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

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

Содержание

Введение

Географическая карта - величайшее творение человечества. Карта - основной инструмент, помогающий путешественнику ориентироваться. Карты различаются по размеру, детальности отображения местности и служат уникальным практическим средством выхода в намеченную точку маршрута. Чтобы процесс ориентирования был точным и безопасным, путешественнику необходимо владеть языком карты.

Развитие авиации и фотографии дало возможность проводить съемку Земли с высоты. А с появлением спутников на поверхности нашей планеты не осталось мест, которые не нанесли бы на бумагу.

Современные карты сильно облегчают и работу специалистов, и жизнь туристов. Более того, если при создании топографической карты использовать специальные компьютерные программы, можно получить трехмерное изображение.

Последние десятилетия ознаменовались бумом в области применения карт, и связано это с возникновением Географических Информационных Систем  (ГИС), воплотивших принципиально новый подход в работе с пространственными данными. ГИС - это современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих на нашей планете, в нашей жизни и деятельности.

Другими словами, это инструменты, позволяющие пользователям искать, анализировать и редактировать карты в цифровом формате. Карты, созданные с помощью ГИС, можно смело назвать картами нового поколения. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, технические и многие другие виды данных и применять к ним разнообразные аналитические операции. Но, даже с появлением систем глобального позиционирования значение карт не уменьшилось, а лишь немного изменилось. Карты стали электронными, а зачастую GPS приемники используются как удобное дополнение к обычной «бумажной» карте.

Картография представляет собой одну из наиболее древних отраслей человеческих знаний - её истоки уходят в далёкое прошлое. Она развивалась совместно с географией, в задачу которой входило изображение земной поверхности на чертеже.

Изучение истории картографии позволяет понять её современное положение и задачи, яснее видеть перспективы её последующего развития. Изложение истории картографии строится в соответствии с общей исторической периодизацией, поскольку развитие картографии всегда определялась потребностями жизни, запросами производства, сильно изменявшимися в условиях различных общественно-экономических формаций.

Следовательно, актуальность выбранной темы является достаточно актуальной и в настоящее время.

Цель работы: всестороннее изучение, обобщение и характеристика истории карт

Работа состоит из введения, основной части, заключения и списка использованной литературы.

1. Из истории карт

Карта важнее текста, так как говорит нередко гораздо ярче,
наглядней и лаконичней самого лучшего текста.
Семенов-Тянь-Шанский

1.1 Первые карты

Географические карты имеют долгую историю.

Когда-то путешественники, отправлявшиеся в дальнюю дорогу, не имели ни карт, ни навигационных приборов - ничего, что позволяло бы определять местоположение. Приходилось рассчитывать на свою память, Солнце, Луну и звезды. Люди делали зарисовки мест, в которых им удалось побывать, - так появились первые карты.

С древнейших времен карты являлись одним из важнейших документов для любого государства. Правители многих стран организовывали экспедиции по исследованию неизвестных земель и главнейшей целью всех путешественников являлось, прежде всего, составление подробных географических карт с нанесением на них важнейших ориентиров: рек, гор, селений и городов.

Современное название «КАРТА» происходит от латинского «charte», означающее «письмо». В переводе «chartes» означает «лист или свиток папируса для письма».

Трудно определить,  когда появились первые картографические изображения. Среди археологических находок на всех континентах можно увидеть примитивные рисунки местности, сделанные на камнях, костяных пластинках, бересте, дереве, возраст которых ученые определяют примерно в 15  тысяч лет.

Простейшие картографические рисунки были известны уже в условиях первобытного общества, ещё до зарождения письменности (приложение). Об этом свидетельствуют примитивные картографические изображения у народностей, которые ко времени их открытия или изучения стояли на низких ступенях общественного развития и не имели письменности (эскимосы Северной Америки, нанайцы Нижнего Амура, чукчи и одулы северо-восточной Азии, микронезийцы Океании и т.д.).

Эти рисунки, исполненные на дереве, коре и т.п. и нередко отличавшиеся большим правдоподобием, служили для удовлетворения потребностей, возникавших из условий общего труда людей: для указания путей кочевок, мест охоты и т.п.

