Круги широты Земли

Введение

Географическое понятие

Круг широты или линия широты на Земле — это абстрактный небольшой круг, идущий с востока на запад, соединяющий все точки на Земле (без учета высоты) с заданной координатой широты. Круги широты часто называют параллелями, поскольку они параллельны друг другу; то есть, плоскости, содержащие любой из этих кругов, никогда не пересекаются. Положение точки вдоль круга широты определяется её долготой. Круги широты отличаются от кругов долготы, которые являются большими кругами с центром Земли, поскольку круги широты становятся меньше по мере удаления от экватора. Их длину можно вычислить с помощью стандартной функции синуса или косинуса. Например, 60-я параллель северной или южной широты вдвое короче экватора (если не учитывать небольшое сплющивание Земли в 0,335%). На проекциях Меркатора или Галла-Петерса круг широты перпендикулярен всем меридианам. На эллипсоиде или сферической проекции все круги широты являются локсодромиями, за исключением экватора. Широта круга приблизительно соответствует углу между экватором и кругом, вершиной которого является центр Земли. Экватор находится на 0°, а Северный и Южный полюсы — на 90° северной и 90° южной широты соответственно. Экватор — самый длинный круг широты и единственный круг широты, который также является большим кругом. Следовательно, он перпендикулярен всем меридианам. Между экватором и каждым полюсом находится 89 целых кругов широты (с шагом в один градус), но они могут быть разделены на более точные измерения широты и часто представляются в виде десятичных градусов (например, 34,637° с.ш.) или в градусах, минутах и секундах (например, 22°14'26" ю.ш.). На карте круги широты могут быть как параллельными, так и непараллельными, а расстояние между ними может варьироваться в зависимости от используемой проекции для отображения поверхности Земли на плоскость. На эквиректанглярной проекции, центрированной на экваторе, круги широты горизонтальны, параллельны и равноудалены друг от друга. На других цилиндрических и псевдоцилиндрических проекциях круги широты горизонтальны и параллельны, но могут быть расположены неравномерно для придания карте полезных характеристик. Например, на проекции Меркатора круги широты расположены шире вблизи полюсов для сохранения местных масштабов и форм, а на проекции Галла-Петерса — ближе к полюсам для точного сравнения площадей. На большинстве нецилиндрических и непсевдоцилиндрических проекциях круги широты не являются прямыми и не параллельны. Дуги кругов широты иногда используются в качестве границ между странами или регионами, где отсутствуют выраженные естественные границы (например, в пустынях), или когда искусственная граница проводится как "линия на карте", что широко применялось во время Берлинской конференции 1884 года в отношении обширных территорий Африканского континента. Северноамериканские страны и штаты также в основном образованы прямыми линиями, которые часто являются частями кругов широты. Например, северная граница Колорадо проходит по 41° с.ш., а южная — по 37° с.ш. Примерно половина длины границы между Соединенными Штатами и Канадой проходит по 49° с.ш.

