Система географических координат необходима для того, чтобы с большой точностью определять местонахождение объекта на поверхности Земли. Как известно, эта система состоит из географической широты и долготы. Первый элемент из этой системы представляет собой угол между местным зенитом (полуднем) и плоскостью экватора, составляющий значение от 0 до 90 градусов к западу или востоку от границы экватора. Долгота – это угол, образованный двумя плоскостями: меридиана, проходящего через данную точку местности и гринвичского меридиана, т.е. нулевой точки. От последнего начинается отсчет долготы, составляющей значения от 0 до 180 градусов к востоку и западу (восточная и западная долгота). Знание, как ориентироваться на местности с помощью определения по широте и долготе, поможет сообщить свои точные координаты при возникновении экстренной ситуации, когда вы оказались в незнакомом месте, которое не обозначено на карте, или заблудились в лесу. О том, как можно определить широту и долготу своего местонахождения, можно узнать далее.

Часы для определения места по ширине и долготе

Как определить место по широте и долготе

Определение местной географической долготы осуществляется с помощью обычных часов. Для этого необходимо установить на них точное время местности нахождения в данный момент. Затем следует определить время местного полудня, в этом поможет проверенный временем способ: необходимо найти метровую или полутораметровую палку, воткнуть ее вертикально в землю. Длина линии падающей тени будет показывать промежутки времени, которые нужно засекать. Момент, когда тень будет наиболее короткой, является местным зенитом, т.е. гномон показывает точно 12 часов дня, при этом направление тени – с юга на север.

В это время нужно засечь время на часах – это будет показание среднего гринвичского времени. Из этого значения нужно вычесть показатель, который берется из таблицы уравнения времени. Эта поправка возникает из-за непостоянства угловой скорости движения и зависимости от времени года. Учитывая эту поправку, среднее значение гринвичского времени приводится к истинному солнечному. Получившаяся разница между этим солнечным временем (т.е.12 часов) и гринвичским с учетом поправки, необходимо перевести в градусное значение. Для этого нужно знать, что за один час Земля вращается на 15 градусов (если разделить 360 градусов на 24 часа) долготы, или на 1 градус за четыре минуты. Если полдень в данной местности наступает раньше гринвичского, в своих расчетах указывайте восточную долготу, если позже, тогда западную. Чем ближе координаты искомой местности к полярным областям, тем точнее окажутся измерения долготы.

Поле того, как найдено значение долготы, можно приступать к определению значения широты конкретной местности. Для начала необходимо определить длительность дневного времени суток, которая начинается с восхода и заканчивается заходом солнца. Далее нужно составить номограмму, т.е. определение широты: в левой части указывается значение продолжительности светового дня, в правой – дата. Если объединить эти значения, можно определить место пересечения географической широты со средней частью. Найденное место будет обозначать местную широту. При определении широты относительно южного полушария необходимо прибавить 6 месяцев к необходимой дате. Второй способ заключается в нахождении широты с помощью обычного транспортира: для этого фиксируется отвес (нитка с грузиком) по центру этого инструмента, а его основание наводится на Полярную Звезду. Угол, образуемый отвесом и основанием транспортира, нужно уменьшить на величину 90 градусов, т.е. отнять это значение из его величины. Значение этого угла показывает высоту Полярной Звезды, т.е. высоту полюса над горизонтом. Поскольку географическая широта равна величине полюса над горизонтом конкретно взятого места, то это значение будет указывать его градус.

При попадании в аварийную ситуацию, человек первым делом должен уметь ориентироваться на местности. Иногда необходимо определить географические координаты своего местоположения, например, чтобы передать спасательной службе или для других целей. Существует несколько сподручных способов это сделать. Но сначала немного теории:

Экватор делит земной шар на северное и южное полушарие. Также существуют паралелли и меридианы. Параллели - это окружности, параллельные экватору. Меридианы- окружности, перпендикулярные экватору. Нулевой меридиан проходит через Гринвическую обсерваторию в лондоне. Система паралеллей и меридианов представляет собой координатную сетку, которая используется для определения местоположения и целеуказания.

