Czym jest długość geograficzna?

Długości geograficzne to punkty geograficzne kierunku, które określają, jak wschód lub zachód znajduje się na Ziemi. Punkty są mierzone w stopniach i symbolizowane przez grecką literę λ (pisaną jako lambda). Istnieją również specjalne linie biegnące przez biegun północny do bieguna południowego łączące punkty na tych samych długościach geograficznych. Linie te nazywane są meridianami. Najbardziej specjalny południk jest nazywany południkiem zerowym. Ta szczególna długość geograficzna biegnie przez Greenwich w Anglii. Utrzymuje pozycję zerową (0 °) długości geograficznej. Aby ustalić długość geograficzną innych miejsc na Ziemi, miejsca są mierzone kątem wschodnim lub zachodnim w stosunku do południka głównego. Zaczyna się od 0 ° na wschodzie do + 180 °, a na zachodzie, kąt wynosi do -180. Położenie miejsca na północ lub południe od południka zerowego jest mierzone według szerokości geograficznej. Można to określić jako kąt między lokalną długością geograficzną a równikiem.

Ważne jest, aby pamiętać, że Ziemia nie jest idealną sferą. Gdyby była to doskonała kula, to długość geograficzna w danym miejscu byłaby równa kątowi między pionową płaszczyzną północ-południe przez to miejsce a płaszczyzną południka Prime / Greenwich. Dobrze, że Ziemia nie jest jednolita, obecność gór i innych nieregularności na powierzchni Ziemi umożliwia przesunięcie płaszczyzny pionowej w pewnej odległości od osi. Gdy nastąpi przecięcie między płaszczyzną północ-południe i południkiem Greenwich / południkiem głównym, tworzony jest kąt i ten kąt tworzy dokładną długość astronomiczną. Długości, które są identyfikowane przez mapy, tworzą kąt między południkiem przechodzącym przez Greenwich a płaszczyzną, która przechodzi prostopadle przez krzywiznę wybraną jako poziom morza. Ten pomiar nie jest bardzo dokładny, ponieważ płaszczyzna Greenwich nie przechodzi przez rzeczywisty poziom morza.

Pochodzenie i odkrycie

Historia długości geograficznej została wsparta przez wielkie umysły w dziedzinie astronomii, tworzenia map i nawigacji przez wiele stuleci. Ta informacja była i nadal jest ważna. Na przykład, w bezpiecznym kreśleniu oceanu, bardzo potrzebny był sposób definiowania długości i szerokości geograficznej. Proces poszukiwania precyzyjnych środków trwał wieki i wkład bardzo wielkich uczonych. Najwcześniejsze prace zapisane na badaniach długości geograficznej były w III wieku pne przez Erastostenesa. Jego dzieło zostało później zbudowane przez jednego Hipparcha w II wieku pne. XI wiek ujawnił wielki umysł pod nazwą Al-Burini, który odkrył, że Ziemia obraca się wokół własnej osi, odkrycie, które stanowi podstawę współczesnego przekonania o tym, jak długość i szerokość geograficzna są powiązane.

Rozwiązania początkowe

W pogoni za wielkością narody musiały inwestować w handel zagraniczny, osiedla i placówki. Z tego powodu bardzo ważna była potrzeba identyfikacji lokalizacji ich statków na morzu przy użyciu ich długości geograficznej. Narody takie jak Francja, Hiszpania i Holandia oferowały wspaniałe nagrody za rozwiązanie problemu długości geograficznej.

Jedno z najwcześniejszych rozwiązań problemu długości geograficznej opierało się na lukach czasowych. W metodzie tej marynarze określali czas lokalny, wykorzystując słońce jako punkt odniesienia w porównaniu z czasem lokalnym. Ta metoda rozwiązała problem zegarów mechanicznych nie działających na morzu z powodu wilgoci i ruchów na morzu.

Brytyjski Karol II założył Królewskie Obserwatorium Astronomiczne w 1675 r., Aby poznać długość miejsc, aby pomóc nawigatorom. Odkryto metodę o nazwie Księżycowa metoda odległości, w której zarejestrowano dokładne położenie gwiazd, a następnie ruch księżyca w stosunku do gwiazd można wykorzystać do obliczenia czasu w Greenwich. Wyzwaniem w tej metodzie było przewidywanie ruchów księżyca i brak dostępności dokładnych instrumentów do obserwacji.

1714 Ustawa o długości geograficznej

Rok 1714 był wspaniałym rokiem dla badań długości geograficznej. Rząd brytyjski zaoferował nagrodę w wysokości 20 000 funtów za rozwiązanie problemu długości geograficznej przez bliskość połowy stopnia, co stanowi równowartość 2 minut. Jako motywację stworzono jednocześnie dwa rozwiązania. Twórca zegara o imieniu John Harrison dokonał pierwszego istotnego wkładu poprzez stworzenie Marine Timekeeper H4. Ten instrument został później przemianowany na Marine Chronometer. Inni współpracownicy to John Hadley i niemiecki astronom Tobias Mayer, którzy udoskonalili wcześniejsze katalogi astronomiczne i instrumenty, które mają być używane w metodzie odległości Księżyca. Astronom Royal Nevil Maskelyne wniósł znaczący wkład poprzez swoje wysiłki na rzecz Almanachu Nautica i Rady Długości. Królewskie Obserwatorium pozostaje punktem testowym dla badaczy morskich i obserwatorów astronomicznych. Wysiłki te bardzo przyczyniły się do tego, że Greenwich stał się referencyjnym południkiem zerowym.

