связана с атмосферным давлением.

Расстояние от земной поверхности (ввысь или вглубь) часто используется для описания места, однако не служит координатой

Географическая система координат

В навигации в качестве начала системы координат выбирается центр масс транспортного средства (ТС). Переход начала координат из инерциальной системы координат в географическую (т.е из в ) осуществляется исходя из значений широты и долготы. Координаты центра географической системы координат в инерциальной принимают значения (при расчёте по шарообразной модели Земли):

Ориентация осей в географической системе координат (ГСК) выбирается по алгоритму.

Ось X (другое обозначение — ось E) — ось, направленная на восток. Ось Y (другое обозначение — ось N) — ось, направленная на север. Ось Z (другое обозначение — ось Up) — ось, направленная на вертикально вверх.

Основным недостатком в практическом применении ГСК в навигации является большие величины угловой скорости этой системы в высоких широтах, возрастающие вплоть до бесконечности на полюсе. Поэтому вместо ГСК используется полусвободная в азимуте СК.

Полусвободная в азимуте система координат

Полусвободная в азимуте СК отличается от ГСК только одним уравнением, которое имеет вид:

Соответственно, система имеет тоже начальное положение, что ГСК и их ориентация также совпадает с одной лишь разницей, что её оси и отклонены от соответствующих осей ГСК на угол для которого справедливо уравнение

Преобразование между ГСК и полусвободной в азимуте СК осуществляется по формуле [2]

В реальности все расчёты ведутся именно в этой системе, а потом, для выдачи выходной информации происходит преобразование координат в ГСК.

Форматы записи географических координат

Для записи географических координат используется система WGS84.

Разделителем десятичной дроби всегда служит точка. Положительные знаки координат представляются (в большинстве случаев опускаемым) знаком «+», либо буквами: «N» — северная широта и «E» — восточная долгота. Отрицательные знаки координат представляются либо знаком «-», либо буквами: «S» — южная широта и «W» — западная долгота. Буквы могут стоять как впереди, так и сзади.

Единых правил записи координат не существует.

На картах поисковых систем по умолчанию показываются координаты в градусах с десятичной дробью со знаками «-» для отрицательной долготы. На картах Google и картах Яндекс вначале широта, затем долгота (до октября 2012 на картах Яндекс был принят обратный порядок: сначала долгота, потом широта). Эти координаты видны, например, при прокладке маршрутов от произвольных точек. При поиске распознаются и другие форматы.

В навигаторах по умолчанию чаще показываются градусы и минуты с десятичной дробью с буквенным обозначением, например, в Navitel, в iGO. Вводить координаты можно и в соответствии с другими форматами. Формат градусы и минуты рекомендуется также при радиообмене в морском деле. [источник не указан 476 дней]

При необходимости форматы можно пересчитать самостоятельно: 1° = 60′ минутам, 1′ минута = 60″ секундам. Также можно использовать специализированные сервисы. См. ссылки.

Источник

Как определять широту и долготу, географические координаты на карте. Примеры

Понятие географических координат (широты и долготы) представляет собой записанную особым образом информацию о правильно определенном положении объекта на земной поверхности в том формате, который принят в данной системе координат.

Географические координаты

Для решения большинства практических задач поверхность планеты может быть принята за плоскость, где местоположение точки характеризуется только двумя координатами. В современной географии такие координаты называют широтой и долготой точки. В первом приближении эти свойства точки можно представить в виде расстояния, на которое она отстоит от начального значения широты и долготы.

Чтобы соотнести положение объекта с реальным миром, создана модель Земли в виде карты с изображенными на ней географическими объектами: материки, горы, реки, города и тому подобное. Поверх этих объектов нанесена градусная сетка, служащая для определения координат любого интересующего места.

Как определять широту и долготу? Существует несколько способов.

В зависимости от целей, которые поставлены перед составителями карт, система координат может быть различной. В этом случае модель Земли может приниматься либо за идеальную сферу, либо за особую геометрическую фигуру – геоид.

Сферические координаты

В случае, если карта представляет собой только небольшую часть земной поверхности и имеет малый масштаб, то при ее построении применяется сферическая система координат.

В этой системе от рассматриваемой на поверхности планеты точки до геометрического центра сферы перпендикулярно ее поверхности пропускается линия, которую называют нормалью к точке. Угол между этой нормалью и экваториальной плоскостью будет географической широтой интересующей точки.

