Круг широты или линия широты на Земле — это абстрактный небольшой круг с востока на запад , соединяющий все места вокруг Земли (игнорируя высоту ) на заданной координатной линии широты .
Круги широты часто называют параллельными , потому что они параллельны друг другу; то есть плоскости, содержащие любую из этих окружностей, никогда не пересекаются друг с другом. Положение местоположения по широте определяется его долготой . Круги широты отличаются от кругов долготы, которые представляют собой большие круги с центром Земли посередине, поскольку круги широты становятся меньше по мере увеличения расстояния от экватора . Их длину можно вычислить по обычной функции синуса или косинуса . Например, 60-я параллель севера или юга вдвое короче экватора (без учета небольшого уплощения Земли на 0,335%) и происходит от . В проекции Меркатора или в проекции Галла-Питерса окружность широты перпендикулярна всем меридианам . [1] На эллипсоиде или в сферической проекции все круги широты представляют собой прямые линии , кроме экватора.
Широта круга примерно равна углу между экватором и кругом с вершиной угла в центре Земли. Экватор находится на отметке 0°, а Северный полюс и Южный полюс — на 90° северной широты и 90° южной широты соответственно. Экватор — это самый длинный круг широты и единственный круг широты, который также является большим кругом. Таким образом, он перпендикулярен всем меридианам.
Между экватором и полюсами в каждом полушарии имеется 89 целых (целых градуса ) кругов широты , но их можно разделить на более точные измерения широты, и они часто представляются в десятичных градусах (например, 34,637° с.ш.) или в минутах . и секунды (например, 22°14'26" ю.ш.).
На карте круги широты могут быть параллельными, а могут и не быть, а расстояние между ними может варьироваться в зависимости от того, какая проекция используется для отображения поверхности Земли на плоскость. В равноугольной проекции с центром на экваторе круги широты горизонтальны, параллельны и расположены на равном расстоянии друг от друга. В других цилиндрических и псевдоцилиндрических проекциях круги широты горизонтальны и параллельны, но могут быть расположены неравномерно, чтобы придать карте полезные характеристики. Например, в проекции Меркатора круги широты расположены ближе к полюсам, чтобы сохранить местные масштабы и формы, тогда как в проекции Галла – Питерса круги широты расположены ближе к полюсам, так что сравнение площадей будет более точным. точный. В большинстве нецилиндрических и непсевдоцилиндрических проекций круги широты не являются ни прямыми, ни параллельными.
Дуги кругов широты иногда используются в качестве границ между странами или регионами, где отсутствуют четкие естественные границы (например, в пустынях), или когда искусственная граница проводится в виде «линии на карте», которая была проведена в массовом масштабе во время Берлинская конференция 1884 года , касавшаяся огромных частей африканского континента. Североамериканские нации и штаты также в основном созданы прямыми линиями, которые часто являются частями кругов широт. Например, северная граница Колорадо проходит на 41° северной широты , а южная граница — на 37° северной широты . Примерно половина длины границы между Соединенными Штатами и Канадой проходит по 49° с.ш.
Есть пять основных кругов широты, перечисленных ниже с севера на юг. Положение экватора фиксировано (90 градусов от оси вращения Земли), но широта других кругов зависит от наклона этой оси относительно плоскости орбиты Земли и поэтому не является полностью фиксированным. Ниже приведены значения на 19 февраля 2024 г.: [2]
Эти круги широты, за исключением экватора, обозначают границы между пятью основными географическими зонами .
Экватор — это круг, равноудаленный от Северного и Южного полюсов . Он делит Землю на Северное полушарие и Южное полушарие . Из параллелей или кругов широты это самый длинный и единственный « большой круг » (круг на поверхности Земли с центром в центре Земли). Все остальные параллели меньше и сосредоточены только на земной оси.