Географические координаты состоят из широты и долготы, которые представляют собой угловые величины, с помощью которых можно определить положениеточки в любой части земного шара.

Географическая долгота - угол, отсчитываемый от нулевого меридиана, от 0° до 180°. Если счет ведется на запад от Гринвича, то это будет западной долготой, если на восток, то восточной. Долгота показывает, насколько точка находиться западнее или восточнее от нулевого меридиана.

Географическая широта, показывает насколько точка находится севернее или южнее от экватора, и составляет угол от 0° до 90°,отсчитываемый от плоскости экватора до одного из полюсов - северного или южного. Отсюда следует, что широта также бывает северной и южной.

Схематическое определение широты и долготы
Географические координаты измеряются в градусах, минутах и секундах. Градусом географической широты является 1/180 часть меридиана. Средняя длина одного градуса широты соответствует примерно 111,12 км. Средняя длина одной минуты соответствует 1852 м (10 кабельтовых, или 1 морской мили). Диаметр Земли (длина земной оси) между полюсами равна 12713 км.

Определение географической долготы
Градусом географической долготы является 1/360 часть экватора. Поскольку Земной шар совершает полный оборот по своей оси за 24 ч, то за 1 ч времени Земля проходит 15° долготы. Соответственно:

1° долготы = 4 мин. времени
1´ = 4 сек времени
1" = 1/15 сек времени

Исходя из выше сказанного существует способ определения географической долготы вашего местоположения при помощи часов. Для этого необходимо иметь часы, время которых выставлено по месту с известной долготой и засечь их показания в местный полдень, а разницу этого времени перевести в градусную меру:

Определение местного полудня
1). Пересчитайте ваши часы на Гринвическое время с учетом поясных поправок (места, по которому они выставлены, если не по Гринвичу), декретного и летнего времени.

2). Определите полдень в данной местности. Для этого необходимо воспользоваться гномоном - древнейшими солнечными часами, т.е. воткнутой строго вертикально в землю палкой 1-1,5 м. И засекать путем отметок на земле длины падающей линии. При приближении солнца к зениту, тень станет укорачиваться, и в момент, когда она станет наиболее короткой, это и будет истинным солнечным временем в полдень в данной местности, т.е ваши солнечные часы показывают 12ч. Хочется заметить, что во время полудня тень от палки будет направлена строго с юга на север.
3). Засечь показания ваших часов - это будет среднее Гринвическое время. Далее от этого времени следует отнять с учетом знака поправку из таблицы, поскольку угловая скорость движения не постоянна и зависит от времени года, тем самым привести среднее Гринвическое время к истинному солнечному.
А теперь вычислить разницу между истинным солнечным временем в полдень, т.е 12ч и полученное время по Гринвичу с учетом поправки. Полученный результат перевести в градусную меру, это будет географическая долгота местности.

Пример: дата - 2 мая, ваши часы выставлены по московскому времени. Московское летнее время отличается от мирового летом на 4 часа. В местный полдень часы показали 18 часов 36 минут. Следовательно среднее время по Гринвичу в этот момент было 14 часов 36 минут. Вносим поправку +3мин на 2мая. Отнимаем от этого 12 часов, получаем 2 часа 36 минут. с учетом поправки на 2 мая прибавляем 3 минуты и переводим в угловую меру. И получаем 39° западной долготы, т.к. местный полдень наступил позже гринвического.
14:36 + 3мин = 14:39 - истинное солнечное время
14:39 - 12ч = 2:39 = 39° западной долготы

Таблица 1 - Прибавлять поправку (со своим знаком) к показаниям часов для получения истинного солнечного времени

Второй способ - приводить истинное солнечное время в полдень к среднему, прибавив к нему поправку из таблицы 2, т.е к 12ч прибавлять поправку с учетом знака


