Меридиан в географии и астрономии¶
Меридиан — линия сечения поверхности Земли плоскостью, проходящей через ось вращения планеты и заданную точку; в астрономии — аналогичная линия на поверхности небесной сферы, проходящая через полюса мира и зенит наблюдателя. Меридианы являются основой географических координат: положение точки определяется её широтой и долготой, где долгота отсчитывается именно от выбранного начального меридиана.
¶Географические меридианы
На поверхности Земли меридиан представляет собой половину большого круга, соединяющую Северный и Южный полюсы. Все меридианы имеют одинаковую длину — около 20 004 км (половина длины окружности большого круга), тогда как длины параллелей убывают от экватора к полюсам. Меридианы сходятся в полюсах, поэтому на картах вблизи полюсов расстояния между ними резко сокращаются.
Меридианы проводятся через равные промежутки по долготе и образуют градусную сетку вместе с параллелями. Долгота точки — это двугранный угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью начального меридиана. Она измеряется в градусах от 0° до 180° к западу и востоку.
¶Начальный меридиан
Исторически разные страны выбирали собственные начальные меридианы: в России с 1844 года долготы отсчитывались от Пулковского меридиана, проходящего через центр главного здания Пулковской обсерватории под Санкт-Петербургом. В Великобритании использовался Гринвичский меридиан, во Франции — Парижский.
В 1884 году на Международной меридианной конференции в Вашингтоне в качестве единого начального был принят Гринвичский меридиан, проходящий через ось пассажного инструмента Гринвичской обсерватории. С этого времени долгота на большинстве карт мира отсчитывается от Гринвича. Пулковский меридиан сохранился в ряде исторических и картографических материалов.
¶Меридиан в астрономии и навигации
В астрономии небесный меридиан — большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира, зенит и надир наблюдателя. Пересечение небесного меридиана светилом называется кульминацией: верхняя кульминация соответствует наибольшей высоте светила над горизонтом, нижняя — наименьшей. Наблюдение кульминаций используется для определения широты места и поправки часов.
В практической навигации и геодезии меридиан служит базой для измерений азимутов и направлений. Азимут — угол между направлением на север (то есть вдоль меридиана) и направлением на объект, отсчитываемый по часовой стрелке.
¶Магнитный меридиан
Магнитный меридиан — линия, вдоль которой устанавливается свободно подвешенная магнитная стрелка, то есть направление горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Магнитные меридианы не совпадают с географическими, а сходятся в магнитных полюсах Земли. Угол между географическим и магнитным меридианами в данной точке называется магнитным склонением; он учитывается при работе с компасом и в морской навигации.
¶Измерение длины меридиана
Определение размеров Земли через измерение дуги меридиана — одна из классических задач геодезии. Первые достаточно точные измерения выполнил в III веке до н. э. Эратосфен, сопоставив высоту Солнца в Сиене и Александрии. В России в XIX веке была проведена масштабная работа — измерение дуги меридиана от Дуная до Северного Ледовитого океана (так называемая русско-скандинавская дуга), завершённая в 1855 году под руководством Василия Яковлевича Струве. Эта сеть из 265 пунктов протяжённостью около 2820 км получила название Дуги Струве и в 2005 году была включена в список Всемирного наследия ЮНЕСКО.
Современные измерения показывают, что Земля — не идеальный шар, а геоид, близкий к эллипсоиду вращения. Поэтому длина дуги одного градуса меридиана непостоянна: она увеличивается от экватора (около 110,6 км) к полюсам (около 111,7 км).
¶Применение
- Картография. Меридианы образуют градусную сетку карт; в проекции Меркатора они изображаются прямыми вертикальными линиями, что удобно для морской навигации.
- Навигация и геодезия. Определение координат, азимутов, построение геодезических сетей.
- Астрономия. Определение времени, широты, моментов кульминаций.
- Спутниковые системы. В системах GPS и ГЛОНАСС долгота точки вычисляется относительно гринвичского меридиана, принятого за начало отсчёта в системе WGS 84.
¶Интересные факты
- Гринвичский меридиан служит линией перемены даты лишь частично: в качестве границы дат в Тихом океане используется ломаная линия, огибающая островные государства.
- Пулковский меридиан обозначен на земле в Пулковском парке металлической линией и используется в ряде российских карт и каталогов прошлых лет.
- На полюсах понятие долготы теряет смысл: все меридианы сходятся в одной точке.
¶Источники
- Большая российская энциклопедия, статьи «Меридиан», «Дуга Струве», «Гринвич».
- Материалы Международной меридианной конференции 1884 года.
- Учебные курсы по геодезии, картографии и общей астрономии.
- Документация систем координат WGS 84.