форма и размеры земли основные точки и линии на земном шаре
Основные точки, линии и круги на земном шаре
Форма и размеры земли.
Основные географические понятия.
Лекция № 1.
Земля – небесное тело, не имеющее простой геометрической формы. За геометрическое тело, близкое к форме земли, принят геоид.
Геоид – геометрическое тело, ограниченное условной (уровенной) поверхностью, которая является продолжением поверхности океанов в их спокойном состоянии.
Для упрощения вычислений, геоид заменяют эллипсоидом вращения. На практике все географические работы осуществляются по эллипсоиду вращения Ф.Н. Красовского (1878 – 1948), который имеет параметры:
— большая полуось «а» равна 6378,245 км;
— малая полуось «в» равная 6356,863 км.
Сжатие у полюса составляет 21,382 км, для упрощения расчетов земной шар приняли за шар с радиусом 6371 км.
Эллипсоид вращения Красовского.
На земном шаре имеются точки, круги и линии, которые необходимо знать, т.к они составляют основу для картографических проекций, а также теории воздушной навигации.
К основным географическим точкам земного шара относятся полюса: северный, южный, магнитный и географический.
Основными линиями на земном шаре являются: параллель и меридиан.
Основными кругами на земной поверхности являются: экватор, малый круг, большой круг.
Разберем их более подробно.
Основные точки, лини и круги на земном шаре.
Географический полюс (северный, южный) – это точки пересечения оси вращения земли с земной поверхностью.
Большой круг – это круг, образованный на земной поверхности плоскостью сечения, проходящей через центр земли.
Малый круг – это круг, образованный на земной поверхности плоскостью сечения, не проходящей через центр земли.
Экватор – это большой круг, плоскость которого перпендикулярна оси вращения земли.
Параллель – это малый круг, плоскость которого параллельна плоскости экватора.
Меридиан – это большой круг, проходящий через полюса земли.
a) Через каждую точку на земной поверхности (кроме полюсов) можно провести только один меридиан и одну параллель. Меридиан и параллель, в этом случае, называются меридиан и параллель места.
b) Меридиан, пройденный через Гринвичскую обсерваторию, называется Гринвичским или нулевым.
c) Плоскость экватора и плоскость нулевого меридиана являются начальными плоскостями для отсчета географических координат.
d) Меридианы сходятся к точкам северного и южного полюсов. Угол схождения меридианов «δ» учитывается при расчетах направлений полетов. Его значение численное или графическое указывается на карте.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Форма и размеры Земли
Географические координаты
Слово “навигация” латинское, оно означает-“искусство управления судами”.
Для успешного овладения искусством навигации необходимо знать основные сведения о Земле и уметь определять направления и расстояния на море.
Если изобразить отклонение формы Земли от шара на глобусе с поперечником в 1 м по экватору, то его полярная ось будет короче экваториальной на 3,35 мм.
Точки касания воображаемой оси, вокруг которой происходит суточное вращение Земли, с земной поверхностью представляют собой географические полюсы:
Северный (Рс) и Южный (Рю).
Положение любой точки на земной поверхности определяется географическими координатами: широтой, которую в кораблевождении принято обозначать буквой греческого алфавита j (фи) или русской буквой Ш, и долготой, которая обозначается греческой буквой l (ламб-да) или русской буквой Д.
Морские карты крупных масштабов, предназначенные для обеспечения плавания вблизи берегов, поэволяют снимать с них координаты точки с точностью до десятых долей минуты дуги. Запись координат производится следующим порядком:
Форма и размеры Земли.
Поверхность Земли, представляющую сложное сочетание неровностей суши и океанов, называют физической или топографической поверхностью. На форме Земли существенно сказалось ее вращение вокруг своей оси. Разная удаленность приэкваториальных и приполярных ее частей от оси вращения образуют и разную по величине центробежную силу. В этом случае Земля должна была приобрести форму эллипсоида вращения с малой осью, совпадающую с земной осью. Однако на форме Земли сказалось также влияние силы тяжести, ввиду неравномерного распределения масс, слагающих земную кору, что вызвало отклонения направления силы тяжести в разных ее точках от направления к центру Земли.
За наиболее приближенную фигуру Земли принимают фигуру, определяемую уровенной поверхностью Мирового океана в состоянии полного покоя и равновесия и мысленно продолженной под материками, которая называется геоидом (землеподобный). Поверхность геоида не является геометрически правильной фигурой, так как внутреннее строение Земли неоднородно и направление силы тяжести не совпадает с направлениями при однородном строении Земли. Поэтому уровенная поверхность, оставаясь в каждой точке перпендикулярной отвесным линиям, приобретает сложную, изменяющуюся, неправильную геометрическую форму.