A circle of latitude or line of latitude on Earth is an abstract east–west small circle connecting all locations around Earth (ignoring elevation) at a given latitude coordinate line. Circles of latitude are often called parallels because they are parallel to each other; that is, planes that contain any of these circles never intersect each other. A location's position along a circle of latitude is given by its longitude. Circles of latitude are unlike circles of longitude, which are all great circles with the centre of Earth in the middle, as the circles of latitude get smaller as the distance from the Equator increases. Their length can be calculated by a common sine or cosine function. For example, the 60th parallel north or south is half as long as the Equator (disregarding Earth's minor flattening by 0.335%), stemming from On the Mercator projection or on the Gall Peters projection, a circle of latitude is perpendicular to all meridians. On the ellipsoid or on spherical projection, all circles of latitude are rhumb lines, except the Equator. The latitude of the circle is approximately the angle between the Equator and the circle, with the angle's vertex at Earth's centre. The Equator is at 0°, and the North Pole and South Pole are at 90° north and 90° south, respectively. The Equator is the longest circle of latitude and is the only circle of latitude which also is a great circle. As such, it is perpendicular to all meridians. There are 89 integral (whole degree) circles of latitude between the Equator and the poles in each hemisphere, but these can be divided into more precise measurements of latitude, and are often represented as a decimal degree (e. g. 34.637° N) or with minutes and seconds (e. g. 22°14'26" S). On a map, the circles of latitude may or may not be parallel, and their spacing may vary, depending on which projection is used to map the surface of the Earth onto a plane. On an equirectangular projection, centered on the equator, the circles of latitude are horizontal, parallel, and equally spaced. On other cylindrical and pseudocylindrical projections, the circles of latitude are horizontal and parallel, but may be spaced unevenly to give the map useful characteristics. For instance, on a Mercator projection the circles of latitude are more widely spaced near the poles to preserve local scales and shapes, while on a Gall–Peters projection the circles of latitude are spaced more closely near the poles so that comparisons of area will be accurate. On most non cylindrical and non pseudocylindrical projections, the circles of latitude are neither straight nor parallel. Arcs of circles of latitude are sometimes used as boundaries between countries or regions where distinctive natural borders are lacking (such as in deserts), or when an artificial border is drawn as a "line on a map", which was made in massive scale during the 1884 Berlin Conference, regarding huge parts of the African continent. North American nations and states have also mostly been created by straight lines, which are often parts of circles of latitudes. For instance, the northern border of Colorado is at 41° N while the southern border is at 37° N. Roughly half the length of the border between the United States and Canada follows 49° N.

Движение тропических и полярных кругов

По определению, положения тропика Рака, тропика Козерога, полярного круга и антарктического круга зависят от наклона оси Земли относительно плоскости ее орбиты вокруг Солнца ("наклона эклиптики"). Если бы Земля была "вертикальной" (ее ось была бы под прямым углом к орбитальной плоскости), не было бы ни арктических, ни антарктических, ни тропических кругов: на полюсах Солнце всегда двигалось бы по горизонту, а на экваторе Солнце всегда восходило бы на востоке, проходило бы прямо над головой и заходило на западе. Положения тропических и полярных кругов не фиксированы, потому что осевой наклон медленно меняется – сложное движение, определяемое наложением множества различных циклов (некоторые из которых описаны ниже) с короткими и 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. Основной долгосрочный цикл приводит к тому, что наклон оси колеблется между приблизительно 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 (приблизительно и в среднем) тропические круги дрейфуют к экватору (а полярные круги к полюсам) на 15 м в год, а площадь тропиков уменьшается на единицу времени. Наклон оси Земли имеет дополнительные краткосрочные вариации из-за нутации, из которых основной член с периодом 18,6 лет имеет амплитуду 9,2″ (соответствующую почти 300 м к северу и к югу). Существует множество меньших членов, в результате чего происходят переменные ежедневные сдвиги в несколько метров в любом направлении. Наконец, ось вращения Земли не является абсолютно фиксированной в Земле, но подвергается небольшим колебаниям (порядка 15 м), называемым полярным движением, которое оказывает небольшое влияние на тропики и полярные круги, а также на экватор. Краткосрочные колебания в течение нескольких дней не влияют непосредственно на местоположение крайних широт, в которых Солнце может появляться прямо над головой, или в которых возможен 24-часовой день или ночь, за исключением случаев, когда они фактически происходят во время солнцестояний. Скорее, они вызывают теоретическое смещение параллелей, которое произошло бы, если бы данный наклон оси сохранялся в течение года.

