Kaj je zemljepisna dolžina?

Longitudes so geografske točke smeri, ki določajo, kako je vzhod ali zahod položaj na Zemlji. Točke merimo v stopinjah in simboliziramo z grško črko λ (piše kot lambda). Prav tako obstajajo posebne linije, ki tečejo skozi severni tečaj do povezovalnih točk Južnega pola na istih dolžinah. Te linije se imenujejo meridiani. Najbolj poseben poldnevnik se imenuje primarni poldnevnik. Ta posebna dolžina teče skozi Greenwich v Angliji. To drži položaj nič stopinj (0 °) zemljepisne dolžine. Da bi določili zemljepisno dolžino drugih krajev na Zemlji, se mesta merijo s kotom vzhod ali zahod glede na poldnevnik. Začne se od 0 ° na vzhodni strani do +180, na zahodni strani pa pod kotom do -180. Lokacija kraja severno ali južno od začetnega poldnevnika se meri s širino. To lahko opišemo kot kot med lokalno dolžino in ekvatorjem.

Pomembno je omeniti, da Zemlja ni popolna sfera. Če bi bila popolna krogla, bi bila zemljepisna dolžina na določenem mestu enaka kotu med navpično ravnino sever-jug skozi to mesto in ravnino medijev Prime / Greenwich Meridian. Dobro je, da Zemlja ni enotna, prisotnost gora in drugih nepravilnosti na zemeljski površini omogoča premik navpične ravnine na razdaljo od osi. Ko se zgodi presečišče med severno in južno ravnino in Greenwich / primarnim poldnevnikom, se ustvari kot in ta kot tvori natančno astronomsko dolžino. Dolžine, ki jih določajo zemljevidi, tvorijo kot med poldnevnikom, ki gre skozi Greenwich, in ravnino, ki poteka pravokotno skozi ukrivljenost, izbrano za zemeljsko gladino. Ta meritev ni zelo natančna, saj Greenwich letalo ne gre skozi dejansko gladino morja.

Izvor in odkritje

Zgodovini zemljepisne dolžine so prispevali veliki umovi na področju astronomije, izdelave zemljevidov in navigacije skozi več stoletij. Ta informacija je bila in je še vedno pomembna. Na primer, pri varni zasnovi oceana je bilo zelo potrebno sredstvo za določitev zemljepisne dolžine in širine. Proces iskanja natančnih ukrepov je trajal stoletja in prispevek zelo velikih učenjakov. Najzgodnejša dela o raziskavah o dolžini so bila v 3. stoletju pr. N. Št. Erastostena. Njegovo delo je kasneje zgradil Hiparh v 2. stoletju pred našim štetjem. 11. stoletje je razkrilo velik um z imenom Al-Burini, ki je odkril, da se je zemlja vrtela na svoji osi, odkritje, ki je osnova za sodobno prepričanje o tem, kako sta povezani dolžina in širina.

Začetne rešitve

V prizadevanju za veličino so morali narodi vlagati v čezmorske trgovine, naselja in oporišča. Zato je bila zelo pomembna potreba po določitvi lokacije njihovih ladij v morju z njeno dolžino. Narodi, kot so Francija, Španija in Nizozemska, so ponudili velike nagrade za rešitev vprašanja dolžine.

Ena od prvih rešitev problema geografske dolžine je temeljila na časovnih vrzelih. Metoda je vključevala jadralce, ki so določali lokalni čas z uporabo sonca kot referenčne točke v primerjavi z njihovim lokalnim časom. Ta metoda je rešila izziv mehanskih ur, ki ne delujejo na morju zaradi vlažnosti in gibov na morju.

Britanski Charles II je leta 1675 ustanovil kraljevski observatorij, da bi ugotovil dolžino krajev, da bi pomagal navigatorjem. Odkrili smo metodo, imenovano Lunarna razdalja, kjer smo zabeležili natančno lokacijo zvezd, nato pa lahko uporabimo lunino gibanje glede na zvezde za izračun časa v Greenwichu. Izziv v tej metodi je bil napovedovanje gibanja lune in pomanjkanje razpoložljivosti natančnih instrumentov za opazovanje.

Zakon o dolžini 1714

Leto 1714 je bilo za raziskovanje dolgoletnosti veliko leto. Britanska vlada je ponudila nagrado v višini 20.000 funtov za rešitev vprašanja zemljepisne dolžine s približno polovično stopnjo, ki je enakovredna 2 minuti. Kot motivacija sta bili hkrati ustvarjeni dve rešitvi. Urejevalnik ure z imenom John Harrison je s svojim ustvarjanjem morskega časnika H4 naredil prvi pomemben prispevek. Ta instrument je bil kasneje preimenovan v Marinski kronometer. Drugi avtorji so John Hadley in nemški astronom Tobias Mayer, ki sta izpopolnili starejše astronomske kataloge in instrumente, ki se bodo uporabljali pri metodi Lunine razdalje. Astronom Royal Nevil Maskelyne je s svojimi prizadevanji na zborniku Nautica in upravi zemljepisne dolžine pomembno prispeval. Kraljevi observatorij ostaja testna točka za morske znanstvenike in astronomske opazovalce. Ta prizadevanja so močno prispevala k temu, da je Greenwich postal referenčni glavni meridian.