Наиболее близкой геометрической фигурой к геоиду является эллипсоид. Эллипсоидом называется фигура, образованная вращением эллипса вокруг его малой оси. Малая ось эллипсоида совпадает с полярной осью Земли. Нормали эллипсоида и отвесные линии геоида не совпадают и образуют угол в точках Земли (уклонение отвесной линии в среднем составляет 3–4″). Отступление поверхности геоида от поверхности эллипсоида составляют в среднем 50 м и не превосходят 150 м. Такие расхождения столь незначительны по сравнению с размером Земли, что на практике её форму принимают за эллипсоид, который называется – земным эллипсоидом.
Установление размеров земного эллипсоида, наиболее близко подходящего по своей форме и размерам к фактической фигуре Земли, имеет важное значение для создания точных топографических карт.
В России за основу при создании топографических карт и определении координат геодезических пунктов принят – эллипсоид Красовского, размеры которого были получены в 1940 году. В США, Канаде, Мексике, Франции принят эллипсоид Кларка (Англия) рассчитанный в 1880 году.
Ф. Н. Красовский (1878–1948г.г.), советский ученый геодезист, под руководством которого в результате научной обработки огромного материала измерений были получены новейшие, более точные данные о размерах земного эллипсоида. Размеры земного эллипсоида:
а) большая (экваториальная) полуось – 6 378 245 м;
б) малая (полярная) полуось – 6 356 863 м.
Из этих данных видно, что ось вращения Земли короче диаметра земного экватора примерно на 43 км. Поэтому для ряда практических задач, не требующих особой точности, фигуру Земли принимают за шар, радиус которого равен примерно 6 371 км.
На земном шаре различают следующие основные точки и линии:
1) Концы земной оси, вокруг которой происходит суточное вращение Земли, называется – географическими полюсами (северный и Южный).
2) Плоскость, перпендикулярная к оси вращения Земли и проходящая через её центр, называется – плоскостью земного экватора. Эта плоскость пересекает земную поверхность по окружности, называемой – экватором. Плоскость экватора делит Землю на два полушария: северное и южное.
3) Линии пересечения земной поверхности плоскостями, параллельными плоскости экватора, называются – параллелями, а линии пересечения поверхности Земли вертикальными плоскостями, проходящими через земную ось – меридианами.
4) Сетка, образованная пересечением меридианов и параллелей, называется – географической сеткой.
1. Форма и размеры Земли. Основные точки и круги на земном шаре. Географические координаты
1. Форма и размеры Земли. Основные точки и круги на земном шаре. Географические координаты
Слово «навигация» латинское, оно означает — «искусство управления судами». Для успешного овладения искусством навигации необходимо знать основные сведения о Земле и уметь определять направления и расстояния на море.
Земля представляет собой неправильной формы шар. Длина его экваториального радиуса равна 6 378 245 м, а полярного — 6 356863 м. Как видно, экваториальный диаметр Земли длиннее полярного примерно на 42,8 км. Если изобразить отклонение формы Земли от шара на глобусе с поперечником в 1 м по экватору, то его полярная ось будет короче экваториальной на 3,35 мм.
Можно подумать, что горы, высочайшая из которых — Эверест — достигает почти 9 км, должны сильно искажать форму Земли. Но фактически эта гора в масштабе Земли на рельефном глобусе с диаметром 1 м изобразилась бы песчинкой в 3/4 мм. Поэтому, принимая bq. внимание все это, а также незначительность сжатия земного шара, в кораблевождении для большинства задач форму Земли принимают за правильный шар.
Точки касания воображаемой оси, вокруг которой происходит, суточное вращение Земли, с земной поверхностью представляют собой географические полюсы: Северный (Р ) и Южный (Р 10) (рис. 18).
Большой круг ECKHD, перпендикулярный оси вращения земного шара, называют плоскостью земного экватора, а геометрическое место точек касания этой плоскости к земной поверхности — экватором, Экватор делит Землю на два полушария — северное и южное. Он является начальной линией для отсчета широт в северном и южном направлениях.
Окружность малого круга ВМА, параллельную экватору и проходящую через точку М, называют географической параллелью точки М (т. е. данной точки).