By definition, the positions of the Tropic of Cancer, Tropic of Capricorn, Arctic Circle and Antarctic Circle all depend on the tilt of the Earth's axis relative to the plane of its orbit around the Sun (the "obliquity of the ecliptic"). If the Earth were "upright" (its axis at right angles to the orbital plane) there would be no Arctic, Antarctic, or Tropical circles: at the poles the Sun would always circle along the horizon, and at the equator the Sun would always rise due east, pass directly overhead, and set due west. The positions of the Tropical and Polar Circles are not fixed because the axial tilt changes slowly – a complex motion determined by the superimposition of many different cycles (some of which are described below) with short to very long periods. At noon of January 1st 2000 AD, the mean value of the tilt was 23° 26′ 21.406″ (according to IAU 2006, theory P03), the corresponding value being 23° 26′ 10.633" at noon of January 1st 2023 AD. The main long term cycle causes the axial tilt to fluctuate between about 22.1° and 24.5° with a period of 41,000 years. Currently, the average value of the tilt is decreasing by about 0.468″ per year. As a result (approximately, and on average), the Tropical Circles are drifting towards the equator (and the Polar Circles towards the poles) by 15 m per year, and the area of the Tropics is decreasing by per year. The Earth's axial tilt has additional shorter term variations due to nutation, of which the main term, with a period of 18.6 years, has an amplitude of 9.2″ (corresponding to almost 300 m north and south). There are many smaller terms, resulting in varying daily shifts of some metres in any direction. Finally, the Earth's rotational axis is not exactly fixed in the Earth, but undergoes small fluctuations (on the order of 15 m) called polar motion, which have a small effect on the Tropics and Polar Circles and also on the Equator. Short term fluctuations over a matter of days do not directly affect the location of the extreme latitudes at which the Sun may appear directly overhead, or at which 24 hour day or night is possible, except when they actually occur at the time of the solstices. Rather, they cause a theoretical shifting of the parallels, that would occur if the given axis tilt were maintained throughout the year.

Другие планеты

Эти круги широты могут быть определены на других планетах с осевыми наклонами относительно плоскостей их орбит. Объекты, такие как Плутон, с углами наклона более 45 градусов, будут иметь тропики ближе к полюсам, а полярные круги – ближе к экватору.

