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经纬线一般是指由经度纬度和相对高度组成的坐标系,能够标示地球上的任何一个位置。经度和纬度常合称为经纬度,把球面上的经纬度显示在平面地图上需要采用某种地图投影。

为了与只选用经纬度的在扁球面或球面上的坐标系相区别,采用大地纬度的带有相对高度的三维地理坐标系也称为大地坐标系。采用的地心纬度定义的三维地理坐标系是一种球极坐标系。

地球仪上的经纬线

(1)纬线与纬度人们把地轴的中心叫地心。通过地心且垂直于地轴的平面,叫赤道面。赤道面与地球表面相交的大圆圈叫赤道。在地球表面上,凡与赤道相平行的圆圈,就称为纬线圈或纬线。由于赤道面垂直于地轴,而所有纬线都与赤道相平行,所以任何一条纬线都代表地球上的东西方向[1]

地球上某一点的纬度,就是该点代表重力方向的铅垂线与赤道面的夹角。这个夹角,在赤道为0°,在北京约为40°,在南北两极为90°。自赤道到南北两极的纬度分别有0°至90°。由于赤道面把地球等分为两部分,赤道以南称为南半球;赤道以北称为北半球,所以,纬度也有南北之分,赤道以南称南纬,用“S”表示;赤道以北称北纬,用“N”表示。为了研究某些问题方便起见,我们称0°~30°之间的纬度地带,为低纬度;30°~60°之间的纬度地带,为中纬度;60°~90°之间的纬度地带,为高纬度。

(2)经线与经度通过两极并和赤道相垂直的大圆圈,称为经线圈或经线,也称子午线。由于所有经线都交于南北两极,又与纬线相垂直,所以任何一条经线都代表地球上的南北方向。

地球上某一点的经度,就是该点所在经线平面与本初子午线平面之间的夹角。这一夹角相当于这两个平面所夹的赤道弧在地心所张的角度。本初子午线以东称东经,用“E”表示;以西称西经,用“w”表示。地球圆周为360°,所以东西经各分180°。

(3)经纬网地球仪上的经纬线共同组成了经纬网。有了经纬网及其经纬度,地球上各个点的位置就容易确定了。地球上两个不同的地点,可以有相同的纬度或经度,但不可能既有相同的纬度又有相同的经度。因此,地球上不同的地点、不同的位置,就可以用相应的经纬度来表示。例如,北京位于赤道以北40°,本初子午线以东116°,北京的地理坐标就是40°N,116°E;利马(南美洲秘鲁的首都)位于赤道以南12°,本初子午线以西77°,利马的地理坐标是12°S,77°W。 每个的代码——经线代号(东经)E,(西经)W。纬线代号(北纬)N,(南纬)S。

经纬线的来历

公元前334年,亚历山大渡海南侵,继而东征,随军地理学家尼尔库斯沿途搜索资料,准备绘制一幅“世界地图”。他发现沿着亚历山大东征的路线,由西向东,无论季节变换与日照长短都很相仿。于是作出了一个重要贡献———第一次在地球上划出了一条纬线,这条线从直布罗陀海峡起,沿着托鲁斯和喜马拉雅山脉一直到太平洋。后来,长期担任古埃及亚历山大图书馆馆长的埃拉托斯,测算出地球的圆周是46250千米,他画了一张有7条经线和6条纬线的世界地图[2]

公元120年,克罗狄斯·托勒密综合前人的研究成果,认为绘制地图应根据已知经纬度的定点做根据,提出地图上绘制经纬度线网的概念。为此,托勒密测量了地中海一带重要城市和观测点的经纬度,编写了8卷地理学著作。其中包括8000个地方的经纬度。为使地球上的经纬线能在平面上描绘出来,他设法把经纬绘成简单的扇形,从而绘制出一幅著名的“托勒密地图”。15世纪初,航海家亨利开始把“托勒密地图”付诸实践。但是,经过反复考察,却发现这幅地图并不实用。亨利手下的一些船长遗憾地说:“尽管我们对有名的托勒密十分敬仰,但我们发现事实都与他说的相反。”正确地测定经纬度,关键需要有“标准钟”。制造准确的钟表在海上计时,显然比依靠天体计时要方便、实用得多。英国约克郡有位钟表匠哈里森,他用42年的时间,连续制造了5台计时器,一台比一台精确。第五台只有怀表那么大,测定经度时误差只有0.54公里。与此同时,法国制钟匠皮埃尔·勒鲁瓦设计制造的一种海上计时器也投入使用。至此,海上测定经度的问题终于初步得到了解决。

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参考文献