Сохранились картографические изображения, высеченные на скалах в эпоху первобытного общества. Особенно замечательны относящиеся к бронзовому веку наскальные рисунки в долине Камоника (Северная Италия), и среди них план, показывающий возделанные поля, тропинки, ручьи и оросительные каналы. Этот план принадлежит к числу древнейших кадастровых планов.

До их появление основным источником информации о местоположении того или иного объекта были устные рассказы. Но по мере того как люди начали часто путешествовать на все более далекие расстояния, появилась необходимость долговременного хранения информации.

К наиболее древним из уцелевших картографических изображений относятся, например, план города на стене Чатал-Хююк (Турция), датируемый примерно 6200 г. до н. э., картоподобное изображение на серебряной вазе из Майкопа (около 3000 г. до н. э.), картографические изображения на глиняных табличках из Месопотамии (около 2300 г. до н. э.), многочисленные карты-петроглифы Валькамоники в Италии (1900–1200 годы до н. э.), египетская карта золотых приисков (1400 г. до н. э.) и др. Из Вавилона через греков западный мир унаследовал шестидесятеричную систему счисления, основывающую на числе 60, в которой сегодня выражаются географические координаты.

Ранние картографы сами занимались сбором описаний различных частей известного к тому времени мира, опрашивая моряков, солдат и искателей приключений и отображая полученные данные на единой карте, а недостающие места заполняли своей фантазией или честно оставляли незарисованые белые пятна.

Первые карты содержали огромное количество неточностей: поначалу никто и не помышлял о строгости измерений, масштабах, топографических знаках. Но даже такие карты ценились очень высоко. С их помощью можно было повторить путь, пройденный первооткрывателем, и избежать неприятностей, которые во множестве подстерегали путешественников.

Начиная с VI в. до н. э., основной вклад в технологию создания карт в Древнем мире внесли греки, римляне и китайцы.

К сожалению, греческих карт того времени не сохранилось, и вклад греков в развитие картографии можно оценить только по текстовым источникам – трудам Гомера, Геродота, Аристотеля, Страбона и других древних греков – и последующим картографическим реконструкциям.

Греческий вклад в картографию заключался в использовании геометрии для создания карт, в разработке картографических проекций и в измерении Земли.

Считается, что Создателем первой географической карты считают древнегреческого ученого Анаксимандра. В VI в. до н.э. он начертил первую карту известного тогда мира, изобразив Землю в форме плоского круга, окруженного водой.

Древние греки были хорошо осведомлены о сферической форме Земли, поскольку наблюдали ее округлую тень в периоды лунных затмений, видели, как корабли появляются из-за горизонта и исчезают за ним.

Греческий астроном Эратосфен (около 276–194 гг. до н. э.) еще в III веке до н. э. довольно точно вычислил размеры земного шара. Эратосфен  написал книгу «Географика», впервые применив термины «география», «широта» и «долгота». Книга состояла из трех частей. В первой части была изложена история географии; во второй описаны форма и величина Земли, границы суши и океаны, климаты Земли; в третьей проведено деление суши на части света и сфрагеды - прообразы зон природы, а также сделано описание отдельных стран. Им была составлена и географическая карта населенной части Земли.

Как уже отмечено выше, Эратосфеном  была доказана сферичность Земли и измерен радиус земного шара, а Гиппархом (около 190–125 гг. до н. э.) придумана и использована для картографических проекций система меридианов и параллелей.

В Римской империи картография была поставлена на службу практики. Для военных, торговых и административных надобностей создавались дорожные карты. Самая известная из них так называемая Пейтингерова таблица (копия карты IV в.), представляющая собой свиток из 11 склеенных листов пергамента длиной 6 м 75 см и шириной 34 см. На ней показана дорожная сеть Римской империи от Британских островов до устья Ганга, составляющая около 104 000 км, с реками, горами, населенными пунктами.

Венцом же картографических работ римского времени стало восьмитомное  сочинение «Руководство по географии» Клавдия Птолемея (90–168 гг.), где он  обобщил и систематизировал знания античных ученых о Земле и Вселенной; с указанием координат множества географических пунктов по широте и долготе;  где излагаются основные принципы создания карт и приводятся географические координаты 8000 пунктов. И, которое в течение I4 столетий пользовалось такой большой популярностью среди ученых, путешественников, купцов, что было переиздано 42 раза.