Другие примечательные параллели

Ряд субнациональных и международных границ предназначались для определения или приблизительно соответствуют параллелям. Параллели образуют удобные границы в северном полушарии, поскольку астрономическую широту можно приблизительно измерить (в пределах нескольких десятков метров) по Северной звезде. Параллель 81° с.ш. – северная и южная границы территории, охваченной Шпицбергенским договором от 9 февраля 1920 года на Шпицбергене (Норвегия). 74°N 70°N – два участка границы между Северо-Западными территориями и Нунавутом на острове Виктория (Канада). 60° с.ш. – южная граница Юкона с северной границей Британской Колумбии; южная граница Северо-Западных территорий с северными границами Британской Колумбии, Альберты и Саскачевана; и южная граница материковой части Нунавута с северной границей Манитобы, что породило выражение "севернее шестидесятых параллелей" для этих территорий. 54°40' с.ш. – граница между русскими территориями XIX века на севере и спорными американскими и британскими земельными претензиями в западной части Северной Америки. Эти споры привели к пограничному спору об Орегоне между Великобританией и Соединенными Штатами, породив лозунг "Пятьдесят четыре сорок или бой". 52° с.ш. – часть границы между Ньюфаундлендом и Лабрадором и Квебеком (Канада). 51° с.ш. – южная граница Русской Америки в период с 1799 по 1821 год. 49° с.ш. – большая часть границы между Канадой и Соединенными Штатами от Британской Колумбии до Манитобы; выражение "49-я параллель" часто используется для обозначения этой границы, хотя большинство населения Канады фактически проживает к югу от нее. 48° с.ш. – часть границы между Квебеком и Нью-Брансуиком (Канада). 46° с.ш. – часть границы между Вашингтоном и Орегоном (США). 45° с.ш. – приблизительно соответствует части границы между Канадой и США между Квебеком (Канада) и Нью-Йорком и Вермонтом (США), а также большей части границы между Монтаной и Вайомингом. 43°30' с.ш. – граница между Миннесотой и Айовой (США). 43° с.ш. – большая часть границы между Южной Дакотой и Небраской (США). 42°30' с.ш. – граница между Висконсином и Иллинойсом (США). 42° с.ш. – первоначально северная граница Новой Испании. В США – южные границы штатов Орегон и Айдахо, совпадающие с северными границами Калифорнии, Невады и Юты. Эта параллель также определяет большую часть границы между Пенсильванией и Нью-Йорком. 41° с.ш. – часть границы между Вайомингом и Ютой, граница между Вайомингом и Колорадо, и часть границы между Небраской и Колорадо (США). 40° с.ш. – граница между Небраской и Канзасом (США). Эта параллель первоначально была выбрана для линии Мейсона-Диксона, но линия была смещена на несколько миль к югу, чтобы не разделять город Филадельфию. 38° с.ш. – граница между советской и американской зонами оккупации в Корее, а затем между Северной и Южной Кореей с 1945 года до Корейской войны (1950–1953). 37° с.ш. – южная граница Юты с северной границей Аризоны; южная граница Колорадо с северными границами Нью-Мексико и Оклахомы; южная граница Канзаса с северной границей Оклахомы (США). 36°30' с.ш. – историческая линия компромисса Миссури (историческое разделение между штатами, где разрешено рабство, и штатами, где оно запрещено). В США определяет часть границы между Оклахомой и Техасом, большую часть границы между Миссури и Арканзасом. Географически это западное продолжение границы между Вирджинией и Северной Каролиной и часть границы между Кентукки и Теннесси. 