经线(Meridian of longitude),又称“子午线”,指地球表面连接南、北两极且与赤道垂直的假想线。地球上一切通过地轴的平面与地面相截而成的大圆称为“经线圈”。经线圈被南、北两极点分成的半圆即为经线。经线有无数根,均呈半圆弧状,每根经线的长度都相等,最终交汇于南、北两极点。从方向变化上看,经线指示南北方向。
命名
编辑经线的英文名称为“Meridian(line)”,“Meridian”一词源自拉丁文“meridie”,意思是“中午,正午”,由于消音而改变自古拉丁语*medi die,medius的位格形式,意为“中间的”(来自PIE词根*medhyo-“中间”)+dies“日”(来自PIE词根*dyeu-“发光”)。“经线”中文一词在最早见于利玛窦的《坤舆万国全图》(1602年),总论中记载:“其经纬线,本宜每度画之,今且惟每十度为一方,以免杂乱。依是可分置各国于其所。东西纬线数天下之长,自昼夜平线为中而起,上数至北极,下数至南极。南北经线数天下之宽,自福岛起为一十度,至三百六十度复相接焉。试如察得南京离中线以上三十二度,离福岛以东一百甘八度,则安之于其所也。"经线的别称“子午线”一名也来自利玛窦的著作《坤舆万国全图》,在《坤舆万国全图》中,人们首次见到了“子午环”一词。在该图的右下角,有一幅叫“天地仪”的示图,天地仪其实就是天球仪。在该图的左下侧,有几行说明文字:“天地仪,以见日月运行,寒暑大意,精铜为之。外一环名子午环,取准南北二向。两头各用一枢,在南者作南板,在北者借作北极。匀分三百六十度,随地而移,如北极出地一度,则南极人地一度也。”
《坤舆万国全图》局部
《坤舆万国全图》
《坤舆万国全图》局部
定义
编辑经线是地球表面连接南、北两极,并且垂直于赤道的假想弧线。地球上一切通过地轴的平面同地面相割而成的正圆,称为“经线圈”,经线圈总是经过地球的南北极,并且被两极分割成两个半圆,两条正相对的经线,形成一个经线圈,这两个半圆称为“经线”,也称“子午线”。
特征
编辑- 形状
经线的形状为半圆,两条正相对(经度和为180°)的经线能组成一个完整的经线圈。
- 长度
所有的经线长度都相等,约为20000km。古希腊天文学家、数学家喜帕恰斯(Hipparchus)曾把地球假设为一完美的圆球,结合一些基本球面几何学来测定经度的长度。根据定义,把通过球心的直线当做地球的转轴,通过转轴的平面与球面相交的大圆线将通过南极与北极,大圆线把球面分割成两个半球,这些大圆线都各由两个连接两极的半圆周所组成,这些半圆周也就是通常所指的“经线”。假设地球是正球体,故所有经线皆等长,它们的长度都等于北极在球面上与南极之间的最短距离(约20000km)。除了极点之外,地球上的每一点都只在一条经线上。
简易经线示意图
- 位置关系
经线自东向西从东经180度到西经180,经线(南北线)同所有纬线(即东西线)直交。 两条正相对的经线,形成一个经线圈。经线圈都是以地心为圆心的大圆,并且交于地球两极。
- 方向
经线连接南、北两极点,且同一经线上经度相同,故没有东西方向的变化,但沿着经线的延伸方向连接南北极点,故其方向变化可指示南北。
主要经线
编辑- 本初子午线(Prime Meridian)
本初子午线又名“格林尼治子午线”,一条人为设定的经线。最后一次确定于1851年,用来表示0°经度。本初子午线是为了确定地理经度和协调时间的计量而建立的标准参考子午线。地球上有天然的零度纬线——赤道,却没有天然的零度经线,因此,本初子午线只能从无数的子午线中人为地选出一条。最初的本初子午线,是各国因确定位置的需要而设置的。“格林尼治子午线”不仅经过了欧洲的英国、法国和西班牙地区,还经过了非洲的阿尔及利亚、马里、布基纳法索、多哥、加纳地区,以及南极的南极洲。它与赤道(纬度0°)在大西洋相交。1884年至1972年,格林尼治天文台的平均太阳时(即太阳穿过子午线的平均时间)被定义为格林尼治标准时间(GMT),1972年被协调世界时(UTC)取代,协调世界时成为国际时间标准。从理论上讲,以“格林尼治子午线”为基准,每向西移动15°,标准时间就会早一小时,每向东移动15°,标准时间就会晚一小时。