Окружность большого круга, проходящую через географические полюсы, называют земным или географическим меридианом. Географический меридиан, который проходит через прежнее место расположения Гринвичской обсерватории (вблизи Лондона), является начальным и делит земной шар на два полушария — восточное и западное. От него ведется счет долгот в восточном и западном направлениях от 0 до 180°. Половину географического меридиана, проходящую от полюса Р с к полюсу Р через точку М, называют меридианом места или меридианом наблюдателя.
Положение любой точки на земной поверхности определяется географическими координатами: широтой, которую в кораблевождении принято обозначать буквой греческого алфавита ср (фи) или русской буквой Ш, и долготой, которая обозначается греческой буквой Л(ламб-да) или русской буквой Д.
Широтой места называется угол между плоскостью экватора и линией, соединяющей место наблюдателя на поверхности Земли с центром земного шара. В данном случае широта точки М выражается центральным углом МОК и измеряется дугой меридиана КМ. Широта имеет значение от 0 до 90° в сторону полюсов и называется норд (N) — северная, если определяемая точка находится в северном полушарии, или зюйд (S) — южная, если точка находится в южном полушарии.
Рис. 18. Основные точки и круги на земной поверхности
Долготой места называется угол, заключенный между плоскостью начального (нулевого, гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана наблюдателя. Этот угол может иметь значение от 0 до 180°. Он измеряется меньшей дугой экватора, заключенной между указанными меридианами (в данном случае дугой СК), в восточном и западном направлениях. Долгота места может называться ост (Ost) — восточной, если меридиан места расположен в восточном полушарии, или вест (W) — западной, если меридиан места — в западном полушарии.
Таким образом, параллель ВМА является геометрическим местом точек, имеющих одну и ту же широту, а меридиан Р СМКР Ю — геометрическим местом точек с одинаковой долготой.
Морские карты крупных масштабов, предназначенные для обеспечения плавания вблизи берегов, позволяют снимать с них координаты точки с точностью до десятых долей минуты дуги. Запись координат производится следующим порядком:
Читайте также
Дыхание Земли
Дыхание Земли Энергетические сети – это не просто невидимые пересекающиеся линии или полосы на поверхности Земли, это система энергоинформационных потоков, которые движутся горизонтально вдоль линий сети, подобно рекам и ручейкам, фонтанами бьют вверх из глубин Земли
Размеры
Размеры В зависимости от типа и назначения печи могут быть разных размеров.Размеры стандартной печи-каменки, работающей на твердом топливе, составляют 40 х 50 х 75 см.Размеры печи-каменки со встроенным баком для воды — 50 х 60 х 80 см.Размеры печи-каменки непрерывного действия,
Высота точки съемки и понятие «ракурс»
Высота точки съемки и понятие «ракурс» Следующая координатная точка съемки — высота установки фотоаппарата. Одна из самых распространенных точек съемки — установка его на уровне глаз человека: именно с такой высоты мы обычно рассматриваем наблюдаемый объект, и потому
Задание 6 Высота точки съемки и понятие «ракурс»
Задание 6 Высота точки съемки и понятие «ракурс» Проведите съемку избранного объекта со следующих точек:A. С точки, нормальной по высоте.Б. С нижней отдаленной точки.B. С нижней и одновременно достаточно близкой точки.Г. С отдаленной верхней точки.Д. С приближенной верхней
Форма и размеры Земли
Форма Земли не совпадает в точности с формой ни одного из известных геометрических тел. Для нее нет исчерпывающего математического выражения. Фигуру Земли называют геоид от греческого γεώ — земля + ειδής — вид. Геоид — фигура Земли, ограниченная поверхностью океана, невозмущенная приливами, мысленно продолженная внутри материков и перпендикулярная к отвесной линии в любой своей точке.
Для геодезических целей, для изготовления карт земной поверхности и морских карт используют геометрическую форму, которая близка к форме геоида и имеет определённое математическое выражение. Эта форма — эллипсоид, который называют сфероидом. Вращение эллипса вокруг его малой оси образует эллипсоид. Геодезисты используют термин «сжатие», чтобы указать, насколько эллипсоид отличается от сферической поверхности. Для Земли это сжатие имеет коэффициент 1/300.