Полярный круг — это самая южная широта Северного полушария, на которой Солнце может непрерывно оставаться над или под горизонтом в течение 24 часов (в дни июньского и декабрьского солнцестояния соответственно). Точно так же Южный полярный круг отмечает самую северную широту в южном полушарии, на которой Солнце может постоянно оставаться над или под горизонтом в течение 24 часов (в декабрьское и июньское солнцестояние соответственно).
Широта полярных кругов равна 90° минус наклон земной оси .
Тропик Рака и Тропик Козерога отмечают самые северные и самые южные широты, на которых Солнце можно увидеть прямо над головой во время июньского и декабрьского солнцестояния соответственно.
Широта тропических кругов равна наклону оси Земли.
По определению, положения тропика Рака , тропика Козерога , Полярного круга и Южного полярного круга зависят от наклона оси Земли относительно плоскости ее орбиты вокруг Солнца («наклон эклиптики»). Если бы Земля была «вертикальной» (ее ось располагалась под прямым углом к плоскости орбиты), не было бы ни Арктических, ни Антарктических, ни Тропических кругов: на полюсах Солнце всегда кружило бы по горизонту, а на экваторе Солнце всегда поднимитесь строго на восток, пройдите прямо над головой и зайдите точно на запад.
Положения Тропического и Полярного кругов не фиксированы, поскольку наклон оси меняется медленно – сложное движение, определяемое наложением множества различных циклов (некоторые из которых описаны ниже) с короткими или очень длительными периодами. В полдень 1 января 2000 года среднее значение наклона составляло 23°26′ 21,406″ (согласно IAU 2006, теория P03), соответствующее значение составляло 23°26′ 10,633″ в полдень 1 января 2023 года нашей эры.
Основной долгосрочный цикл вызывает колебания осевого наклона между примерно 22,1° и 24,5° с периодом 41 000 лет. В настоящее время среднее значение наклона уменьшается примерно на 0,468″ в год. В результате (примерно и в среднем) Тропические круги смещаются к экватору (а Полярные круги — к полюсам) на 15 м в год, а площадь Тропиков уменьшается на 1100 км 2 (420 кв. миль). ) в год.
Наклон земной оси имеет дополнительные кратковременные вариации, обусловленные нутацией , из которых основной период с периодом 18,6 года имеет амплитуду 9,2″ (что соответствует почти 300 м к северу и югу). [3] Существует множество меньших слагаемых, приводящих к различным ежедневным смещениям на несколько метров в любом направлении.
Наконец, ось вращения Земли не является точно фиксированной на Земле, а претерпевает небольшие колебания (порядка 15 м), называемые полярным движением , которые оказывают небольшое влияние на Тропики и Полярные круги, а также на Экватор.
Кратковременные колебания в течение нескольких дней не влияют напрямую на положение крайних широт, на которых Солнце может появиться прямо над головой или на которых возможно 24-часовое дневное или ночное время, за исключением случаев, когда они действительно происходят во время солнцестояния. Скорее, они вызывают теоретическое смещение параллелей, которое произошло бы, если бы заданный наклон оси сохранялся в течение года.
Эти круги широты можно определить на других планетах с наклоном осей относительно плоскостей их орбит. Такие объекты, как Плутон , с углами наклона более 45 градусов будут иметь тропические круги ближе к полюсам, а полярные круги ближе к экватору.
Ряд субнациональных и международных границ предполагалось определять или приближать к параллелям. Параллели образуют удобные границы в северном полушарии, поскольку астрономическую широту можно приблизительно измерить (с точностью до нескольких десятков метров), наблюдая Полярную звезду .
Обычно круги широты определяются на нулевой высоте . Высота влияет на местоположение относительно плоскости , образованной кругом широты. Поскольку (в геодезической системе ) высота и глубина определяются нормалью к поверхности Земли, места, находящиеся на одной и той же широте, но имеющие разную высоту (т. е. лежащие вдоль этой нормали), больше не лежат в этой плоскости. Скорее, все точки, имеющие одну и ту же широту, но разную высоту и долготу, занимают поверхность усеченного конуса, образованного вращением этой нормали вокруг оси вращения Земли.