Таблица 2 - Приведение истинного солнечного времени к среднему

Пример: Дата 7 октября. Вы определили солнечный полдень, т.е 12ч. Ваши часы выставлены по Гринвичу и показывают 8:20. Истинное солнечное время необходимо перевести в среднее, поскольку часы по Гринвичу показывают тоже среднее. Значит поправка на 7 октября составляет -12мин. (таблицы 2)

12ч - 12мин= 11:48 - среднее местное время11:48 - 8:20 = 3:28 = 55° восточной долготы, поскольку местный полдень наступил раньше Гринвического

На самом деле таблицы 1 и 2 отличаются только знаками. Например 14 мая из таблицы 1 поправка будет +3мин, а из второй -3мин. Поэтому можно пользоваться, например, таблицей 1 и приводить среднее время к истинному солнечному, а если приводить истинное солнечное к среднему, то брать противоположный знак поправки. На мой взгляд удобней приводить по первому способу, тогда вы всегда будете вносить поправку в среднее время по Гринвичу и высчитывать разницу от 12ч (истинный полдень)

Или еще проще - сначала высчитывать разницу между истинным солнечным и средним Гринвическим временем, а в полученный результат вносить поправку с учетом знака из таблицы 2.

Запомните, если в момент местного полудня время по Гринвичу будет меньше 12 часов, то у вас восточная долгота,если больше 12 часов дня, то западная. Данный метод позволяет определять долготу с точностью до 2-3°, причем находясь в экстремальных ситуациях, у вас скорее всего не окажется под рукой таблицы уравнения времени для внесения поправки на время года, поэтому только за счет этого результат будет отличаться от истинного на 0°- 4°, в зависимости от времени года.

Определение географической широты
Широту можно определить несколькими способами.

Способ №1. При помощи транспортира и отвеса. Транспортир можно смастерить из двух прямоугольных планок, скрепленных в виде циркуля, чтобы можно было менять угол между ними.

1). В центре транспортира закрепить нить с грузом, играющей роль отвеса.
2). Основание транспортира навести на полярную звезду.
3). Из угла между основанием транспортиром и отвесом вычесть 90°. Полученный результат будет углом между полярной звездой и горизонтом. Поскольку полярная звезда имеет угловое отклонение от оси полюса мира всего на 1°, то угол между полярной звездой и горизонтом будет широтой той местности, в которой вы находитесь.

Способ №2.
1). Засечь продолжительность дня между восходом солнца на горизонте и полным его заходом.
2). В номограмме определения широты отложить в левой части полученную продолжительность дня, а в правой части дату. Соединив полученные значения прямой, определить где она пересекается со средней частью. Это пересечение и будет широтой вашей местности.

Номограмма определения географической широты

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.

Определить географические координаты заданной точки, то есть её широту и долготу можно с помощью карты. На любой географической карте существует градусная сеть , с её помощью и определяются географические координаты.
Определять и записывать координаты принято в следующем порядке: сначала широта, потом долгота.
Для нахождения географической широты на карте нам потребуются параллели . Найдём самую главную параллель - экватор . Если она не подписана на карте мира, то ей соответствует значение 0°. Обратите внимание, что все параллели на карте имеют числовые значения, которые могут находиться в пределах от 0 до 90 градусов. Заметим, что 90° - это максимальное значение географической широты, и оно соответствует полюсам планеты. Но полюсов у Земли два: Северный и Южный, их нужно различать. Найденный нами экватор делит землю на два полушария, все точки южнее экватора имеют южную широту, все точки севернее - северную. Получается, что широта Северного полюса - 90° северной широты, а Южного - 90° южной. В географии принята короткая запись: вместо слов "северная широта" принято писать с.ш., а вместо "южная широта": ю.ш. Осталось разобраться, как же быть с экватором, ведь его широта 0°. Как в математике ноль не является ни положительным, ни отрицательным числом, так и в географии, если точка находится на экваторе, то её широта - 0° широты или 0°ш. (ни северной, ни южной).

