Долгота в географии и астрономии¶
Долгота — одна из двух географических координат, определяющая положение точки на поверхности Земли относительно нулевого меридиана. Измеряется в градусах, минутах и секундах дуги и обозначает угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью начального меридиана. В отличие от широты, которая отсчитывается от естественной линии — экватора, долгота не имеет природного начала отсчёта, поэтому выбор нулевого меридиана исторически был предметом соглашений.
¶Определение и геометрический смысл
Долгота точки — это двугранный угол между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального меридиана. Меридианы представляют собой полуокружности, соединяющие Северный и Южный полюсы. Значения долготы лежат в пределах от 0° до 180° к западу и к востоку от начального меридиана. Точки, лежащие на одном меридиане, имеют одинаковую долготу, но разную широту.
Вместе с широтой долгота образует систему географических координат, позволяющую однозначно задать положение любого объекта на земной поверхности. Для трёхмерного положения дополнительно указывается высота над уровнем моря.
¶Историческое развитие
Задолго до появления точных инструментов долгота определялась приблизительно — по наблюдениям за небесными телами и по времени, которое требовалось путешественнику для перемещения на известное расстояние. Античные географы, в том числе Птолемей, использовали для отсчёта долготы меридиан, проходящий через Канарские острова, считавшиеся тогда краем обитаемого мира.
Основная проблема состояла в том, что долгота напрямую связана со временем: разница в один час соответствует повороту Земли на 15°. Чтобы вычислить долготу, мореплавателю требовалось знать точное местное время и одновременно время в точке с известной долготой. Определить местное время по Солнцу было несложно, но хранить точное «время порта» в длительном плавании долго не удавалось из-за несовершенства часов.
В 1714 году в Великобритании был принят Акт о долготе, учредивший крупную премию за надёжный метод определения долготы в море. Задачу решил механик Джон Харрисон, создавший высокоточные морские хронометры, устойчивые к качке, влажности и перепадам температуры. Это позволило определять долготу с достаточной для практической навигации точностью.
¶Нулевой меридиан
Долгое время каждая страна вела отсчёт долготы от своего меридиана — Парижского, Берлинского, Пулковского и других. В России в XIX веке использовался Пулковский меридиан, проходящий через главную астрономическую обсерваторию страны.
В 1884 году на Международной меридианной конференции в Вашингтоне в качестве единого начального был принят меридиан Гринвичской обсерватории в Великобритании. С этого времени долгота отсчитывается от Гринвича, а сам меридиан получил название нулевого, или Гринвичского. Противоположный ему меридиан с долготой 180° служит основой для линии перемены даты.
¶Способы измерения
Современные методы определения долготы делятся на астрономические, радиотехнические и спутниковые.
- Астрономические основаны на наблюдении моментов прохождения светил через меридиан и сравнении местного времени с эталонным.
- Радиотехнические используют сигналы точного времени, передаваемые радиостанциями, и позволяют определять долготу с высокой точностью.
- Спутниковые системы навигации, такие как ГЛОНАСС и GPS, вычисляют координаты по времени распространения сигнала от нескольких спутников.
Точность определения долготы постоянно росла: от нескольких градусов в эпоху парусного флота до долей угловой секунды в настоящее время.
¶Связь с часовыми поясами
Поскольку долгота непосредственно связана с местным солнечным временем, она лежит в основе системы часовых поясов. Поверхность Земли разделена на 24 пояса, каждый шириной примерно 15° по долготе. Время в соседних поясах различается на один час. Границы поясов, однако, проведены не строго по меридианам, а с учётом государственных и административных границ.
Линия перемены даты проходит приблизительно по 180-му меридиану. При пересечении её с запада на восток календарная дата уменьшается на один день, при движении в обратном направлении — увеличивается.
¶Долгота в астрономии
Понятие долготы применяется не только к Земле. В астрономии различают эклиптическую долготу — угловое расстояние светила от точки весеннего равноденствия вдоль эклиптики, и галактическую долготу — координату в галактической системе. Для планет и других тел Солнечной системы также используют планетографическую долготу, отсчитываемую от условно выбранного меридиана.
¶Значение
Долгота имеет фундаментальное значение для картографии, мореплавания, авиации, геодезии и спутниковой навигации. Точное знание координат необходимо при составлении карт, прокладке маршрутов, проведении геологических и геофизических исследований. Развитие методов определения долготы стимулировало прогресс часового дела, астрономии и радиотехники.
Источники: Большая российская энциклопедия; учебные курсы по геодезии и картографии; материалы Международной меридианной конференции 1884 года; работы по истории навигации.