«География» Птолемея содержала, как уже говорилось все имеющиеся к тому времени сведения о Земле. Большой точностью отличались приложенные к ней карты. Они имеют градусную сетку.

Птолемей составил подробную карту Земли, подобной которой никто до него еще никто не создавал. На ней были изображены три части света: Европа, Азия и Ливия (как тогда называли Африку), Атлантический (Западный) океан, Средиземное (Африканское) и Индийское моря.

Довольно точно были изображены известные в то время реки, озера и полуострова Европы и Северной Африки, чего нельзя сказать о менее известных районах Азии, воссозданных сна основании отрывочных, нередко противоречивых географических сведений и данных.

8000 (восемь тысяч) точек  Атлантического до Индийского океана были нанесены по координатам; положение некоторых из них было определено астрономически, а большинство нанесено по маршрутам.

Карта вытянута в восточном направлении. На известные страны отведена половина карты. В южной ее части изображен огромный континент, названный Неизвестной землей.

Независимо от европейских традиций развивалась картография в Китае. Самый старый из сохранившихся документов по официальной съемке страны и созданию карт относится к династии Чжоу (1027–221 гг. до н. э.). А самыми древними китайскими картами из сохранившихся считаются карты на бамбуковых пластинках, шелке и бумаге, обнаруженные в фанматанских могилах времен Циньской (221–207 гг. до н. э.) и Западной Ханьской (206 г. до н. э. – 25 г. н. э.) династий, а также в мавандуйских могилах Западной Ханьской династии.

Эти карты по характеру изображения и детальности сравнимы с топографическими картами. По точности они существенно превосходили даже более поздние европейские карты.

Основной же китайский вклад в создание карт заключался в изобретении не позднее II в. до н. э. бумаги, на которой стали составляться карты, и прямоугольной сетки координат, которую впервые применил великий китайский астроном и математик Чжан Хэн (78–139 гг. н. э.). В дальнейшем китайские картографы неизменно пользовались прямоугольной сеткой координат.

Столетие спустя китайский картограф Пэй Сю (224–271 гг.) разработал принципы составления карт, основанные на использовании прямоугольной сетки координат, а также принципы измерения расстояний на основе законов геометрии.

Изобретение китайцами в VIII в. книгопечатания позволило им первыми в мировой истории приступить к печатанию карт. Первая из сохранившихся печатных китайских карт датируется 1155 годом.

1.2 Карты Средневековья

В раннем Средневековье картография пришла в упадок.

После распада в IV в. Римской империи научные и картографические достижения Античной Греции и Рима были забыты в Европе на несколько веков. Вплоть до X в. некоторое оживление в создании карт наблюдалось лишь в монастырях, где для иллюстрации богословских трудов помещались небольшие по размеру схематичные карты мира – mappae mundi, изображавшие Землю в виде круга, поделенного на пять тепловых поясов.

Вопрос о форме Земли перестал быть важным для философии того времени, многие снова начали считать Землю плоской. Получили распространение так называемые Т и О карты, на которых поверхность Земли изображалась состоящей из дискообразной суши, окружённой океаном (буква О).

Суша изображалась разделённой на три части Европу, Азию и Африку. Европу от Африки отделяло Средиземное море (нижняя часть буквы Т), Африку от Азии река Нил (правая часть перекладины Т), а Европу от Азии река Дон (Tanais) (левая часть перекладины Т).

Картографы того времени, скрывая свое географическое неведение, заполняли карту разнообразными художественными рисунками: пустыни и леса «заселялись» дикими зверями, обжитые места заполнялись фигурками людей, моря украшались рисунками кораблей и морских животных.

На фоне упадка географии и картографии в Европе в период раннего средневековья успешно развивалась арабская картография (вообще, греческая культура дошла до европейцев в основном благодаря арабам). Арабы усовершенствовали методы определения широты Птолемея, они научились использовать наблюдения звёзд вместо Солнца. Это повысило точность. Здесь, в Багдаде, в IX в. была переведена на арамейский, а затем на арабский язык «География» Птолемея.