36° с.ш. – короткий участок границы между "сапогом" Миссури и Арканзасом (США). 35° с.ш. – южная граница Теннесси, соприкасающаяся с Миссисипи, Алабамой и Джорджией; также часть границы между Северной Каролиной и Джорджией (США). 33° с.ш. – южная граница Арканзаса, соприкасающаяся с северной границей Луизианы, приблизительно соответствует этой параллели. Исторически она определяла южную границу территории Луизианы (США). 32° с.ш. – часть границы между Нью-Мексико и Техасом (США). 31°20' с.ш. – часть границы между США и Мексикой (Сонора и Чихуахуа); южная граница Аризоны и "сапог" Нью-Мексико (США). 31° с.ш. – часть границы между Ираном и Ираком. В США – часть границы между Миссисипи и Луизианой, и часть границы между Алабамой и Флоридой. 28° с.ш. – граница между Нижней Калифорнией и Южной Нижней Калифорнией (Мексика). 26° с.ш. – часть границы между Западной Сахарой (претендует Марокко) и Мавританией. 25° с.ш. – часть границы между Мавританией и Мали. 22° с.ш. – большая часть границы между Египтом и Суданом, частично оспариваемая (см. также треугольник Хала'иб). 20° с.ш. – короткий участок границы между Ливией и Суданом, а в Судане – северная граница региона Дарфур. 17° с.ш. – разделение между Республикой Вьетнам (Южный Вьетнам) и Демократической Республикой Вьетнам (Северный Вьетнам) во время Вьетнамской войны. 15° с.ш. – фактическая морская граница между Гондурасом и Никарагуа. 13°05' с.ш. – часть границы между Чадом и Камеруном протяженностью 41,6 км, частично проходящая по озеру Чад. 10° с.ш. – часть границы между Гвинеей и Сьерра-Леоне. 8° с.ш. – часть границы между Сомали и Эфиопией. 1° с.ш. – часть границы между Экваториальной Гвинеей и Габоном. 1° ю.ш. – большая часть границы между Угандой и Танзанией, а также очень короткий участок границы между Кенией и Танзанией в озере Виктория. 7° ю.ш. – короткий участок границы между Демократической Республикой Конго и Анголой. 8° ю.ш. – два коротких участка границы между Демократической Республикой Конго и Анголой. 10° ю.ш. – короткий участок границы между Бразилией и Перу. 13° ю.ш. – часть границы между Анголой и Замбией. 16° ю.ш. – часть границы между Мозамбиком и Зимбабве. 22° ю.ш. – короткий участок границы между Намибией и Ботсваной, а также части границы между Боливией и Аргентиной. 26° ю.ш. – в Австралии граница между Южной Австралией и Северной территорией, а также часть границы между Южной Австралией и Квинслендом. 28° ю.ш. – в Аргентине граница между провинцией Чако и провинцией Санта-Фе. 29° ю.ш. – в Австралии большая часть границы между Квинслендом и Новым Южным Уэльсом. 35° ю.ш. – в Аргентине часть границы между провинцией Кордова и провинцией Ла-Пампа. 36° ю.ш. – в Аргентине часть границы между провинцией Мендоса и провинцией Ла-Пампа, а также часть границы между провинцией Сан-Луис и провинцией Ла-Пампа. 42° ю.ш. – в Аргентине граница между провинцией Рио-Негро и провинцией Чубут. 46° ю.ш. – в Аргентине граница между провинцией Чубут и провинцией Санта-Крус. 52° ю.ш. – часть границы между Аргентиной и Чили. 60° ю.ш. – северная граница Антарктиды в рамках Антарктической договорной системы (см. карту). Северная граница Южного океана.

