Географический и магнитный Южный полюс Земли
Содержание
- Географический Южный полюс
- Магнитный и геомагнитный Южный полюс
- Кто открыл Южный полюс?
Географический Южный полюс представляет собой крайнюю южную точку на поверхности Земли. Он находится на 90° южной широты в Антарктиде на территории исследовательской станции Амундсен-Скотт, учрежденной США в 1956 году. Полярный ледяной покров в этом мести двигается со скоростью примерно 10 м в год по направлению к морю Уэдделла. Следовательно, положение станции и остальных искусственных объектов относительно географического полюса со временем постепенно смещается.
Не нужно путать географический Южный полюс с Южным магнитным полюсом, который определяется на основе магнитного поля Земли.
Географический Южный полюс
Географический Южный полюс ЗемлиГеографический Южный полюс является самой южной точкой на поверхности планеты, через которую проходит ось вращения Земли (однако, ось вращения Земли на самом деле подвержена колебаниям, так что это определение не подходит для более точных работ).
Он находится на ледяном плато в 1300 км (800 милях) от пролива Мак-Мердо. Толщина льда в этом месте достигает около 2700 м. Из-за движения ледникового щита, местоположение географического Южного полюса пересчитывается ежегодно 1 января и обозначается специальным знаком.
Обычно координаты этого местоположения просто выражаются 90° южной широты, так как здесь сходятся все меридианы. Хотя, если все же учитывать долготу, то она будет равна 0°. Кроме того, все точки, удаляющиеся от Южного полюса, обращены на север к экватору Земли и значения их широт составляют меньше 90°. Эти координаты все еще обознаются в градусах южной широты, так как расположены в Южном полушарии.
Поскольку Южный полюс не имеет долготы, трудно определить его время. Кроме того, время нельзя узнать по положению солнца на небе. Таким образом, для удобства на американской исследовательской станции Амундсен-Скотт используют Ново-Зеландское время (UTC+12:00).
Магнитный и геомагнитный Южный полюс
Подобно Северному полюсу, Южный полюс также имеет магнитный и геомагнитный полюса, которые отличаются своим местом положения от географического Южного полюса.
По данным Австралийского антарктического отдела, магнитный южный полюс – это место на поверхности планеты, где магнитное поле Земли имеет вертикальное направлении вверх. Эта точка лежит за пределами полярного круга. Из-за полярного дрейфа, полюс движется на северо-запад со средней скоростью около 10-15 км в год. Его текущее расстояние от географического Южного полюса составляет около 2900 км. В 2015 году Южный магнитный полюс находился на уровне 64,28° южной широты и 136,59° восточной долготы.
Геомагнитный Южный полюс определяется как точка пересечения между поверхностью Земли и осью магнитного диполя. По данным 2005 года, геомагнитный Южный полюс находился на отметке 79,74° южной широты и 108,22° восточной долготы. Это место находится вблизи российской научно-исследовательской станции Восток. Так как, магнитный диполь не считается точной моделью магнитного поля нашей планеты, геомагнитный Южный полюс не совпадает с Южным магнитным полюсом.
Кто открыл Южный полюс?
Роальд Амундсен и члены его экспедиции возле географического Южного полюса ЗемлиХотя исследование Антарктиды началось в середине 1800-х годов, попытки исследования географического Южного полюса осуществились только в 1901 году._20.03.2003/dvuglavost_severnogo_i_mnogotochechnost_yuzhnogo_magnitnogo_polyusa_zemli/image008.jpg)
В этом году Роберт Фалькон Скотт предпринял попытку первой экспедиции от побережья Антарктиды до Южного полюса. Экспедиция “Дискавери” продолжалась с 1901 по 1904 год, и 31 декабря 1902 года достигла 82,26° южной широты, но дальше так и не продвинулась.
Вскоре после этого Эрнест Шеклтон, участвовавший в Экспедиции Скотта “Дискавери”, предпринял еще одну попытку достичь Южного полюса. Эта экспедиция была названа Экспедицией “Нимрода”, и 9 января 1909 года Шеклтон приблизился на 180 км к Южному полюсу, прежде чем вернуться назад.