Земной эллипсоид с определенными размерами, соответствующим образом ориентированный в теле Земли и принятый за модель Земли, называется референц-эллипсоидом. Положение референц-эллипсоида в теле Земли определяется исходными геодезическими данными:
Перед тем, как какой-либо эллипсоид мог бы быть использован для определения координат места, необходимо определить его взаимосвязь с геоидом. Эта взаимосвязь определяется величиной, называемой датум. Датумы подразделяют на:
С появлением глобальных навигационных спутниковых систем стало необходимым и возможным создание единого земного эллипсоида, такой эллипсоид был создан с помощью спутниковой геодезии.
В 1989 году для глобальной системы позиционирования (GPS) был принят референцный датум мировых геодезических исследований WGS-84. WGS-84 — это система глобального датума, базирующегося на многих точках, определённых с большой точностью.
На территории нашей страны применялись следующие системы координат:
Эллипсоид Красовского ориентирован по координатам Круглого зала Пулковской астрономической обсерватории, т. е. в этой точке произведено совмещение поверхностей эллипсоида и геоида по географическим координатам (φ = 59°46’18,55″N λ = 30°19,42,09″Е), по высоте геоида над эллипсоидом (h = 0) и азимуту на местности (A0 = 121°40’38,79″ на пункт Бугры).
Единые Государственные системы координат (ECK), введенные Постановлением Правительства РФ с 01.07.2002 г. которые относятся к общеземным геоцентрическим системам отсчета координат:
По сравнению с «ПЗ-90» в новом варианте уточнены долготная ориентировка и линейный масштаб. Они приближены к значениям, принятым в системе координат Международной земной сети ITRF-2000, поддерживаемой Международной службой вращения Земли (IERS). Фактически оси двух систем теперь параллельны, масштаб одинаков, и лишь начало координат «ПЗ-90.02» немного смещено: для перехода к ITRF-2000 к координатам нужно добавить (-36, +8, +18 см). В свою очередь. ITRF-2000 практически эквивалентна современной версии системы координат WGS-84: определяемые в них координаты наземных пунктов отличаются менее чем на 10 см.
Точность установления Общеземной системы координат «ПЗ-90.02» по отношению к центру масс Земли характеризуется средней квадратической погрешностью на уровне 0,3–0,5 м, а взаимное положение пунктов на территории России определяется с погрешностью 2–3 см на расстояниях порядка 4000 км.
20 сентября 2007 г. в период с 12.00 до 17.00 UTC система ГЛОНАСС была переведена на «ПЗ-90.02» — на все работающие НИСЗ была заложена эфемеридная информация на базе новой системы координат. Одна лишь эта мера позволила сократить разность между передаваемыми в навигационном сообщении орбитами и определенными апостериорно в системе 1TRF-2000 от 30–35 м до примерно 5 м.
Для того, чтобы перевести координаты места из одного датума в координаты другого датума, необходимо определить соотношение между некоторым количеством известных пунктов, которые являются общими для этих датумов. WGS-84 является референцным датумом для GPS, и это может быть источником значительной ошибки для судоводителей, которые хотят нанести место, полученное с помощью GPS на карту, для которой WGS-84 не является референцным датумом. Большинство морских карт содержит указание на источник данных в виде диаграммы или пояснительных примечаний, которые дают информацию об оригинале карты, масштабе и границах гидрографических исследований, использованных для создания данной карты. Эти примечания включают в себя информацию о:
Некоторые карты будут иметь примечание: «позиции (координаты), определенные с помощью спутниковых систем». Это обычно означает, что, если для определения используется GPS, координаты, полученные от GPS, должны быть исправлены (на величину, указанную в таком примечании) перед тем, как они используются на этой карте. Никакая трансформация не является совершенной, потому что оба — и оригинальный датум, и датум, к которому координаты места приводятся, имеют присущие им недостатки, которые могут быть различными в зависимости от района покрытия карты. Параметры, используемые в приёмниках GPS для перевода из одного датума в другой, являются вероятными значениями для всего района, но их применение, особенно на границах не точно определённого датума, может привести к ошибке в сотни метров. При нанесении места судна вручную на карту лучше использовать GPS в формате датума WGS-84 и применять величины поправок датума, показанные на карте, к координатам, полученным с помощью GPS.
Некоторые карты содержат примечание, указывающее, что значения поправок к датуму для координат, полученных с помощью GPS, не могут быть определены. Это — такие карты, для которых нет достаточных данных относительно горизонтального датума. В худших случаях, таких, как отдельно лежащие океанские острова, координаты могут отличаться на несколько миль от тех, которые получены с помощью GPS. В таких случаях определения места судна, сделанные по опознанным объектам, могут быть более надёжными и безопасными для судовождения, чем использование неисправленных координат от спутника на карте, горизонтальный датум которой не может быть определён.
