Реферат: История развития картографии и знаний людей о форме и размере Земли

В конце концов выяснилось, что дуга в 1° в экваториальных широтах (измерения 1735-1743 гг. в Перу) действительно короче, чем в полярных (1736-1737 гг. в Лапландии), что и является прямым доказательством сжатия Земли к полюсам. Здесь следует пояснить, что измерения дают не радиус Земли (т. е. расстояние от поверхности до центра), а радиус кривизны поверхности, т. е. радиус окружности, которая на данном участке ближе всего соответствует дуге меридиана. Поскольку меридианы у полюсов изогнуты слабее, чем у экватора, то в первом случае и радиусы их кривизны больше.

Кстати, результатом этих экспедиций стало также принятие новой единицы длины, которую определили как 1/40 000 000 часть от полной длины Парижского меридиана. Эта единица получила название метр, и поэтому неудивительно, что длина земного экватора так близка к круглому числу 40 000 км. 

В целом, к концу восемнадцатого века ученые имели очень точное представление о форме и размерах Земли и об ее удаленности от Солнца и планет. Сегодня мы уже точно знаем, что форма Земли – геоид, близка к сплюснутому эллипсоиду — шарообразная форма с утолщениями на экваторе.

Осталось только упомянуть, что при еще более точном рассмотрении форма Земли отличается от эллипсоида вращения, и в масштабах меньше километра имеет весьма сложную форму поверхности. Между прочим, под поверхностью Земли в данном случае подразумевается не реальный рельеф поверхности со всеми горами, холмами и низинами, а усредненный уровень воды в океанах, который с помощью нивелирования удается продолжить и под сушей (высота над уровнем моря).

Эта поверхность является уровневой, т. е. она всюду перпендикулярна к направлению силы тяжести и отличается от эллипсоида вращения не больше, чем на несколько сотен метров, а если за фигуру Земли принять трехосный эллипсоид (экватор можно представить как эллипс с разностью полуосей около 200 м), то отличие геоида от него не превысит 100 м. Это отличие вызвано неравномерным распределением масс как на поверхности Земли (континенты и океаны), так и внутри нее — вследствие их влияния на величину и направление силы тяжести.

Геодезические и астрономические исследования позволили определить истинную форму и размеры Земли. Расстояние точек геоида, до точек аппроксимирующего его эллипсоида составляет до 100 метров. Средний диаметр планеты примерно равен 12 742 км. Это 40 000 км/π, так как метр в прошлом определялся, как 1/10 000 000 расстояния от экватора до северного полюса через Париж.

Известно, что планета сформировалась под действием двух сил - силы взаимного притяжения её частиц и центробежной силы, возникающей из-за вращения планеты вокруг своей оси. Сила тяжести представляет собой равнодействующую этих двух сил. Степень сжатия зависит от угловой скорости вращения: чем быстрее вращается тело, тем больше оно сплющивается у полюсов. Вращение земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем диаметр между полюсами планеты.

В XX в. использование ЭВМ и искусственных спутников Земли дало возможность еще более точных измерений. Определяя с помощью радаров от станций наблюдения до спутника и обрабатывая их на ЭВМ, находят траекторию движения спутника, а по ней и уточняют форму Земли.

Трёхмерная модель Земли – называется глобус. В отличие от карт, на глобусе нет искажений и разрывов, поэтому глобус удобен для получения общего представления о расположении материков и океанов.

Первыми глобусами были, конечно же, глобусы звездного неба. Люди привыкли представлять небесный свод в виде опрокинутого над Землей купола, по которому плывут Солнце  и  Луна,  другие  светила  и  созвездия.  Небесные глобусы отражали собственные наблюдения человека,  его, так  сказать, конкретный опыт. Совсем другое дело - земные глобусы. Они стали отражением определенной концепции  устройства  Вселенной  и  появились  после  того,  как стало  ясно,  что  Земля - это шар, а не плоский диск. И лишь тогда, когда были сформированы начальные представления о математической основе карт, меридианах, параллелях, масштабе и системе условных обозначений.

Во всяком  случае,  первые  земные  глобусы  стали  этапом развития  античной  географии и картографии и накопления обширных знаний по астрономии и геодезии. В классически  стройной  и  геометрически  совершенной  картине  мироздания,  созданной  античными учеными, глобусы заняли заметное место благодаря своей простоте, особой красоте и целесообразности.

В произведениях античных писателей упоминается о том, что некий Кратес Малосский — древнегреческий философ, последователь Аристотеля и хранитель Пергамской библиотеки, еще во II веке до н. э. изготовил модель Земли в форме шара. Ни сама эта модель, ни какие-либо ее изображения до наших дней не дошли, сохранился рисунок (рис.2). Однако те, кто видел этот глобус, говорили, что «Кратес нарисовал на шаре единую сушу, разделив ее на части пересекающимися реками, которые назывались океанами…».