Obliczenia długości geograficznej

Długość geograficzną określa się za pomocą pomiaru kątowego od 0 ° do + 180 ° na wschód i -180 ° na zachód. Lambda (λ) została użyta do oznaczenia miejsc położonych na wschód lub na zachód od południka zerowego. Każdy stopień długości geograficznej jest oddzielony o 60 minut, a minuta z kolei dzieli się na 60 sekund. Dla celów dokładności sekundy są przechwytywane przez punkty dziesiętne jako takie 23 ° 27, 5 position E. Ta pozycja może być również zapisana jako ułamek dziesiętny jako taki 23.45833 ° E. Część kątowa może być również przekazywana jako radian do wykorzystania w obliczeniach jako podpisany ułamek π (pi) lub ułamek bez znaku 2 π. Podczas obliczeń przyrostek zachodni / wschodni jest upuszczany, aby zastąpić go symbolem ujemnym (-) na zachód od południka zerowego, podczas gdy znak dodatni (+) jest używany do oznaczania miejsc na wschód od południka zerowego. Przecięcie określonej długości geograficznej i określonej szerokości geograficznej jest następnie używane do obliczenia pozycji miejsca na Ziemi.

Aby określić długość geograficzną miejsca, obliczana jest różnica czasu między tym miejscem a Uniwersalnym skoordynowanym czasem (UTC). Prędkość ruchu słońca na niebie = liczba stopni w okręgu / liczba godzin w dniu = 360 ° ÷ 24 godzin = 15 ° na godzinę. Dlatego dla osoby 4 godziny przed UTC osoba ta jest blisko 60 ° długości geograficznej (4 godziny × 15 ° na godzinę = 60 °). Aby być dokładnym w tych obliczeniach, trzeba mieć chronometr ustalony w UTC, a także być w stanie określić czas lokalny za pomocą obserwacji astronomicznych lub środków słonecznych.

Osobliwość i nieciągłość długości geograficznej

W matematyce osobliwość można zdefiniować jako punkt, w którym nie można zdefiniować jednostki matematycznej lub nie zachowuje się ona w określony znormalizowany sposób takich jednostek, podczas gdy nieciągłość definiuje się jako brak kontynuacji funkcji w punkcie na jej polu. Podczas wykonywania obliczeń ważne jest, aby wiedzieć, że długość geograficzna jest pojedyncza na biegunach, więc obliczenia mogą nie być bardzo dokładne w takich punktach. Punkt ± 180 ° Meridian reprezentuje formę nieciągłości, którą należy ostrożnie obchodzić. Aby przewidzieć i uniknąć błędów w obliczeniach, długość i szerokość geograficzna mogą być zastąpione reprezentacją pozycji poziomej podczas obliczeń.

Wpływ płyt tektonicznych na szerokość geograficzną

Płyty tektoniczne nieustannie poruszają się z prędkością 50-100 mm rocznie. Oznacza to, że różne miejsca na Ziemi zawsze poruszają się względem siebie. Ruchy te zwiększają odległości podłużne między dwoma punktami w dowolnym miejscu. Na przykład różnica między Ugandą na Płycie Afrykańskiej a Ekwadorem na Płycie Południowoamerykańskiej wzrasta o około 0, 0014 sekundy łukowej rocznie. Aby zmniejszyć zmianę długości lub szerokości geograficznej między miejscem na tej samej płycie, można użyć ramki odniesienia, w której punkty / współrzędne są ustalone na pojedynczej płytce, takiej jak NAD83 dla Ameryki Północnej.

Długość stopnia długości geograficznej

Długość w milach lub jakikolwiek inny pomiar stopnia między długościami zależy wyłącznie od promienia okręgu szerokości geograficznej. Ponieważ stopnie szerokości są równoległe, przekonasz się, że odległość między każdym stopniem szerokości geograficznej pozostanie prawie stała. Z drugiej strony, ponieważ stopnie długości są szersze bliżej równika i bliżej biegunów, odległość między dwoma punktami podłużnymi znacznie się różni. Przybliżony stopień szerokości geograficznej wynosi 69 mil, ale liczba ta zmienia się w zakresie od 68, 703 mil w pobliżu równika do około 69, 407 w pobliżu biegunów. Stopień długości geograficznej został zarejestrowany jako najwyższy na równiku na 69.172 mil na równiku. Liczba ta stopniowo zmniejsza się do 0 na biegunach, gdy długości się łączą.

Zalecane

Bitwa o Fort Donelson: Wojna secesyjna
2019
Co to jest Tepui?
2019
Czym są stawy Sydney Tar?
2019