Существует также сферическая система координат для точек, находящихся над или под поверхностью. В этом случае нормаль превращается в третью координату, представляющую собой высоту точки над уровнем моря. Такая координатная система применяется для расчета орбит околоземных спутников.

Астрономические координаты

Как определять широту и долготу точки с большой точностью – эта задача становится все более сложной по мере увеличения масштаба. Дело в том, что расхождения между реальной формой Земли и ее сферической моделью проявляются гораздо явственнее на мелко масштабированных картах. Для таких случаев применяется астрономическая система координат, учитывающая настоящую форму планеты.

В связи с тем, что планета вращается с достаточно большой скоростью, ее внутреннее вещество в виде жидкой мантии испытывает на себе центробежную силу. Она вытягивает планету у экватора и стягивает у полюсов. Поэтому радиус Земли в этих 2-х точках различен: 6357 км от центра планеты до полюса и 6378 км от центра до экватора.

Такая геометрическая фигура получила название геоид. Все точки на поверхности геоида направлены не к ее геометрическому центру, а к центру ее масс.

Здесь заключается главное отличие астрономической системы координат от сферической. В первой линия — которую в этой системе называют отвесной линией — от точки параллельна направлению силы тяжести и перпендикулярна земной поверхности, а во второй – к центру планеты.

Для определения отвесной линии применяются астрономические наблюдения за небесной сферой с помощью специальных инструментов либо математические вычисления на основе этих наблюдений. Для каждого региона она будет различна, так как вещество внутри планеты распределено неравномерно.

Понятие о широте

Если соединить линией точки, находящиеся на равном расстоянии от полюса, то получится параллель. Такие параллели могут быть продолжены все дальше и дальше от одного полюса по направлению к другому. При этом их длина по мере удаления будет расти, так как будет увеличиваться плоскость, описываемая ими.

На определенном расстоянии, когда параллель будет удалена от обоих полюсов на равное расстояние, она будет иметь максимальную длину. Эта параллель носит название экватор, и она ограничивает плоскость, которая называется экваториальной.

Плоский двугранный угол между этой плоскостью и параллелью, на которой расположен объект, получил название географическая широта. Чем меньше этот угол, тем ближе находится рассматриваемая точка к линии экватора. На самом экваторе географическая широта будет равняться нулю.

Параллели расположены по обе стороны от нее, и широта принимает положительное или отрицательное значение в зависимости от того, в каком полушарии находится объект.

Понятие о долготе

Перпендикулярно параллелям земную поверхность пересекают другие линии, называемые меридианами. Эти дуги также описывают плоскость в виде окружности, каждая из 2-х сторон которой находится в противоположном полушарии. Меридиан, проходящий через английский город Гринвич, принято называть «нулевым» или «опорным».

Плоский двухгранный угол между этим меридианом и тем, на котором стоит исследуемая точка, называется географической долготой. Развернутый угол со значением 180 0 находится прямо напротив нулевого, на другой стороне планеты. К востоку от опорного меридиана долготы принимают положительное, а к западу – отрицательное значение. Все меридианы сходятся в одну точку на полюсах планеты.

Измерение расстояний с помощью градусной сетки

Для измерения расстояний с помощью градусной сетки необходимо знать, чему соответствует 1 0 дуги. Меридианы имеют постоянную длину на всем своем протяжении и 1 0 соответствует приблизительно 111 км. Единственное необходимое условие, которое требуется соблюдать, чтобы узнать расстояние по меридиану – оба объекта должны находиться на одном и том же меридиане.

Что касается параллелей, то по мере удаления от экватора их длина уменьшается и точное значение в километрах узнать достаточно сложно. Поэтому для вычисления расстояния между объектами, расположенными на одной параллели, следует руководствоваться приведенной таблицей.

Географический градус

Как определять широту и долготу и с помощью каких величин ее выражать стало актуальной задачей с началом эпохи Великих географических открытий. Первые картографы предложили для определения географических координат использовать градусы.

Объясняется это тем, что широта и долгота по своей сути являются плоскими двугранными углами, для вычисления которых применимы те же единицы измерения, что и в других областях геометрии.

