Географические координаты. Виды широт

Положение горизонтальной проекции точки местности на уровенной поверхности можно определить при помощи распространенной системы географических (астрономических) координат.

Прямая линия OР, по которой направлена сила тяжести в данной точке Земли называется отвесной или вертикальной линией.

Примем уровенную поверхность Земли за поверхность сферы с центром в точке О.

Рис. 24. Географическая система координат

Положение точки М на земной поверхности однозначно определяется двумя географическими координатами:

географической широтой j и географической долготой l.

За начало отсчета в географической системе координат принимают начальный меридиан РМ₀Р₁, проходящий через центр Гринвичской обсерватории на окраине Лондона, и плоскость экватора EQ.

Географической широтой j точки М называется угол МОМ₁ между плоскостью земного экватора и отвесной линией, проходящей через точку М (географическая широта отсчитывается от экватора в пределах от 0° до +90° (северной широты), от 0° до -90° (южной широты).

Географической долготой l точки М называется двугранный угол МОМ₁между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точки М.

В нашей стране принято отсчитывать географическую долготу к востоку от начального меридиана, т. е. в сторону вращения Земли, в пределах от 0° до 360° (от 0° до +180° к востоку – восточная долгота, и от 0° до –180° к западу – западная долгота).

При решении многих астрономических задач можно считать, что Земля представляет собой однородный шар радиусом R = 6 370 км.

Тогда направление отвесной линии в любой точке земной поверхности проходит через центр Земли и совпадает с ее радиусом.

В этом случае географическая широта какой-либо точки на Земле может быть измерена дугой меридиана от экватора до данной точки, а географическая долгота дугой экватора от начального меридиана до меридиана, проходящего через данную точку.

При решении задач, требующих более точных значений размеров и формы Земли, последняя принимается за эллипсоид вращения (сфероид) с неоднородным распределением масс.

В этом случае отвесная линия не для всех точек земной поверхности будет проходить через центр сфероида О, а будет пересекать плоскость земного экватора в некоторой другой точке О₁, не совпадая с радиус-вектором r₁ , т. е. прямой ОМ, соединяющей центр сфероида с т. М (рис.25).

Рис. 25. Геодезическая система координат

Вследствие неравномерного распределения масс в области данной точки отвесная линия МО может также не совпадать с нормалью МО₁ к поверхности сфероида, т. е. с перпендикуляром к касательной плоскости в данной точке Земли М (рис. 25).

Поэтому для каждой точки на поверхности Земли необходимо различать три вида географической широты:

Астрономической широтой j называется угол между плоскостью земного экватора и отвесной линией в данной точке М.

Геоцентрической широтой j¢ называется угол, между плоскостью земного экватора и радиус-вектором данной точке М.

Геодезической широтой В называется угол между плоскостью земного экватора и нормалью к сфероиду (эллипсоиду вращения) в данной точке.

Непосредственно из астрономических наблюдений определяется только астрономическая широта j.

Из геодезических и гравиметрических наблюдений определяется уклонение отвеса в данной точке, т. е. несовпадение отвесной линии с нормалью, это дает возможность из астрономической широты j получить геодезическую широту требуемой точки.

Уклонение отвесных линий не достигает, как правило, 3².