Izračuni dolžine

Zemljepisno dolžino označuje kotna meritev, ki se začne pri 0 ° do + 180 ° proti vzhodu in -180 ° proti zahodu. Lambda (λ) je bila uporabljena za označevanje krajev vzhodno ali zahodno od začetnega poldnevnika. Vsaka stopnja zemljepisne dolžine je ločena s 60 minutami, druga pa je razdeljena na 60 sekund. Za natančnost se sekunde zajamejo z decimalnimi mesti kot takimi 23 ° 27, 5 ′ E. Ta položaj se lahko zapiše tudi kot decimalni del 23.45833 ° E. Kotni del se lahko prenese tudi kot radiani, ki se uporabljajo pri izračunih kot podpisana frakcija π (pi) ali nepodpisana frakcija 2 π. Med izračuni se pripona zahod / vzhod pade in nadomesti z negativnim simbolom (-) zahodno od početnog poldnevnika, medtem ko se pozitivni znak (+) uporabi za označevanje krajev vzhodno od početnog poldnevnika. Nato se za izračun položaja na Zemlji uporabi presečišče določene dolžine in določene zemljepisne širine.

Za določitev zemljepisne dolžine kraja se izračuna časovna razlika med tem krajem in splošnim koordiniranim časom (UTC). Hitrost gibanja sonca po nebu = število stopinj v krogu / število ur v dnevu = 360 ° 24 ur = 15 ° na uro. Zato je za osebo 4 ure pred UTC, ta oseba blizu 60 ° zemljepisne dolžine (4 ure × 15 ° na uro = 60 °). Da bi bili natančni pri tem izračunu, mora imeti kronometer, ki je določen na UTC, prav tako lahko določiti lokalni čas z uporabo astronomskega opazovanja ali solarnih sredstev.

Singularnost in prekinitev dolžine

V matematiki lahko singularnost definiramo kot točko, pri kateri matematične entitete ni mogoče definirati ali pa se ne obnaša na določen normaliziran način takih entitet, medtem ko je diskontinuiteta definirana kot pomanjkanje nadaljevanja funkcije na točki na svojem področju. Pri izračunih je pomembno vedeti, da je dolžina na polih edinstvena, zato izračuni na teh točkah morda niso zelo natančni. Točka ± 180 ° Meridian predstavlja obliko prekinitve, ki jo je treba pazljivo obravnavati. Za predvidevanje in izogibanje napakam v izračunih bi lahko zemljepisno dolžino in širino zamenjali s prikazom vodoravnega položaja med izračuni.

Vpliv tektonskih plošč na Latitude

Tektonske plošče se stalno gibljejo s hitrostjo 50-100 mm na leto. To pomeni, da se različni kraji na Zemlji vedno premikajo v odnosu drug do drugega. Ta gibanja povečujejo vzdolžne razdalje med dvema točkama na katerem koli določenem mestu. Razlika med Ugando na afriški plošči in Ekvadorjem na južnoameriški plošči se na primer povečuje za približno 0, 0014 loka na leto. Za zmanjšanje spremembe zemljepisne dolžine ali zemljepisne širine med mestom na isti plošči se lahko uporabi referenčni okvir, kjer so točke / koordinate pritrjene na posamezno ploščo, kot je NAD83 za Severno Ameriko.

Dolžina stopnje dolžine

Dolžina v miljah ali katera koli druga meritev stopnje med dolžinami je odvisna izključno od polmera širine kroga. Ker so zemljepisne širine vzporedne, boste ugotovili, da bo razdalja med vsako stopnjo zemljepisnih širin skoraj konstantna. Po drugi strani, ker so stopnje vzdolžnih širin narazen bližje ekvatorju in so bližje polom, se razdalja med dvema vzdolžnima točkama močno spreminja. Približna stopnja zemljepisnih širin je med seboj oddaljena 69 milj, vendar se ta številka giblje v razponu od 68, 703 milje blizu ekvatorja do okrog 69, 407 v bližini polov. Stopnja zemljepisne dolžine je bila zabeležena kot najvišja na ekvatorju na 69.172 milj na ekvatorju. Ta številka se na polih postopoma zmanjšuje na 0, ko se dolžine združijo v eno.