Наконец, в 1911 году 14 декабря Роальд Амундсен стал первым человеком, покорившим географический Южный полюс. После открытия полюса Амундсен основал лагерь по имени Полихем и назвал плато, на котором находится Южный полюс, король Хакон VII. Cпустя 34 дня 17 января 1912 года Скотт, который пытался обогнать Амундсена, также покорил Южный полюс, но на обратном пути вся его экспедиция погибли от холода и голода.
После того, как Амундсен и Скотт достигли Южного полюса, люди не возвращались туда до октября 1956 года.
В том году адмирал ВМС США Джордж Дуфек приземлился там, и вскоре после этого была построена станция Амундсен-Скотт в 1956-1957 годах.
С 1950-х годов большинство людей на Южном полюсе или вблизи него были исследователями и научными экспедициями. Поскольку в 1956 году была учреждена станция Амундсен-Скотт, исследователи постоянно укомплектовали ее, и в последнее время она была модернизирована и расширена, чтобы позволить большему числу людей работать там в течение всего года.
Гугломаг
Спрашивай! Не стесняйся!
Задать вопрос
Не все нашли? Используйте поиск по сайту
Search for:Узнаем какие точки земли называют географическими полюсами? Основные точки и окружности на земном шаре
Земля имеет шарообразную форму, точнее, она немного сплюснута по краям у точек, которые являются её полюсами. Но это не особо заметно в масштабах планеты, потому принимается, что Земля – это шар, а ее поверхность принимают за сферическую.
Разметка Земли меридианами и параллелями дала возможность точного определения координат любого объекта, который движется (самолёт, грозовые тучи), или который занимает определённое место на планете (город, остров).
Это дало довольно много преимуществ для любых объектов, движущихся в пространстве. Ранее люди ориентировались по звездам, по положению солнца на небосводе. Это было не так точно, как с помощью современных технологий, хотя, если вдруг вы окажетесь на необитаемом острове без средств, таких привычных в нашей жизни, – смартфонов, планшета, ноутбуков, соответственно, без выхода в интернет, без навигатора и прочего, то было бы не лишним знать те самые «неудобные» методы вычисления координат.
Можно использовать систему навигации, в которую будут введены нужные координаты, и автопилотные устройства будут способны сами перемещаться, куда необходимо, без человека. Но обо всем по порядку. Рассмотрим основные точки и окружности на земном шаре.
Немного исторических сведений
Вопросы о координатах заботили умы людей давно, еще до нашей эры. Выдающимися учеными на стезе разработки координатной системы были Гиппарх и Птолемей. Эти люди жили во втором-первом веках до нашей эры, но, тем не менее, уже с разделительной точностью могли определить координаты звезд.
Это были великие люди своей эпохи, мощные географы и астрономы. Именно они ввели понятие, которое сейчас мы именуем системой координат, и из их работ уже становится ясно, что такое географические координаты. В то время эти люди не знали, что Земля вращается вокруг Солнца. Гиппархом было предложено, что поверхность нашей планеты можно считать идеальной сферой, и на ее примере он объяснял различные основы, касающиеся сферической геометрии.
Глобус – самая точная модель Земли
Именно с помощью глобуса можно легко определить координаты любой страны, острова или другого объекта. С его же помощью проще всего показывается, что собой представляют меридианы и параллели, полюсы географические, другие точки и линии Земли.
Кстати, первый глобус был создан давным-давно, ещё до нашей эры, и сделал это некий Кратет Малльский в 150 году до нашей эры, в то же время, когда жили Гиппарх и Птолемей. Конечно, глобус не может продемонстрировать все мелкие детали, но в общем позволяет прекрасно описывать общую картину того, каковой является наша планета, и прекрасно демонстрирует, например, какие точки земли называют географическими полюсами,
На глобусе легко рассмотреть, где находится какая-либо страна, море, океан, расположение материков или даже их рельеф.
Смотря что будет изображено создателем того или иного глобуса. Он может быть сугубо политическим, только лишь с разделом материков на страны и с указанием крупных объектов типа океанов. Скорее всего, что это будет маленький декоративный глобус. Учебные экземпляры содержат в себе намного больше информации про географические полюса и географическое положение любой части мира.
В общем, различают три параметра, по которым характеризуют Землю в географическо-координатном плане. Потому рассмотрим основные точки, линии и плоскости на поверхности Земли.
