рефераты бесплатно
Рефераты бесплатно, курсовые, дипломы, научные работы, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения,рефераты литература, рефераты биология, рефераты медицина, рефераты право, большая бибилиотека рефератов, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент и многое другое.
ENG
РУС
 
рефераты бесплатно
ВХОДрефераты бесплатно             Регистрация

Географические координаты  

Географические координаты

Географические координаты

 Географические координаты

Эти координаты можно назвать применением сферической системы координат (главной осью которой является ось суточного вращения Земли) к несферической поверхности Земли. Казалось бы, здесь и говорить особенно нечего.

Географическая широта точки А на поверхности Земли - это угол между плоскостью земного экватора и радиусом, проведенным к точке A (рис. 1, слева). Широта обозначается буквой j и считается положительной к северу от экватора (северное полушарие) и отрицательной - к югу (южное полушарие). Линии, на которых лежат точки с равными широтами, называются географическими параллелями. Линии пересечения земной поверхности с плоскостями, содержащими земную ось, называются георафическими меридианами. Угол между меридианом, проходящим через точку А, и нулевым меридианом, называется географической долготой и обозначается буквой λ (рис 1, справа). В настоящее время за нулевой меридиан принят тот, на котором стоит Гринвичская обсерватория около Лондона (Англия) и он называется Гринвичским меридианом. Долгота обычно отсчитывается в обе стороны (к востоку или западу) от нулевого меридиана и к ее значению добавляются слова "восточной долготы" ("к востоку от Гринвича") или "западной долготы" ("к западу от Гринвича"). Например, георафические координаты Москвы таковы: l = 37°38′ восточной долготы, j = + 55°45′.

Однако все это - только первое приближение. В определении широты упоминается радиус, проведенный к точке А. А радиус - это направление на центр Земли, которое можно задать по-разному.

Удобнее всего направление на центр Земли задать с помощью отвесной линии. Но поскольку форма Земли эллипсоидальная, то только на полюсах и экваторе вследствии полной симметрии расположения масс, сила притяжения будет направлена к геометрическому центру. В промежуточных широтах направление силы притяжения проходит мимо центра и наибольшая величина ее отклонения от направления на центр достигается на широтах ±45° и составляет угол f/2 (f - сжатие Земли), или 5′.7. Кроме того, распределение масс внутри Земли не является сферически симметричным (как требует закон всемирного тяготения), и продолжение линии отвеса даже на полюсах и экваторе вовсе не обязано проходить ни через центр масс Земли, ни, тем более, через ее геометрический центр. На практике это означает, что в общем случае две отвесные линии не пересекутся нигде, а само понятие "центр Земли" становится несколько неопределенным. По отклонению линии отвеса при приближении массивного тела была вычислена масса Земли (см. главу "Земля" ), а особенно сильно это отклонение проявляется в горах и может достигать нескольких угловых минут.

 Географические координаты

Кроме того, на направлении отвесной линии влияют и другие небесные тела. Нетрудно подсчитать, например, что Луна, находящаяся на горизонте, притягивает тело на поверхности Земли, в Me*(Rm)2/(Mm*(Re)2) раз слабее, чем сама Земля (здесь Me и Mm - массы Земли и Луны, аRe и Rm - соответственно радиус Земли и расстояние до Луны). Принимая среднее расстояние до Луны 380000 км и подставив остальные величины, получим отношение сил притяжения ~ 290000 раз, поэтому отклонение отвеса в сторону Луны, находящейся на горизонте, составит 0".7. Несмотря на эти недостатки, направление отвесной линии является главной осью в горизонтальной системе координат, и определяемая через нее широта называется астрономической (или просто географической) широтой φg.

Широта, определяемая как угол между радиус-вектором точки А (проведенным из геометрического центра эллипсоида, описывающего форму земной поверхности) и плоскостью экватора, называется геоцентрической широтой φа точки А (рис. 2). Математическая разность географической и геоцентрической широт составляет:

φg - φа = 11′.6*sin(2*φg)

Длины параллелей меньше длины экватора примерно в cos(φ) раз, поэтому линейный размер 1° вдоль параллели уменьшается с увеличением широты (рис. 3). Однако поскольку земная поверхность не является строго сферической, то и линейный размер 1° дуги меридиана также немного меняется. Если принять полярный радиус Земли RП = 6357 км, а экваториальный RЭ = 6378 км, то на экваторе 1° дуги меридиана составит 111.32 км, а на полюсе - 110.95 км. Но это не слишком большое неудобство, поскольку географические координаты определяются из астрономических наблюдений, а не из измерений расстояний на земной поверхности.

Земные полюса, как и положено полюсам сферической системы координат, имеют широты ±90° и неопределенную долготу. Поскольку проекция любого меридиана на плоскость горизонта - это линия север-юг, то, например, на северном полюсе любое направление будет совпадать с направлением какого-то меридиана, то есть будет направлением на юг! Поэтому на полюсах не имеет смысла и понятие "стороны света", поскольку там она всего одна. Вышеизложенное наглядно демонстрирует простой вопрос - задача: "если все время идти на северо-восток, то куда прийдешь?" Ответ несколько неожиданный: с каждым шагом путник будет смещаться к северу и к востоку от первоначального положения. В отличие от неисчерпаемой долготы (всегда найдется точка восточнее заданной) широта может увеличиться только до +90°, то есть до северного полюса!

На земной поверхности есть две пары особо выделенных параллелей (по две в каждом полушарии), связанные с углом наклона e земного экватора к плоскости орбиты Земли (e = 23°26′). Параллели, имеющие широту +- e, называются, соответственно, северным и южным тропиками. Их физический смысл очень прост: на этих широтах один раз в год Солнце проходит через зенит - в момент летнего солнцестояния (северный тропик) или зимнего солнцестояния (южный тропик). Ближе к экватору такое бывает уже дважды в год, а дальше от экватора - не бывает никогда. Параллели, имеющие широты ±(90° - e), называются северным и южным полярными кругами. На этих широтах в момент летнего солнцестояния Солнце не заходит за горизонт (северный полярный круг) или не восходит (южный полярный круг), в момент зимнего солнцестояния - наоборот. То есть области от полярных кругов до полюсов - это районы, где бывают полярные дни и ночи. Почему это связано с углом e - объяснено в главе про эклиптическую систему координат.

Положение земной оси в пространстве меняется со временем - с периодом 26000 лет. Это явление называется прецессией.

Осталось добавить, что и сами географические полюса не сохраняют постоянного положения относительно земной поверхности. Но эти колебания невелики - всего несколько десятков метров.

Список литературы

Н.Александрович "Основы астрономии"

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.astro-azbuka.info




© 2010.