Расцвет же арабской картографии связывается с именем арабского географа и картографа Идриси (1100– ок. 1165 гг.), создавшего карту известной в то время части мира на серебряной пластине размером 3,5 х 1,5 м, а также на 70 листах бумаги. Интересная особенность карты Идриси, как, впрочем, и других карт, составленных арабами — юг изображался сверху карты.

Распространение с X–XI веков в Средиземноморье компаса и потребности торгового мореплавания вызвали здесь появление в конце XIII в. первых навигационных карт – карт-портоланов, или компасных карт. Их родиной считается Каталония. На картах-портоланах подробно изображалась береговая линия Средиземного и Черного морей, указывалось много географических названий, а в ряде точек наносились компасные сетки, указывавшие положение стран света и промежуточные направления.

Кроме того, на некоторых из них изображалось побережье Атлантического океана от Дании до Морокко и Британских островов. Во второй половине XV в. на картах-портоланах стали помещать многочисленные изображения компасных роз. Самая древняя из сохранившихся карт-портоланов – Пизанская карта, датируемая примерно концом XIII в.

Некоторую революцию в европейской картографии устроило введение в пользование в конце XIII—начале XIV веков магнитного компаса. Появился новый тип карт — подробные компасные карты берегов портоланы (портуланы). Подробное изображение береговой линии на портоланах нередко совмещалось с простейшим делением на страны света Т и О карт. Первый дошедший до нас портолан датируется 1296 годом. Портоланы служили сугубо практическим целям, и как таковые мало заботились об учёте формы Земли.

В середине XIV века началась эпоха Великих географических открытий.

Из-за этого обострился и интерес к картографии. Важные достижения картографии доколумбовского периода — карта фра Мауро (1459 года, эта карта, в некотором смысле придерживалась концепции плоской Земли) и «Земное яблоко» — первый глобус, составленный немецким географом Мартином Бехаймом.

После открытия Америки Колумбом в 1492 году в картографии новые успехи — появился целый новый континент для исследования и изображения. Очертания американского континента стали ясны уже к 1530-м годам.

Весьма помогло развитию картографического дела изобретение книгопечатания.

Следующая революция в картографии — создание Герхардтом Меркатором и Абрагамом Ортелиусом первых атласов Земного шара. При этом Меркатору пришлось создать картографию как науку: он разработал теорию картографических проекций и систему обозначений. А название «атлас» ввел для сборника карт фламандский картограф Герард Меркатор, издавший в I595 г. «Атлас».

Атлас Ортелиуса под названием Theatrum Orbis Terrarum был напечатан в 1570 году, полностью атлас Меркатора был напечатан только после его смерти. Все мореплаватели XVI и начала XVII в. пользовались этим атласом, который насчитывал 70 (семьдесят) карт большого формата, сопровождаемых объяснительным текстом.

Каждая карта его атласа тщательно выгравирована на меди и снабжена градусной сеткой. На карте полушарий материки Старого и Нового Света были изображены со всеми подробностями, но их очертания еще не соответствовали действительности. Одна из карт посвящена Южному материку (Магелании), который простирался от Южного полюса до 40-50° ю.ш., дважды пересекал тропик Козерога и был отдален от Южной Америки проливом Магеллана. Огненная Земля и Новая Гвинея были изображены ее полуостровами.

Увеличению точности карт содействуют более точные способы определения широт и долгот, открытие Снеллиусом в 1615 году способа триангуляции и усовершенствование инструментов — геодезических, астрономических и часов (хронометров). Хотя некоторые довольно удачные попытки составления больших карт (Германии, Швейцарии и т. д.) были сделаны ещё в конце XIV и в XVII веках, однако только в XVIII в. мы видим большой успех в этом отношении, а также существенное расширение более точных картографических сведений по отношению к Вост. и Сев. Азии, Австралии, Сев. Америке и т. д.

Важное техническое достижение XVIII века — разработка способов измерения высот над уровнем моря и способов изображения высот на картах. Таким образом, появилась возможность снимать топографические карты. Первые топографические карты были сняты в XVIII веке во Франции.