- 自然日界线
自然日界线即零时经线。零时经线是自东向西运动,其经度数值不断变化。一般而言,地球表面存在两个日期,零时经线向东到180°经线为早一天的范围;零时经线向西到180°经线为晚一天的范围。零时经线东侧早一天,西侧晚一天。为了条理清晰一般根据东侧早一天而西侧晚一天确定零时经线。当0时经线与90°E经线重合,表示新的一天占全球范围的1/4,随着自然日界线的移动(即时间推移),新的一天的范围将不断扩大旧的一天的范围将逐渐缩小。
- 东西半球分界线
东经160°、西经20°经线是东西半球的分界线。因为0°经线穿过了英国和非洲大陆,为了避免把英国和非洲大陆的一些国家和地区分在不同的半球上,造成生产和生活上的不便,所以选择了穿过陆地面积少的西经20°和东经160°的经线圈作为东西半球的划分线。从西经20°向东,通过本初子午线到东经160°的半个球面,称为东半球;从西经20°向西,通过180“经线到东经160"的半个球面,为西半球。东经160°经线通过广阔的太平洋,西经20°经线也是通过浩的太平洋。欧洲、非洲、亚洲和大洋洲等洲的大部分都在东半球上,中国也位于东半球,北美洲和南美洲则在西半球上。
实际应用
编辑划分地球的时区
地球表面的每个地点都有自己的子午线,太阳经过当地子午线的时刻就是正午。同一条子午线上的不同地点,时间都是一样的。这种各个地点根据太阳和本地子午线所定出的时间,叫做“地方时”。经度不同的地点,时间都不相同。经度相差1°,地方时相差4分钟。经度相差15°,地方时就相差1小时。地方时是依据太阳高度作为标准得到的,是自然时。它有许多优点,但也有不少问题。特别是容易引起混乱,给交通、邮电等事业带来不便。为解决这个问题,1884年世界各国根据协议,沿着赤道把地球分成24等份,每份占经度15°,称作一个时区,这样全球就共划分为24个时区。其中,本初子午线所在的一区叫中区或零时区,包括西经7°30′至东经7°30′的范围,全区的时刻都以处于该区中心的0°经线的地方时为准。按照这个划法,中区以东和以西各划出12个时区,把无数个地方时统一规划为24个,就大大简化了地方时。但是,世界各地时区的划分,并不严格按照经线定界,还要考虑行政界线等具体情况加以调整。这就产生了各国具体的标准时。中国面积广大,东西横跨经度64°,分布在从东五区到东九区的五个时区内。为了便于东西间的联系,全国都采用东八区的标准时间,也就是“北京时间”,作为全国统一的时刻。
确认定位
最初,经线的起始线并不统一。1884年经过国际协议,确定以穿过伦敦当时的格林尼治天文台的经线为本初经线,或称本初子午线,即经度的零度线。由此向东和向西,各分180°,称为东经和西经。东经和西经180线是重合的,通常就把它叫做180经线。由此可知,某一地点的经度,就是该地所在经线与本初经线之间的角距,亦即这两个经线平面在地轴上的夹角。经度是沿着纬线计算的。人们曾经长期凭借无线电信号来确定某个地方的经度,世界上许多电台每天多次报告格林尼治时间或电台所在时区的时间。根据测点的地方时间与格林尼治时间或另一已知位置的地方时间的差值,即可求出两者的经度差和该地点本身的经度。但是现在情况已大大不同于过去。只要携带一套卫星地面定位仪,无论置身何地,都可以既快捷又准确地测定当地的经度、纬度乃至海拔高度。
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