Географическая карта мира с широтой и долготой

Основная характеристика, которой обладают географические карты – это масштаб, в котором они выполнены. В общем случае масштаб — это показатель уменьшения, который показывает, во сколько раз изображенный на карте объект меньше реального. Записывается в виде математического соотношения как 1:1000000. Чем больше цифра справа, тем мельче масштаб карты.

Мелкомасштабные карты дают лишь поверхностное представление о координатах объектов на земной поверхности и погрешность определения координат по ним составляет около 2 0 что в пересчете на расстояние дает ошибку в несколько десятков километров. К тому же, существует определенная трудность в переносе шарообразной формы Земли на плоскую поверхность бумажной карты.

Каждый полученный квадрат носит буквенно-цифровое обозначение согласно латинскому алфавиту от A до V. Чтобы не возникло путаницы, при обозначении квадратов, принадлежащих южному полушарию, перед их названием ставится маленькая латинская буква «s»: от sA до sV.

Чтобы еще больше повысить точность карты, каждый квадрат делится еще на 144 куска размером 20 на 30 минут. Они нумеруются по порядку слева направо и сверху вниз. В таком масштабе 1 см равен 1 км. Географические координаты объекта, точность определения которых требует погрешности вплоть до нескольких метров, определяется по топографическим картам крупного масштаба.

Определение долготы и широты

Линией, разделяющей земной шар на северное и южное полушария, является экватор.

Соответственно, любой объект на земной поверхности имеет северную либо южную широту в зависимости от того, по какую сторону от экватора он расположен. При этом важно знать, что линия экватора является также одновременно линией, от которой отсчитывается широта. Как правило, значения широты в градусах расположены на нулевом меридиане, который тянется с севера на юг.

Плоскость, которую ограничивают 0-й и сто 180-й меридианы, делит планету на 2 полушария: восточное и западное. Все, что расположено справа от 0 меридиана (или слева от 180 меридиана) имеет восточную долготу. По аналогии, второе полушарие имеет западную долготу (если смотреть налево от нулевого меридиана и направо от 180 меридиана).

Найти на карте обозначение долготы несколько легче, так как ее значение указано на ближайшей к экватору параллели, либо на самом экваторе. 180-й меридиан одновременно является официальной линией перемены дат. Если же карта изображает определенный географический район, то значения широт и долгот наносятся непосредственно на саму градусную сетку.

Как рассчитать широту?

Первым делом необходимо узнать полушарие (северное или южное), в котором он расположен. Затем определить ближайшие к нему параллели, между которыми он расположен. Дальше все сводится к элементарной математике.

Санкт-Петербург

Самый легкий пример определения географической широты места. Этот город расположен в северном полушарии на 60-й параллели. Соответственно, его координата — 60 0 северной широты.

Москва

Столица также располагается в северном полушарии, но между параллелями. Поэтому вначале необходимо определить значение шага, с которым нанесены на карту широты. К примеру, если это 50 и 60 параллели, то значение шага 60 – 50 = 10 градусов, а если 40 и 60 параллели, то 60 – 40 = 20 градусов. Теперь нужно мысленно отсчитать количество градусов, на которое город отстоит от нижней параллели.

Магадан

Этот метод имеет и другие варианты, когда искомый объект располагается ближе к более северной параллели. Например, город Магадан расположен чуть южнее шестидесятого градуса и значительно удален от южной параллели. В данном случае гораздо удобнее посчитать количество градусов именно от северной параллели и отнять от нее измеренное количество: 60 – 1 = 59 0 северной широты.

Килиманджаро

Координаты объектов, расположенных географически в южном полушарии, определяются таким образом, что отсчет градусов идет от экватора в сторону Южного полюса. Вулкан Килиманджаро расположен в Африке в южном полушарии между экватором и 10 параллелью. Он отстоит от экватора всего на три градуса. Таким образом, его координата: 0 + 3 = 3 0 южной широты.

Кейптаун

Столица ЮАР также находится на южной оконечности Африканского материка между 30 и 40 градусами чуть ближе к первой параллели. Его координата будет: 30 + 3 = 33 0 южной широты.

Как рассчитать долготу?

Определение долготы не отличается от нахождения широты. Однако здесь есть свой нюанс – необходимо вначале определить полушарие, в котором находится объект.