Первая карта России под названием «Большой чертеж» была составлена, как предполагают ученые, во второй половине XVI в. Однако ни «Большой чертеж», и последующие его дополненные и измененные экземпляры до нас не дошли. Сохранилось только приложение к карте – «Книга Большому чертежу». В нем содержались интересные сведения о природе и хозяйственной деятельности населения, об основных дорогах и главных реках как путях сообщения, о «городах» и различных оборонительных сооружениях на границах Русского государства.

Таким образом, географическая карта — величайшее творение человечества. Она служит замечательным средством познания и преобразования окружающего мира. К ней обращаются инженеры и исследователи, геологи и агрономы, ученые и военные, и каждый находит нужные ответы на свои вопросы.

При работе с картой есть возможность одновременно обозревать значительную площадь поверхности или всю поверхность Земли.

Только карта позволяет видеть и изучать взаимное расположение материков и кварталы городов, транспортные потоки между странами и маршруты перелета птиц.

С помощью карты можно делать выводы о многих процессах процессах и и закономерностях нашей планеты. На некоторых картах можно увидеть дно океана, строение земной коры, ледниковые покровы прошлого и даже заглянуть в будущее.

Найденные археологами примитивные рисунки местности на камнях, бересте, дереве и даже на куске бивня мамонта, возраст которых достигает около 15 тысячелетий, свидетельствуют о том, что зарождение карты уходит в далекое прошлое.

Итак,  карта не просто важнейший источник географических знаний, а особое средство информации,  её нельзя заменить ни текстом,  ни живым словом.

2. Форма Земли

С формой Земли важно разобраться для того, чтобы понимать, как выпуклая поверхность планеты проецируется на плоскость и превращается в карту.

О форме и размерах Земли люди имели достаточно реальные представления еще до начала нашей эры. Так, древнегреческий философ Аристотель (384-322 до н. э.) полагал, что Земля имеет шарообразную форму, а в качестве доказательства приводил округлость формы земной тени во время лунных затмений, поскольку только шар при освещении с любой стороны всегда дает круглую тень.

А с другой стороны, с наблюдениями мореплавателей за появлением из-за горизонта приближающихся кораблей: сначала показывалась верхняя часть мачты, а затем, постепенно, по мере приближения корабля, появлялись и остальные его части. Объяснить эти явления можно было, считая форму Земли шарообразной.

После того как была высказана гипотеза о шарообразности Земли, возник вопрос о нахождении ее размеров. Первое измерение Земли, по-видимому, было произведено халдеями в VI в. до н.э. Однако способ, которым они производили измерения, до нас не дошел. В Древней Греции также занимались измерениями Земли, на что указывает древнегреческий философ Аристотель.

Эратосфен, живший в Александрии (332-331 гг. до н. э.) выбрал, около 230 г. до Р. X., для своего градусного измерения дугу александрийского меридиана, предположив, что на нем же лежит Ассуан (Ассуан, — 24° 8’ 6" ш. и 30° 34’ 39" д., последний из городов, встречаемых в Египте со стороны Нубии). Светилом для измерения высот служило Солнце (рис.1).

Рисунок 1 – Измерение размеров Земли

Эратосфен узнал, что в Ассуане, во время летнего солнцестояния, в полдень, можно видеть изображение Солнца в глубоких колодцах, т. е., что Солнце достигает там в это время зенита, и высота его равна стало быть 90°. В Александрии, по наблюдениям тени гномона (гномон — древнейший астрономический инструмент, состоящий из вертикального стержня на горизонтальной площадке. По длине и направлению тени стержня можно определять высоту и азимут Солнца), в  то же самое время, Солнце оказывалось удаленным от зенита на одну пятидесятую часть окружности или на 7°12’, так что для разности широт этих городов получилась непосредственно величина 7°12’.

С другой стороны, из рассказов купцов, сопровождавших свои караваны, Эратосфен узнал, что путь между Ассуаном и Александрией лежит почти в направлении полуденной тени, т. е. по меридиану, и, судя по времени, необходимому на весь переход, и по скорости движения караванов, расстояние между названными городами равно 5000 стадиям (800 км). Если 7°12’ соответствуют 5000 стадиям (800 км), то длина окружности или 360° выходит равна 250 000 стадий (40 000 км), а радиус Земли = 39 789 стадий (6 366 км).

