Широта в географии: определение и значение¶

Широта — одна из двух координат (наряду с долготой) в системе географических координат, определяющая положение точки на поверхности Земли относительно плоскости экватора. Широта представляет собой угол между плоскостью экватора и отвесной линией (нормалью к эллипсоиду) в данной точке, измеряемый от 0° до 90° в обе стороны от экватора. Значения к северу от экватора называются северной широтой (с. ш.), к югу — южной широтой (ю. ш.). Вместе с долготой широта образует основу для точного определения местоположения любого объекта на земной поверхности.

¶Геометрическая сущность

Угол широты φ образуется двумя лучами: один направлен из центра Земли в точку на экваторе, лежащую в плоскости меридиана наблюдателя, второй — из центра Земли в саму точку наблюдения. Таким образом, все точки, лежащие на одной параллели, имеют одинаковую широту. Параллели — это воображаемые окружности на поверхности Земли, плоскости которых параллельны плоскости экватора. Длина параллели уменьшается от экватора (около 40 075 км) к полюсам, где она стягивается в точку.

Экватор является нулевой параллелью (0° широты). Северный и Южный полюса имеют широту 90° с. ш. и 90° ю. ш. соответственно. Тропик Рака (23°26′ с. ш.) и тропик Козерога (23°26′ ю. ш.) отмечают крайние широты, где Солнце может находиться в зените. Северный полярный круг (66°34′ с. ш.) и Южный полярный круг (66°34′ ю. ш.) ограничивают области полярного дня и полярной ночи.

¶Виды широты

В геодезии и картографии различают несколько видов широты в зависимости от используемой модели Земли:

• Геодезическая (эллипсоидальная) широта — угол между плоскостью экватора и нормалью к поверхности референц-эллипсоида (приближённой модели формы Земли). Этот вид используется в навигации, GPS и большинстве картографических проекций.
• Геоцентрическая широта — угол между плоскостью экватора и радиус-вектором, проведённым из центра Земли к точке. Из-за сплюснутости Земли у полюсов геоцентрическая широта несколько меньше геодезической (разница максимальна на широте 45° и составляет около 11,5 угловых минут).
• Астрономическая широта — угол между плоскостью экватора и направлением отвесной линии (истинной вертикали) в данной точке. Определяется астрономическими наблюдениями и отличается от геодезической широты на величину уклонения отвесной линии, вызванного неравномерным распределением масс внутри Земли.
• Приведённая широта — вспомогательная величина, используемая в геодезических расчётах при переходе от эллипсоида к сфере.

Для практических целей различия между видами широты незначительны и учитываются только в высокоточных измерениях.

¶Методы определения

Исторически широту определяли астрономическими методами. Простейший способ — измерение высоты Полярной звезды над горизонтом: в Северном полушарии эта высота приблизительно равна широте места наблюдения. В Южном полушарии для этой цели использовали созвездие Южного Креста. Другой классический метод — измерение полуденной высоты Солнца с учётом его склонения в конкретный день года.

Современные методы определения широты основаны на спутниковой навигации. Приёмники GPS, ГЛОНАСС и других систем вычисляют координаты, включая широту, на основе триангуляции сигналов от нескольких спутников. Точность современных геодезических измерений достигает миллиметров при использовании методов глобальных навигационных спутниковых систем в дифференциальном режиме.

¶Влияние на климат и природу

Широта является главным фактором, определяющим климатические условия территории. Это связано с углом падения солнечных лучей на земную поверхность: чем ближе к экватору, тем более отвесно падают лучи и тем больше солнечной энергии получает единица площади. Вследствие этого выделяют широтные климатические пояса — от экваториального (жаркий и влажный) через тропический, субтропический, умеренный, субарктический (субантарктический) к арктическому (антарктическому) с постоянным холодом.

Широтная зональность проявляется не только в климате, но и в распределении природных зон: влажных экваториальных лесов, саванн, пустынь, степей, широколиственных и хвойных лесов, тундры и ледяных пустынь. Эта закономерность была описана русским учёным В. В. Докучаевым как закон географической зональности.

¶Расчёт расстояний

Широта непосредственно используется для вычисления расстояний на поверхности Земли. Длина одного градуса широты не является строго постоянной из-за эллипсоидальной формы планеты: на экваторе она составляет примерно 110,57 км, а у полюсов — около 111,69 км. Среднее значение принимается равным 111,1 км. Одна минута широты соответствует примерно 1852 метрам — это значение легло в основу определения морской мили.

Для расчёта расстояния между двумя точками с известными широтами и долготами применяется формула гаверсинусов или более точные методы, учитывающие эллипсоидальную модель Земли. При движении строго вдоль меридиана (то есть при изменении только широты) расстояние вычисляется простым умножением разности широт в градусах на длину градуса.

¶Применение

Широта используется во множестве практических областей:

• Навигация — морская, воздушная и наземная; координаты в формате «градусы, минуты, секунды» или десятичных градусов.
• Картография — построение карт в различных проекциях, где широта является одной из координат сетки.
• Геодезия — создание государственных геодезических сетей и кадастровых карт.
• Астрономия — определение положения обсерваторий, расчёт условий видимости небесных объектов.
• Сельское хозяйство — оценка агроклиматического потенциала территорий.
• Строительство — расчёт инсоляции зданий, углов наклона солнечных панелей.
• Космическая навигация — расчёт орбит спутников и точек посадки.

¶Интересные факты

Города, расположенные на одной широте, могут иметь совершенно разный климат: например, столица России Москва (около 55,75° с. ш.) находится на одной параллели с канадским Эдмонтоном и датским Ольборгом, но её климат заметно континентальнее. В свою очередь, Лондон (51,5° с. ш.) лежит севернее казахстанской Астаны (51,2° с. ш.), хотя зимы в британской столице значительно мягче из-за влияния тёплого Северо-Атлантического течения.

Самая северная точка суши на Земле — остров Каффеклуббе в Гренландии (83°40′ с. ш.), самая южная — Южный полюс (90° ю. ш.). Территория России простирается от 41°11′ с. ш. (гора Базардюзю на границе с Азербайджаном) до 81°51′ с. ш. (мыс Флигели на Земле Франца-Иосифа).