Рисунок 2 – Глобус Кратеса

В период Средневековья интеллектуальные достижения Древней Греции и Рима, в том числе  ее картографическое наследие, были  забыты и во многом  утрачены. К ним возвратились  лишь  в XV в.,  когда  появилась необходимость  отобразить  в картографической  форме новые знания о природе, о великих географических открытиях. Поэтому самым первым, по крайней мере самым древним из всех сохранившихся глобусов, считается шарообразная модель Земли диаметром 54 см, созданная немецким географом, путешественником и математиком Мартином Бехаймом в 1492 году, находящаяся ныне в музее города Нюрнберга.

На «Земном яблоке», именно так назвал Бехайм свое детище (глобусами, от латинского globus — «шар», копии Земли стали называть позже), были отображены географические представления о поверхности Земли накануне открытия Нового Света, основывавшиеся на данных, взятых с карт мира древнегреческого ученого Птолемея, жившего во II веке.

Глобус Бехайма зафиксировал доколумбовы представления о земном шаре как раз накануне  открытия  Америки.  На  нем  подробно  представлен  хорошо  известный  европейцам Старый Свет, но отсутствует Америка, а Атлантический океан простирается до берегов Восточной Азии.

Впервые предложил практически использовать шарообразность земли Христофор Колумб, когда он собрался в Индию. На глобусе были изображены Европа, Азия, Африка, которые занимают около половины всей поверхности Земли, и нет Северной и Южной Америки, Антарктиды, Австралии. Атлантический и Тихий океаны представлены как единый водный бассейн, а на месте Индийского океана расположены Восточный Индийский океан и Бурное Южное море, разделенное обширным архиелагом островов.

Очертания океанов и материков далеки от действительных, поскольку в основу создания глобуса были положены сведения, основанные на представлениях античных географов и данных арабских и других путешественников, посетивших страны Востока, Индию и Китай.

Авторитетный историк картографии Л.Багров пишет: «Считалось, что этот глобус отразил космографические идеи, легшие в основу «индийского предприятия» Колумба еще до того, как он отплыл в 1492 г. в свою первую экспедицию. Совершенно невозможно, однако, чтобы Колумб мог когда-либо видеть этот глобус или встречаться с  Бехаймом, поэтому более разумно предположить, что он видел  прототип  этого  глобуса и сверялся  с  ним.  Таким прототипом,  по  всей  вероятности,  была  градуированная  по  долготе  карта  мира  Мартелла, причем, возможно, печатная карта.[1]

Вскоре глобусы, дающие наиболее точные картографические представления и пользующиеся большим спросом у ученых и моряков, начали появляться во дворцах монархов, кабинетах министров и просто модных домах Европы, став символом просвещения.

Глобус, где был впервые изображен Новый Свет, всего  через 15 лет  изготовил  другой немецкий  картограф и издатель М.Вальдзеемюллер.  В 1507 г.  он перевел и опубликовал записки А.Веспуччи и свою Карту мира, специально составленную для глобуса в виде 12  меридианных  полос.  На  ней  Новый  Свет  назван Америкой, выделены Северный и Южный материки, а к  западу от них  также  впервые  показан  Тихий  океан. Карта  для  глобуса  Вальдзеемюллера  сохранилась. 

Следующей  по  времени  вершиной  в  глобусном картографировании  считают  глобусы « короля  картографов»,  космографа  и  гравера  Г.Меркатора (1512–1594). Его достижения хорошо известны, а имя увековечено  в  названии  проекции,  используемой  для  морских и аэронавигационных карт. Наиболее совершенный  из  своих глобусов Меркатор  изготовил  в 1541 г.  Шар  имел  в диаметре 42 см  и  вращался  вокруг  вертикальной  полярной  оси,  скрепленной с массивным медным кольцом, имевшим градусные деления. Само кольцо вместе с глобусом поворачивалось в горизонтальном круге подставки, также раз деленном на градусы. Конструкция позволяла поворачивать глобус в любом на правлении и удобно отсчитывать по нему углы и расстояния. 

Одна особенность заметно выделяла глобус 1541 г. среди других подобных произведений: на его поверхность была  нанесена система линий - локсодромий, предназначенных для облегчения судовождения. Иначе говоря, Меркатор впервые попытался изготовить навигационный глобус. На  нем  он  опробовал  идею, которую  воплотил и развил  на знаменитой карте мира 1569 г.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5