Новый Орлеан

Один из известнейших городов США расположен в западном полушарии на берегу Мексиканского залива. Он находится практически на 90 меридиане. Отсчет градусов от в этом полушарии следует вести от нулевого меридиана в западном направлении. Таким образом, координата Нового Орлеана 90 0 западной долготы.

Лос-Анджелес

Город находится также в западном полушарии на берегу Тихого океана между 120 и 110 меридианами.

Чем севернее или южнее от экватора располагается объект, тем легче определить его долготу, так с приближением к полюсам уменьшается расстояние между градусами. Лос-Анджелес отстоит от 120 меридиана на 2 градуса и его координатой является 120 – 2 = 118 0 западной долготы.

Мурманск

Максимальное значение координат

Географическая широта начинает отсчитываться от линии экватора, который является нулевой линией, не принадлежащей ни к одному полушарию, поэтому минимальное значение широты составляет 0 0 без обозначения полушария.

Параллели, опоясывающие всю Землю, условно делят ее на 180 градусов от полюса до полюса. Но, так как экватор разделяет планету на 2 полушария, то максимальная долгота объекта будет составлять 180/2 = 90 0 северной или южной широты.

Полюс и экватор

Как определять широту и долготу полюсов, которые являются крайними точками на географической карте мира, ведь они обладают координатами, отличными от остальных на земном шаре, рассмотрено ниже.

Так как широта по своей сути является углом между экватором и нужным объектом, то максимальный угол между любым из полюсов и экватором будет прямым. Отсюда следует, что географическая широта полюса составляет 90 0 вне зависимости от полушария.

Меридианы, определяющие географическую долготу, сходятся в одной точке на полюсе. Поэтому географической долготы у полюсов нет.

Таким образом, у полюсов существует только одна координата: 90 0 северной или южной широты.

Географическая система координат

Географические координаты в настоящее время вычисляются 4 основными способами, каждый со своей степенью точности:

Перевод полученных градусов в минуты и секунды

Так как 1 географический градус в километрах представляет собой довольно большое значение, то для более точного определения местоположения объекта на карте введены и другие единицы измерения – минуты и секунды. Перевод градусов в минуты и секунды приведет к тому, что координата будет представлять собой десятичную дробь.

При этом стоит руководствоваться тем, что в одном градусе 60 минут, а в минуте 60 секунд:

Если переводить все координаты, то в одном градусе 3600 секунд:

Запись географических координат подчиняется строгим правилам, от которых нельзя отступать, так как это международная система, которую должны понимать в любой точке мира. Как определять широту и долготу и записывать географические координаты, приведено ниже. Имеется несколько форматов записи, но в них существует единое правило: сперва пишут координаты широты, а затем долготы.

Запись полученных координат

Запись в классическом виде, принятом в русскоязычной литературе, ведется на русском языке. Для того, чтобы отделить друг от друга единицы измерения, их принято обозначать надстрочными знаками: градусы знаком «0», минуты знаком «’», а секунды знаком «»».

При этом названия полушарий, а также широт и долгот пишутся сокращенно, записывается только первая их буква. Например, координаты Москвы: 55°45′21″ с. ш. 37°37′04″ в. д. В этом формате слова «широта» и «долгота» вообще не пишутся, а полушария записываются по первой букве их английского варианта: North (север), South (юг), West (запад), East (восток).

В зависимости от вида записи, широты и долготы могут принимать и отрицательные значения без указания названия полушария: положительными являются северное полушарие для широты и восточное для долготы. Остальные – со знаком минус.

Помимо всего вышеописанного, сама запись координат существует в нескольких форматах:

Запись во всех этих форматах координат Москвы буде выглядеть следующим образом:

Как видно из примера, целые значения отделяются от десятичных точкой. Для того, чтобы пересчитать координаты в другом формате, нужно разделить минуты на 60, а секунды на 3600, для записи только градусов, или умножить для записи полного формата.

На просторах Всемирной сети существует огромное количество сервисов, на которых этот пересчет автоматизирован.

Развитие международного сообщения было бы невозможным без точного определения своего местоположения (широты и долготы). В современную эпоху это позволило даже рядовым пользователям уверенно прокладывать свой маршрут в неизвестной местности и не бояться заблудиться.

Оформление статьи: Лозинский Олег

Видео о том, как определять широту и долготу

Географическая широта и географическая долгота:

Источник