Что такое ось Земли
Есть ли принять Землю за шар, то становится ясно, что у него есть такая линия, которая и в стереометрической фигуре служит творительной. О чем именно речь? Это линия, которая является диаметром, вращаясь вокруг которой, полуокружность создает целую сферу. Какой диаметр в сопоставлении с Землей называется осью. Это мнимая линия, которой нет на самом деле, но вокруг нее происходит суточное вращение, и принято считать, что она проходит через Северный и Южный полюса.
Полюса планеты Земля
Какие точки земли называют географическими полюсами? Именно ими являются всем известные холодные безлюдные северный и южный полюсы. В стереометрии то, что называется «географический полюс», – точка, в которой ось вращения земли (диагональ сферического тела) пересекается со сферой. Последней в данном случае является поверхность Земли.
Через два этих полюса проходят все меридианы, о которых будем говорить ниже.
Что такое параллели
Продолжим рассматривать Землю как сферу и определим, чем в этом случае являются параллели. Если предположить, что у планеты, как и у шара, есть центр, то ось Земли будет проходить через нее и делиться на две равные части, как диаметр на радиусы.
Если провести некую плоскость, которая будет проходить перпендикулярно до оси, то она пересечёт сферу по некой окружности, то есть Землю по линии, которая называется параллелью. Параллель, имеющая наибольший диаметр, проходит через центр шара Земли, которая является большой окружностью и называется экватором.
Он делит сферу на две равные полусферы. Все аналогичные окружности, которые созданы плоскостями, перпендикулярными к оси, тоже называются параллелями, но являются малыми окружностями по сравнению с экватором. А линии, проходящие через полюсы географические, будут называться меридианами. Кстати, именно благодаря экватору наша Земля разделена на две части – северную и южную. Соответственно, имеются географические полюса планеты Земля, которые названы в зависимости от того, в какой части мира они находятся.
Меридиан
Если провести большую плоскость через саму ось и через полюсы, мы получаем в результате окружность, которая называется «полный меридиан». Все меридианы одинаковы по длине, так как проходят через прямую и две точки на ней в разных плоскостях. Меняется лишь их местоположение.
Система меридианов и параллелей, которые изображены на карте и на глобусе, является градусной сетью.
Она является двухмерной, так как задается лишь двумя координатами – координатой параллели и координатой широты.
То есть что такое географические координаты? Это два числа, показатели широты и долготы. Такие числа имеют размерность в градусах и минутах.
В начале статьи говорилось, что Земля – не совсем сфера, что она немного сплюснута. В чем это выражается? Длина экватора составляет 40075,7 километра, когда длина меридиана – 40008,5 километра. Полюса немного приближены к экватору, хоть в масштабах планеты это и не очень заметно.
Плоскости земного сфероида
Именно те воображаемые плоскости, которые проходят параллельно или перпендикулярно к земной оси, являются основными. Площадь плоскости, которая проходит через меридиан, называется, соответственно, плоскостью земного меридиана. Самый выделяющийся из них – это Гринвичский меридиан. Он разделяет землю на восточное и западное полушария. Основная плоскость, которая проходит через экватор и делит землю на две части, – Северное и Южное полушария.
Начальные линии отсчета
Все координаты вычисляются при помощи обычной стереометрии.
Выбраны точки отсчета, точнее, меридиан отсчета и параллель отсчета, от которых идет вычисление координат любого места на Земле. Нулевым меридианом был выбран тот, который проходит через Лондон, а именно через Гринвичскую обсерваторию. В качестве линии, что считается началом отсчета географической широты, принято брать самый длинный меридиан – экватор.
Интересный факт насчёт Гринвичского меридиана. Существует система присвоения точке неких координат, и называется она World Geodetic System-84, или сокращенно WGS-84, (84 – год принятия системы), которой пользуется весь мир, и в которой нулевым меридианом является ERS Reference Meridian, проходящий недалеко от Гринвича, всего в 5,31 угловой минуты на восток.
Какие линии Земли дают ширину и долготу
Дети в школе часто путают эти понятия – меридианы и параллели, что из них является шириной, а что долготой. Так вот, экватор – это начало отсчета географической широты, тогда когда Гринвичский меридиан является начальной линией для расчета долготы.