А как быть, если точка не лежит прямо на параллели и находится где-то между ними на карте?
Параллель можно провести через любую точку карты, потому что их бесконечное множество. Просто для удобства на карте изображают лишь несколько, иначе ими будет заштрихована вся карта. А остальные параллели приходится достраивать мысленно.
Попробуем найти широту истока реки Миссури. Эта точка находится в Северной Америке, которая расположена севернее экватора, то есть широта нашей точки северная.
На карте мы видим, что исток расположен между 40 и 60 параллелью. Это значит, что его широта больше 40, но меньше 60 градусов. Будьте особо внимательны в этом месте, заметьте, что в Южном полушарии исчисление параллелей на карте мира идёт в противоположную сторону от Северного! Всегда внимательно определяйте больше и меньше какого значения должна быть широта вашей точки - между какими параллелями она лежит. Дальше, так как широту принято определять до градуса, нужно мысленно разделить расстояние между нашими параллелями (40 и 60) на число градусов между ними (в нашем случае между ними лежит 19 параллелей - от 41 до 59) и отмерить, на какой из них примерно лежит наша точка. Здесь нужно упростить себе работу: мы видим, что исток Миссури находится значительно ближе к 40 параллели. Мысленно проведём параллель 50°. Удобнее делать это по соседним меридианам градусной сети . Теперь хорошо видно, что точка лежит почти по середине между 40 и 50 параллелью. Значит, её широта - 45° с.ш. Отметим так же, что абсолютно точных измерений в заданиях по нахождению координат обычно не требуется. По школьным атласам допускается погрешность измерений в пределах деления градусной сети, на карте мира это обычно 2°.

Теперь, когда мы научились находить широту, аналогичным способом можно найти географическую долготу. Это не намного сложнее. Дополнительная сложность появляется из-за того, что на Северное и Южное полушарие землю делит один экватор, а на Западное и Восточное - два меридиана: нулевой и сто восьмидесятый. На карте мира нам придётся найти оба из них. Все точки восточнее нулевого, но западнее 180 меридиана имеют восточную долготу, а все точки западнее нулевого, но восточнее 180 - западную. Нулевой меридиан также принято называть начальным или Гринвичским (обсерватория Гринвич в Лондоне). Запись долготы также принято сокращать. Восточная долгота записывается как в.д., а западная - з.д.
Как быть, если точка лежит на 0 или 180 меридиане? Скорее всего вы уже догадались, что их долгота будет просто 0°д. или 180°д. - ни западной, ни восточной.
И последний нюанс - долгота полюсов планеты. Мы установили, что их широта 90°, но на полюсах сходятся все меридианы. Именно поэтому долготу полюса определить невозможно, у Северного и Южного полюса долготы нет.

Конечно же, большинство точек на карте, для которых мы ищем координаты, также лежат и между меридианами . Это значит, что нам придётся поступать также, как когда мы искали широту - мысленно провести недостающие меридианы. Попробуем это сделать снова для истока Миссури. Мы видим, что он находится по середине между 100 и 120 меридианом западной долготы. Они лежат западнее 0 меридиана и восточнее 180. Значит, долгота нашей точки - западная. Долгота точки больше 100°, но меньше 120°. Она расположена почти по середине, а значит её долгота примерно равна 110° з.д. (На самом деле 111°, но повторимся, что по такой мелкомасштабной карте измерить координаты идеально трудно - ориентируйтесь на погрешность не более 2° для карты мира).

Итак, мы получили примерные координаты истока Миссури: 45° с.ш. и 110° з.д.

