Экватор, или Что проще всего найти. Широта.
Чтобы найти свою широту на поверхности земли, достаточно:
квадранта (транспортир с веревочкой на грузе)
наводим на солнце 🌞 или звезду ⭐.
Получаем угол 📐
после несложных расчетов получаем широту своего места.
В теории просто.
На практике нам нужно учесть множество факторов.
Например:
время 🕘. В разное время года угол между звездой/солнцем и горизонтом разный;
полушарие Земли 🌍. Солнце/звезды светят с другой стороны или вообще отсутствуют на горизонте.
Но есть дни, когда угол 📐 между Солнцем 🌅 и горизонтом 🌊 на максимуме и минимуме. Это так называемые дни солнцестояний (22 июня 📆 и 22 декабря) и дни равноденствий (21 марта и 23 сентября). Важно, что они постоянны и в определённых местах: тропики и экватор, равны 90 градусам. Так вот, экватор выбран разделителем (кстати, перевод с греческого) не просто так.
- Это самое широкое место Земли из-за вращения вокруг своей оси;
- это половина расстояния до полюсов;
- здесь дважды в год, в дни равноденствий, солнце 🌞 находится под углом 90 градусов к поверхности земли, т. е. точно над головой;
- пересекая экватор, Солнце 🌞 увеличивает количество солнечных часов в день в одном полушарии и уменьшает в другом;
- время между этими событиями четко укладывается в год (оборот Земли вокруг Солнца).
Поэтому с точкой отсчета широты (подсчета параллелей) мудрить не стали, экватор стал 0-й параллелью. Север и юг к тому моменту придумали (см. предыдущую статью).
Как результат, широта стала северной и южной. Максимум 90 градусов: выше Солнце на горизонте забраться не может.
Долгота, где нулевой меридиан?
Как определяли долготу в прошлом... скажем так, произвольно, и на это были свои причины. И все опять начинается с небесных светил.
Гиппарх определял нулевой меридиан в своей работе как линию, проходящую через его обсерваторию на острове Родос (вероятно, через гору Атабирис), где он проводил астрономические наблюдения во II веке до н.э. Во время лунных и солнечных затмений фиксировали местное время их начала и сравнивали с известным временем, которое брали из эфемерид — таблицами, содержащими точные координаты небесных объектов. Точность таких измерений достигала 0,5°, что эквивалентно примерно 30 морским милям (умножайте на 1,85, чтобы получить км). Однако этот метод требовал ясной погоды и выполнения сложных вычислений. Но из-за редкости затмений и нечеткой видимости его применение было ограничено.
Галилео Галилей пытался использовать спутники Юпитера в качестве «небесных часов», наблюдая их затмения через телескоп. Однако качка корабля существенно мешала точности измерений. А в море бывают еще и шторма, когда не до наблюдений через телескоп.
Время
Самое важное, что показывали небесные светила, это время, а это еще и скорость движения, и расстояния. А значит, без надежных часов нечего было и думать о нормальной навигации. В этой системе не хватало точки отсчета, каждый мерил по своим данным.
Еще один вариант — это определить положение корабля по скорости (лаг) и курсу (компас), а затем корректировали данные с учетом магнитного склонения. Однако из-за ошибок в измерениях и накопления погрешностей положение корабля могло отклоняться на сотни миль за неделю.
Для повышения точности предлагали использовать часы с фиксированным временем, идея которых принадлежала Гемме Фризиусу в 1530 году. Однако из-за качки и колебаний температуры такие часы часто теряли точность, отклоняясь на минуты в сутки.
Навигация. Королевская обсерватория в Гринвиче. Карл II. Борьба за морское господство.
Джон Флэмстед, живший с 1646 по 1719 год, был назначен первым королевским астрономом в 1675 году по указу Карла II. Его основная задача состояла в проверке и корректировке астрономических таблиц, необходимых для мореплавания. Королевская обсерватория в Гринвиче стала ключевым инструментом для британской навигации и укрепления морского господства, предоставляя точные данные для определения долготы. Здесь подоспели хронометры Харрисона (H4, 1761), решив проблему, храня время с ошибкой 39 секунд за 81 день, снизив потери кораблей.
Развитие морской торговли, где, будем откровенны, почти весь 19 век царствовали англичане, привело к тому, что большая часть карт была связана с Гринвичем. А так как долгота связана со временем, то и время стали отсчитывать от него же. В 1880 году многие морские державы приняли Гринвичский меридиан в качестве основного и Всемирное Время в качестве эталона.
Именно с этого момента началась история современной международной системы координат, которой мы сегодня пользуемся.
До этого момента каждая страна использовала свои собственные системы долготы, что приводило к путанице в определении местоположения (см таблицу).
П.С.:
Когда я был аспирантом, я изучал первый план застройки будущего Кемерово, тогда еще называвшегося Щегловском. И там я заметил интересный факт: расстояние от Пулково до Кемерово составляет 45 градусов, т.е. четверть оборота Земли. Живите с этим фактом.