Основные точки и линии на поверхности Земли (рис. 2.2)
Ось Земли — воображаемая прямая, вокруг которой происходит суточное вращение Земли.
Географические (истинные) полюсы — точки пересечения оси Земли с её поверхностью.
Полюс, со стороны которого вращение Земли наблюдается против часовой стрелки, называется северным и обозначается PN, а противоположный — южным (PS).
Большие круги — линии пересечения поверхности земного сфероида плоскостями, проходящими через центр Земли.
Малые круги — линии пересечения поверхности земного сфероида плоскостями, не проходящими через центр Земли.
Параллели — малые круги, образованные сечением поверхности земного сфероида плоскостями, перпендикулярными оси вращения Земли и не проходящими через её центр.
Экватор — большой круг, плоскость которого перпендикулярна оси вращения Земли и проходит через центр Земли.
Географические (истинные) меридианы — линии пересечения поверхности земного сфероида плоскостями, проходящими через ось вращения Земли.
Основные линии и плоскости наблюдателя (рис. 2.3)
Вертикальная или отвесная линия — прямая, совпадающая с направлением силы тяжести в точке наблюдения Mi.
Зенит наблюдателя — точка Z пересечения отвесной линии с воображаемой небесной сферой над головой наблюдателя.
Вертикальная плоскость — любая плоскость, проходящая через отвесную линию.
Горизонтальная плоскость — любая плоскость, перпендикулярная отвесной линии.
Плоскость истинного горизонта наблюдателя — горизонтальная плоскость HM, проходящая через глаз наблюдателя.
Плоскость истинного меридиана наблюдателя — вертикальная плоскость PNMiPS, проходящая через полюсы Земли и точку наблюдения (M1, M2, … Mi).
Меридиан наблюдателя — большой круг, образованный сечением поверхности Земли плоскостью истинного меридиана наблюдателя, даёт на плоскости истинного горизонта линию истинного меридиана наблюдателя (полуденную линию) — Север–Юг (N–S).
Плоскость первого вертикала наблюдателя — вертикальная плоскость, перпендикулярная плоскости истинного меридиана наблюдателя.
Линия первого вертикала — линия пересечения плоскости первого вертикала с плоскостью истинного горизонта, даёт на плоскости истинного горизонта линию Восток–Запад (E–W).
Географические координаты
В зависимости от избранной модели Земли и решаемых задач для определения положения точек на земной поверхности используют различные системы координат: географические, сферические, полярные, прямоугольные. Для определения положения точек на поверхности эллипсоида (сфероида) в судовождении используется система географических (сфероидических) координат.
В географической системе координат координатными осями являются экватор и один из меридианов, называемый нулевым (начальным).
За нулевой меридиан при измерении географических долгот принят меридиан Гринвича. Начало координат — в точке пересечения экватора с Гринвичским меридианом. Координатными линиями являются параллели и меридианы. Координатами являются географическая широта и географическая долгота.
Географической широтой (φ) точки называется угол между плоскостью экватора и нормалью к поверхности земного эллипсоида в этой точке.
Измеряется широта дугой меридиана от экватора до параллели данной точки от 0° до 90°. Любая точка, которая находится на этой параллели с широтой φ, имеет такую же географическую широту, что и данная точка.
Плоскость экватора делит Землю на два полушария: Северное полушарие, в котором находится Северный полюс РN, и Южное полушарие, в котором находится Южный полюс PS. Точки, расположенные в Северном полушарии, имеют северную широту φN, в Южном полушарии — южную широту φS. При решении задач судовождения северная широта имеет знак (+), южная широта имеет знак (−). Точки, расположенные на экваторе, имеют φ = 0°, на полюсах φ = 90°.
Географической долготой (λ) точки А называется двугранный угол между плоскостью Гринвичского меридиана и плоскостью меридиана данной точки.
Измеряется географическая долгота меньшей дугой экватора от Гринвичского меридиана до меридиана данной точки к востоку или западу от 0° до 180°. Любая точка, которая находится на этом меридиане, имеет такую же географическую долготу, что и точка А.
При решении задач восточная долгота имеет знак (+), западная долгота имеет знак (−). На Гринвичском меридиане λ = 0°, на меридиане, противоположном Гринвичскому λ = 180°.
Географические координаты в судовождении, как правило, выражаются в угловых величинах: градусах, минутах и десятых долях минуты.