A number of sub national and international borders were intended to be defined by, or are approximated by, parallels. Parallels make convenient borders in the northern hemisphere because astronomic latitude can be roughly measured (to within a few tens of metres) by sighting the North Star. Parallel Description 81°N In Svalbard, Norway, the northern and southern limits of the area comprised by the Svalbard Treaty of 9 February 1920. 74°N 70°N On Victoria Island, Canada, two sections of the border between Northwest Territories and Nunavut. 60°N In Canada, the southern border of Yukon with the northern border of British Columbia; the southern border of Northwest Territories with the northern borders of British Columbia, Alberta and Saskatchewan; and the southern border of mainland Nunavut with the northern border of Manitoba, leading to the expression "north of sixty" for the territories. 54°40'N The border between 19th century Russian territories to the north and conflicting American and British land claims in western North America. The conflicting claims led to the Oregon boundary dispute between Britain and the United States, giving rise to the slogan "Fifty four forty or fight." 52°N In Canada, part of the border between Newfoundland and Labrador and Quebec. 51°N The southern limit of Russian America from 1799 to 1821.49°N Much of the border between Canada and the United States, from British Columbia to Manitoba; "49th parallel" is a common expression for the border, though the majority of Canada's population actually lives south of the parallel.48°N In Canada, part of the border between Quebec and New Brunswick.46°N In the United States, part of the border between Washington and Oregon. 45°N Approximates the portion of the Canada–United States border between Quebec (Canada) and New York and Vermont (US). Also approximates most of the border between Montana and Wyoming. 43°30'N In the US, the border between Minnesota and Iowa. 43°N In the US, much of the border between South Dakota and Nebraska. 42°30'N In the US, the border between Wisconsin and Illinois. 42°N Originally the northward limit of New Spain. In the US, the southern borders of Oregon and Idaho where they meet the northern borders of California, Nevada and Utah. The parallel also defines much of the border between Pennsylvania and New York. 41°N In the US, part of the border between Wyoming and Utah, the border between Wyoming and Colorado, and part of the border between Nebraska and Colorado. 40°N In the US, the border between Nebraska and Kansas. The parallel was originally chosen for the Mason–Dixon line, but the line was moved several miles south to avoid bisecting the city of Philadelphia. 38°N The boundary between the Soviet and American occupation zones in Korea, and later between North Korea and South Korea, from 1945 until the Korean War (1950–1953). 37°N In the US, the southern border of Utah with the northern border of Arizona. The southern border of Colorado with the northern borders of New Mexico and Oklahoma. The southern border of Kansas with the northern border of Oklahoma. 36°30'N The historic Missouri Compromise line (the historic division between slave and free states). In the US, defines part of the border between Oklahoma and Texas, most of the border between Missouri and Arkansas. Geographically it is a Westward extension of the border between Virginia and North Carolina and part of the border between Kentucky and Tennessee. 36°N In the US, a short section of the border between the Missouri Bootheel and Arkansas. 35°N In the US, the southern border of Tennessee, which meets Mississippi, Alabama and Georgia. Also, part of the border between North Carolina and Georgia. 33°N In the US, the southern border of Arkansas, which meets the northern border of Louisiana, is approximated by the parallel. Historically, it defined the southern border of the Louisiana Territory. 32°N In the US, part of the border between New Mexico and Texas. 31°20'N Part of the border between the US and Mexico (Sonora and Chihuahua); the southern border of Arizona and the New Mexico Bootheel. 31°N Part of the border between Iran and Iraq. In the US, part of the border between Mississippi and Louisiana, and part of the border between Alabama and Florida. 28°N In Mexico, the border between Baja California and Baja California Sur. 26°N Part of the border between Western Sahara (claimed by Morocco) and Mauritania. 25°N Part of the border between Mauritania and Mali. 22°N Much of the border between Egypt and Sudan, partly disputed (see also Hala'ib Triangle). 20°N A short section of the border between Libya and Sudan, and within Sudan, the northern border of the Darfur region. 17°N The division between Republic of Vietnam (South Vietnam) and Democratic Republic of Vietnam (North Vietnam) during the Vietnam War. 15°N de facto maritime border between Honduras and Nicaragua. 13°05'N Part of the border between Chad and Cameroon, over a stretch of 41.6 km, partly in Lake Chad 10°N Part of the border between Guinea and Sierra Leone. 8°N Part of the border between Somalia and Ethiopia. 1°N Part of the border between Equatorial Guinea and Gabon. 1°S Most of the border between Uganda and Tanzania, and a very short section of the border between Kenya and Tanzania in Lake Victoria. 7°S A short section of the border between Democratic Republic of the Congo and Angola. 8°S Two short sections of the border between Democratic Republic of the Congo and Angola. 10°S A short section of the border between Brazil and Peru. 13°S Part of the border between Angola and Zambia. 16°S Part of the border between Mozambique and Zimbabwe. 22°S A short section of the border between Namibia and Botswana, and parts of the border between Bolivia and Argentina. 26°S In Australia, the border between South Australia and the Northern Territory, and part of the border between South Australia and Queensland. 28°S In Argentina, the border between Chaco Province and Santa Fe Province. 29°S In Australia, much of the border between Queensland and New South Wales. 35°S In Argentina, part of the border between Córdoba Province and La Pampa Province. 36°S In Argentina, part of the border between Mendoza Province and La Pampa Province, and part of the border between San Luis Province and La Pampa Province. 42°S In Argentina, the border between Río Negro Province and Chubut Province. 46°S In Argentina, the border between Chubut Province and Santa Cruz Province. 52°S Part of the border between Argentina and Chile. 60°S The northern boundary of Antarctica for the purposes of the Antarctic Treaty System (see map). The northern boundary of the Southern Ocean.

Высота

Обычно круги широты определяются при нулевой высоте над уровнем моря. Высота оказывает влияние на положение точки относительно плоскости, образованной кругом широты. Поскольку (в геодезической системе) высота и глубина определяются нормалью к поверхности Земли, точки с одинаковой широтой, но разной высотой (то есть лежащие вдоль этой нормали), больше не находятся в этой плоскости. Вместо этого, все точки с одинаковой широтой, но различной высотой и долготой, лежат на поверхности усеченного конуса, образованного вращением этой нормали вокруг оси вращения Земли.