По новейшим определениям разность широт Александрии и Ассуана равна 7°7’, и оба города не лежат на одном меридиане, (Ассуан почти на 3° восточнее Александрии), там не менее астрономическая часть работы Эратосфена для своего времени была почти безупречна. К несчастью истинная длина египетской стадии была не известна. Разные ученые исследователи определяют ее от 158 до 185 метров, и потому о точности этого первого градусного измерения в настоящее время нельзя составить себе верного представления. Во всяком случае, как упомянуто выше, основание способа Эратосфена совершенно верно и применяется до сих пор.

Следующая попытка определить размеры Земли была сделана Посидонием (135-50 до н.э.) Крайними точками дуги меридиана избраны были Александрия и остров Родос. Угловое расстояние получено из наблюдений звезды Канопуса (Канопус (Argus), звезда первой величины в созвездии «Корабль Арго»; видна в нашем полушарии южнее 37,5° сев. широты), которая в Александрии поднимается до высоты 7½°, а на Родосе едва показывается на горизонте, так что высота ее там почти равна 0°.

Линейное расстояние оценено по времени перехода судов и принято равным 5 000 стадиям (800 км). Отсюда окружность Земли оказывается 240 000 стадий (38 400 км). Результат Посидония признается менее удовлетворительным, чем вывод Эратосфена, потому что на высоты светил близ горизонта весьма значительно влияет преломление лучей в атмосфере, тогда еще неизвестное, да и оценка линейного расстояния по морю не могла быть благонадежной.

Ныне известно, что разность широт Александрии и Родоса всего 5°, и они далеко не лежать на одном меридиане.

Замечательно, что в сочинениях Птоломея (87-165), известного александрийского астронома, не упоминается об определении размеров Земли, хотя в его «Географии» видимо подразумевается ее шарообразность и длина одного градуса принимается равною 500 стадиям (80 км), что дает для окружности всей Земли 180 000 стадий (28 800 км) — число значительно меньшее, чем результаты Эратосфена и Посидония.

После уничтожения александрийской библиотеки, в смутные годы первых веков нашей эры, всякие научные работы прервались, и новая попытка градусного измерения сделана лишь в 827 году арабами, которые, достигнув политического могущества, в лице своих калифов с любовью покровительствовали развитию точных наук.

Калиф Альмамум, сын Гарун–аль–Рашида, приказал своим астрономам Калид–бен–Абдулмелику и Али–бен–Изп измерить дугу меридиана в равнине Синджар, лежащей к западу от реки Тигра и нынешнего города Мосула. В избранной исходной точке, около 35° северной широты, арабские ученые разделились на две парии и направились одна на север, другая па юг, производя измерения арабскими локтями. Эти измерения продолжались до тех пор, пока каждая пария не прошла по меридиану 1°, что определялось имевшимися тогда угломерными инструментами по высотам звезд. Одна пария получила для градуса меридиана величину 56, а другая 56⅔ мили по 4 000 локтей. Второе число было признано точнее первого и принято за величину градуса меридиана.  

Арабский локоть равен приблизительно 49⅓ сантиметрам, так что длина арабской мили выходит около 1973 метров или 926.3 саженей. От перемножения этого числа на 56⅔ получается для длины градуса, под широтой 35°, 104.8 версты (111.088 км), что весьма близко к современным определениям.

 В средние века сведенья греков и арабов о шарообразности Земли и ее величине были забыты, и только в начале XVI века, после эпохи великих морских путешествий, произведена новая попытка определения размеров Земли. Именно, французский ученый и врач короля Франциска II–го, Фернель (1497-1558), в 1528 году, измерил дугу меридиана вблизи Парижа. Угловые высоты Солнца он определял при помощи треугольника с диоптрами, одна сторона которого была разделена на части, соответствующая минутам дуги, линейное же расстояние Фернель получил счетом оборотов колеса своей повозки. Длина градуса меридиана под широтою Парижа получилась равною 56 746 тоазам или около 51838 саженей (110.41 км).