Географическая широта может иметь значения от 0 до 90 градусов. В зависимости от того, в какой стороне от экватора расположена точка, ей присваивается значение северной широты либо южной. Так, допустим, Нью-Йорк имеет широту в 40 градусов 43 минуты северной широты, а Сидней имеет 33 градуса 52 минуты южной широты. Записывается это следующим образом: 40о 43’, 33о 52’.
Аналогично с географической долготой. Она также может быть вычислена при помощи градусов и минут, только что долгота имеет диапазон значений от 0 до 180 градусов. Она может быть западной, если будет идти на запад от нулевого меридиана, и восточной (аналогично – на восток от нулевого меридиана).
Как ранее было указано, нулевой меридиан проходит через Гринвич и имеет значение 0 градусов. А какие точки Земли называют географическими полюсами планеты и каковы их координаты? Это те точки, которые имеют значения девяносто градусов по широте и ноль градусов по долготе.
Подведем итоги
На планете Земля, как и на сфере, есть основные точки, линии и плоскости.
Какие точки земли называют географическими полюсами, мы уже разобрались. Это точки, через которые проходит ось суточного вращения Земли. Если плоскость проходит через эту ось и пересекает географические полюсы, то она образует пересечения сферы Земли, которые называются меридианами.
Существует нулевой меридиан, проходящий в Лондоне, и несколько остальных, которые имеют размерность до 180 градусов (их может быть минимум 180). Если некоторая плоскость проходит через ось вращения Земли, а именно перпендикулярно ей, то их пересечение со сферой Земли является параллелью. Параллель, которая имеет наибольшую долготу, называется экватором. Именно он является начальным для отсчета координаты широты. Все координаты измеряются в градусах и меньших долях – минутах, секундах. В одном градусе имеется шестьдесят минут, а в одной минуте – шестьдесят секунд. Для обозначения секунд используется два штриха (таких, как для обозначения минут).
Географические и магнитные полюса — Земля, Долгота, Расположенный и Северный
Географические полюса Земли фиксируются осью вращения Земли .
На картах северный и южный географические полюса расположены на пересечении линий долготы. Географические полюса Земли и магнитные полюса не расположены в одном и том же месте — на самом деле они разделены сотнями миль. Как и во всех точках Земли , северный магнитный полюс находится к югу от северного географического полюса (расположенного на полярной ).0003 лед шапка) и в настоящее время расположен недалеко от острова Батерст на севере Канады (примерно 1000 миль (1600 км) от географического Северного полюса. Южный магнитный полюс смещен на сотни миль от южного географического полюса в Антарктике континент .
Хотя географические полюса зафиксированы осью вращения , географические полюса претерпевают небольшие колебательные смещения по круговой схеме, которые смещают полюса примерно на шесть метров в год. ) технически определяется как точка 90 ° с. широта, долгота 0°. Ранние исследователи использовали секстанты и снимали астрономические показания для определения географических полюсов.
Современные исследователи используют координаты GPS для точного определения местоположения географических полюсов.
Магнитное поле Земли смещается на на , в конечном итоге полностью меняя свою полярность. В магнитной ориентации минералов есть свидетельства того, что за последние 10–15 миллионов лет инверсии происходили так часто, как каждые четверть миллиона лет. Хотя магнитное поле Земли подвержено постоянным изменениям (периоды усиления и ослабления) и последний разворот магнитного поля произошел примерно 750 000 лет назад, геофизики утверждают, что следующий разворот не произойдет в ближайшие несколько тысяч лет. Нынешнее выравнивание означает, что на северном магнитном полюсе наклонный компас (компас с вертикально качающейся стрелкой) указывает прямо вниз. На южном магнитном полюсе стрелка компаса должна указывать прямо вверх или в сторону от южного магнитного полюса.
Магнитные полюса не являются стационарными и подвержены полярному блужданию. Северный магнитный полюс перемещается примерно на 10 км в год.
Инверсия магнитного поля означает, что по мере того, как магматические породы остывают от горячей магмы , те, которые содержат магнитные минералы , будут располагать эти минералы в соответствии с магнитной полярностью, существующей во время охлаждения. Эти вулканические породы сохраняют историю инверсий магнитного поля и, когда их обнаруживают в виде равноудаленных полосчатых узоров по обе стороны от участков распространения морского дна, обеспечивают мощное палеомагнитное доказательство тектоника плит .