В качестве итога - план "Как искать широту и долготу"
1) Определить севернее или южнее экватора расположена точка:
- Если севернее - широта северная;
- Если южнее - широта южная;
- Если на экваторе - широта 0°
2) Определить между какими параллелями изображена точка на карте.
Это значит узнать - больше какого и меньше какого значения будет её широта.
3) Мысленно провести недостающие параллели и определить широту до градуса.
4) Определить западнее или восточнее 0 меридиана находится точка.
- Если западнее 0, но восточнее 180 - долгота западная;
- Если восточнее 0, но западнее 180 - долгота восточная;
- Если на 0 меридиане - 0°д., если на 180 меридиане - 180°д;
- Если широта 90°, то долготы нет.
5) Определить, между какими меридианами расположена точка на карте.
Узнать в каких пределах мы ищем значение долготы;
6) Мысленно провести недостающие меридианы и определить долготу до градуса.

Существует много различных систем координат, Все они служат для определения положения точек на земной поверхности. Сюда относятся главным образом географические координаты, плоские прямоугольные и полярные координаты. Вообще координатами принято называть угловые и линейные величины, определяющие точек на какой-либо поверхности или в пространстве.

Географические координаты - это угловые величины - широта и долгота, определяющие положение точки на земном шаре. Географической широтой называется угол, образованный плоскостью экватора и отвесной линией в данной точке земной поверхности. Эта величина угла показывает, насколько та или иная точка на земном шаре севернее или южнее экватора.

Если точка расположена в Северном полушарии, то ее географическая широта будет называться северной, а если в Южном полушарии - южной широтой. Широта точек, расположенных на экваторе, равна нулю градусов, а на полюсах (Северном и Южном) - 90 градусов.

Географической долготой также является угол, но образованный плоскостью меридиана, принятого за начальный (нулевой), и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку. Для однообразия определения условились начальным меридианом считать меридиан, проходящий через астрономическую обсерваторию в Гринвиче (близ Лондона) и именовать его Гринвичским.

Все точки, расположенные от него к востоку, будут иметь восточную долготу (до меридиана 180 градусов), а к западу от начального - западную долготу. На рисунке ниже показано, как определять положение точки А на земной поверхности, если известны ее географические координаты (широта и долгота).

Заметим, что разность долгот двух пунктов на Земле показывает не только их взаимное расположение по отношению к нулевому меридиану, но и разницу во в этих пунктах в один и тот же момент. Дело в том, что каждые 15 градусов (24-я часть окружности) по долготе равны одному часу времени. Исходя из этого, можно по географической долготе определять разность во времени в этих двух точках.

Например.

Москва имеет долготу 37°37′ (восточную), а Хабаровск -135°05′, то есть лежит восточнее 97°28′. Какое время имеют эти города в один и тот же момент? Простые расчеты показывают, что если в Москве 13 часов, то в Хабаровске 19 часов 30 минут.

На рисунке ниже показано оформление рамки листа любой карты. Как видно из рисунка, в углах этой карты подписываются долгота меридианов и широта параллелей, образующих рамку листа данной карты.

Со всех сторон рамка имеет шкалы, разбитые на минуты. И для широты и для долготы. Более того, каждая минута точками разделена на 6 равных участков, которые соответствуют 10 секундам долготы или широты.

Таким образом, для того, чтобы определить широту какой-либо точки М на карте, надо через эту точку провести линию, параллельную нижней или верхней рамке карты, и прочитать справа или слева по шкале широты, соответствующие градусы, минуты, секунды. В нашем примере точка М имеет широту равную 45°31’30».

Аналогично проводя вертикаль через точку М параллельно боковому (ближнему к данной точке) меридиану границы данного листа карты, читаем долготу (восточную) равную 43°31’18».

Нанесение на топографическую карту точки по заданным географическим координатам.

Нанесение на карту точки по заданным географическим координатам производится в обратной последовательности. Вначале находят на шкалах указанные географические координаты, а потом через них проводят параллельную и перпендикулярную линии. Пересечение их на покажет точку с заданными географическими координатами.

По материалам книги «Карта и компас — мои друзья».
Клименко А.И.