Судоводители, использующие показания магнитного компаса, должны вносить поправки как на расстояние между географическими полюсами и магнитными полюсами, так и на смещение магнитных полюсов. Кроме того, магнитные полюса могут смещаться на 40–60 км от своего среднего или прогнозируемого положения из-за магнитных бурь или других возмущений ионосферы и/или магнитного поля Земли. Угловые поправки на разницу между географическими полюсами и соответствующими им магнитными полюсами выражаются как магнитное склонение.
Значения магнитного склонения меняются в зависимости от положения наблюдателя и вводятся в навигационные расчеты, чтобы связать магнитный курс с истинным курсом.
Земные координаты
Декартова система координат
Обычная декартова система координат, связанная с Землей, определяется следующим образом:
- Начало координат — центр Земли.
- Ось Z является осью вращения. Он пронзает Землю на полюсах и его положительное направление к северному полюсу. Земля вращается в положительном направлении вокруг этой оси Z: когда вы кладете правую руку на земной шар так, чтобы большой палец показывает на северный полюс, то Земля вращается в направлении пальцев («правило правой руки»).
- Большие круги, проходящие через полюса, называются меридианами. Нулевой меридиан проезд через Гринвич (Лондон).
- Плоскость, ортогональная оси Z, является экваториальной плоскостью. а большой круг, расположенный в этой плоскости, есть экватор.
- Ось X указывает на пересечение нулевого меридиана с экватором.
- Ось Y находится в плоскости экватора, она ортогональна оси X и ориентированы так, что координаты образуют правую систему. Когда пальцы правой руки перемещаются от оси x к оси y, то большой палец показывает в направлении оси Z.
Каждая точка на Земле определена однозначно по его декартовым координатам (x, y, z). На самом деле будет достаточно только 2 координат, потому что каждая точка находится на поверхности сферы:
x 2 + y 2 + z 2 = R 2
(1)
, где 5 R радиус Земли = 6371,010 км.
Поскольку эта декартова система координат привязана к Земле, это вызов Земля-центрированная Земля-фиксированная (ECEF).
Сферическая система координат
Точки на Земле обычно задаются в сферической системе координат.
Сферические координаты произвольной декартовой точки P(x, y, z) :
- Широта φ , которая является углом между OP и экватора.
- Долгота λ , которая является углом между нулевым меридианом и меридиан, проходящий через OP .
- Радиус r , который является расстоянием P от начала координат.
Поскольку радиус постоянный, два угла ( φ, λ ) равны уже достаточно указать точку на Земле:
-90° ≤ φ ≤ 90° (широта вдоль меридиана)
(2a)
-180° < λ ≤ 180° (долгота вдоль экватора)
(2b)
Долгота на полюсах является произвольной и обычно устанавливается равной 0° по соглашению.
Мы можем легко найти связь между декартовыми и сферическими координатами. Пусть P(x, y, z) — декартова точка, а P’ — ее проекция. на плоскости x/y. Длина OP’ равна
r’ = r cos φ
(3)
Теперь мы можем вычислить декартовы координаты из сферических координат:
x = r’ cos λ = r cos φ cos λ
(4a)
y = r’ sin λ = r cos φ sin λ
(4b)
z = r sin φ
(4c)
Решение этих уравнений для ( φ, λ, r ) дает противоположное соотношение:
r = √ x 2 + y 2 + z 2
(5a)
φ = arcsin(z/r)
x002(1b) )
(5с)
Здесь простодушное λ = arctan( y/x ), что справедливо только
для -90° < λ < 90°, был заменен правильным atan2( y, x ),
что дает -180° < λ ≤ 180°.
Геодезическая система координат
Сферическая система координат тесно связана с геодезической системой . В геодезической системе точки обозначаются широтой, долготой и возвышение (высота х ). Высота измеряется ортогонально базовой поверхности. который обычно представляет собой земной эллипсоид. Когда мы аппроксимируем Землю сферой с радиус R , затем
h = r — R.
(6)
Система координат ENU
Система координат ENU является локальной системой, характерной для любой точки P на земле. Он образован плоскостью, касательной к поверхность Земли в точке P . В этой плоскостиединичный вектор E указывает на восток,
единичный вектор N указывает на север.
Единичный вектор U точек вверх,
т. е. ортогонален касательная плоскость.
Практическая система координат ENU используется напр. от Google Планета Земля
и другие приложения для таргетинга и отслеживания.
Вектор E = (E x , E y , E z ) касается окружности постоянной широты, проходящей через P . Этот круг также называют «параллельным кругом», потому что он параллелен экватору. Тангенс получается взятием частных производных выражений (4) относительно λ
E x = — sin λ.
(7а)
E y = cos λ.
(7b)
E z = 0.
(7c)
Вектор N = (N x , N y , N z ) касается окружности меридиана, проходящей через P . Итак, взяв частные производные от выражений (4) по φ и нормируя полученный вектор на длину 1, получаем:
N x = — sin(φ) cos(λ).
(8а)
N y = — sin(φ) sin(λ).
(8b)
N z = cos(φ).
(8с)
Единичный вектор U = (U x , U y , U z ) указывает в направлении P .
Итак, положив в выражениях (4) r = 1, получим:
U x = cos(φ) cos(λ).
(9а)
U y = cos(φ) sin(λ).
(9b)
U z = sin(φ).
(9c)
Преобразование ENU в ECEF
Рассмотрим точку Q , имеющую координаты (x, y, z) в системе ECEF и координаты Q’ = (e, n, u) в системе ENU расположен по адресу P = (P x , P y , P z ) . Сферические координаты P равны (φ, λ, R) . Затем следующее уравнение преобразует (e, n, u) в (x, y, z) :
| x | -sin (λ) | -sin (φ) cos (λ) | cos (φ) cos (λ) | e | P x | |||||||||||||
| y | = | cos (λ) | -sin | cos (φ) sin (λ) | n | + | P y | (10) | ||||||||||
| z | 0 | cos (φ) | sin (φ) | u | P z |
Обратите внимание, что столбцы матрицы преобразования M равны векторам Е , Н , У соответственно.
Следовательно,
матрица M ортонормирована. Это соответствует
вращение системы XYZ вокруг начала координат в системе ENU (с центром в начале координат).
Преобразование строится путем первого поворота векторов X , Y , Z вокруг начала координат в Э , Н , У ,
а затем переводим эту систему на вектор P в свое конечное положение.
Преобразование можно записать в краткой форме, используя векторные и матричные обозначения:
Q = M Q’ + P
(11)
Преобразование ECEF в ENU
Преобразование ECEF в ENU получается обращением преобразования (11):
Q’ = M -1 ( Q — 30 9004 P 900 T ( Q — P )
(12)
Здесь мы использовали тот факт, что обратная ортонормированная матрица
равна преобразованной матрице.
Это уравнение в явном виде выглядит следующим образом:
| e | -sin (λ) | cos (λ) | 0 | x — P x | |||||||||
| n | = | -SIN (φ) COS (λ) | -SIN (φ) SIN (λ) | 9COSPAR551 ( (λ) | 9353 COSBO0352 | y — P y | (13) | ||||||
| u | cos (φ) cos (λ) | cos (φ) sin (λ) | SIN (φ) | Z — P Z |
Вдумчивый читатель наверняка заметил асимметрию в соответствующих преобразованиях (11) и (12), даже если они оба выражают повороты и переносы. Это очевидное проблема решается следующим образом. Уравнение (12) можно записать в виде:
Q ‘ = M -1 Q — M -1 P
(14)
Значение означает, что система ENU впервые повернута вокруг своего происхождения на . Р обратным вращением так, что его оси параллельны системе XYZ. Затем он транслируется вектором M -1 P таким образом, что его начало перемещено в начало координат O системы XYZ. Действительно, выражение М -1 Р обозначает начало координат O = (0, 0, 0) T системы XYZ, выраженной в системе ENU, как мы можем видеть применяя уравнение (14) к точке
O’ = M -1 O3 O
3
P = — M -1 P
(15)
Итак, уравнения (12) или (14) соответственно можно записать так:
Q’ = M -1 Q + O’
(16)
что равно 900 полностью симметричны уравнению (11).