Теперь самое время вспомнить, что форма Земли все-таки отличается от шара. Еще Ньютон теоретически доказал, что Земля сплюснута у полюсов. Однако проверить это на практике в отношении Земли было совсем не просто. Только в следующем веке было организовано несколько экспедиций специально для того, чтобы измерить длины двух дуг меридиана, по 1° каждая, одна как можно ближе к экватору, другая — к полюсу.

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.

В XVI–XVII вв. глобусы использовались на морских судах. Но по мере появления подробных крупномасштабных навигационных карт и атласов они потеря ли значение для мореплавания  и  продолжали  оставаться  лишь  незаменимым  наглядным  средством  обучения  в университетах и школах.

Электронные модели значительно расширили свойства глобусов, сняли многие ограничения, связанные с их изготовлением и использованием, расширили сферу применения. [2] 

Таким образом, роль карты исключительно важна. Однако самое верное представление о взаимном расположении материков и океанов, рек и гор дает глобус, т.к. на карте земная поверхность изображена с искажениями, так как нельзя выпуклую поверхность без разрывов наложить на плоскость. Как же перейти от глобуса к карте, как перенести сферическую поверхность Земли на плоскость? На помощь приходит градусная сеть,  ее помощью по клеткам можно перенести с глобуса контуры материков, реки, города и другие точки по их географическим координатам.

С глубокой древности глобус служил для навигации, фиксации новых открытий, изображения глобальных природных закономерностей.

В 1492 г. первый глобус Земли современного типа изготовил астроном и космограф М.Бехайм. 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.

Следующей по времени вершиной в глобусном картографировании считают глобусы «короля картографов», космографа и гравера Г.Меркатора, его достижения хорошо известны, а имя увековечено в названии проекции, используемой для морских и аэронавигационных карт.

Подлинный расцвет карт и глобусов произошел на рубеже третьего тысячелетия в связи с появлением ГИС.

Заключение

История географической карты, картографии неразрывно связано с историей человеческого общества. Возникнув на заре человеческой цивилизации, задолго до возникновения письменности, картографические изображения служили сначала для передачи сообщений о местах добычи пищи и охоты, затем постепенно они приобретали все большее и большее значение для передачи другой информации об окружающем человеке пространстве, превратись, наконец, в универсальное средство передачи фактически любой пространственной информации.

Постепенное расширение использования карты в различных сферах деятельности человека обусловливало развитие и совершенствование условных знаков карты и ее оформления. К наиболее древним из уцелевших картографических изображений относятся, например, план города на стене Чатал-Хююк (Турция), датируемый примерно 6200 г. до н. э., картоподобное изображение на серебряной вазе из Майкопа (около 3000 г. до н. э.), картографические изображения на глиняных табличках из Месопотамии (около 2300 г. до н. э.), многочисленные карты-петроглифы Валькамоники в Италии (1900–1200 годы до н. э.), египетская карта золотых приисков (1400 г. до н. э.) и др. Из Вавилона через греков западный мир унаследовал шестидесятеричную систему счисления, основывающую на числе 60, в которой сегодня выражаются географические координаты.

Начиная с VI в. до н. э., основной же вклад в технологию создания карт в Древнем мире внесли греки, римляне и китайцы. Греческий вклад в картографию заключался в использовании геометрии для создания карт, в разработке картографических проекций и в измерении Земли. В Римской империи картография была поставлена на службу практики. Для военных, торговых и административных надобностей создавались дорожные карты. Независимо от европейских традиций развивалась картография в Китае. Карты по характеру изображения и детальности сравнимы с топографическими картами. По точности они существенно превосходили даже более поздние европейские карты.

После распада в IV в. Римской империи научные и картографические достижения Античной Греции и Рима были забыты в Европе на несколько веков.

С XV в. развитие картографии пошло стремительными темпами, обусловленное тремя основными причинами – турецкой оккупацией Константинополя, изобретением книгопечатания в Европе и началом эры Великих географических открытий.

Глобус - трёхмерная модель Земли был создан около 150 г. до н. э. Кратетом Малльским. В отличие от карт, на глобусе нет искажений и разрывов, поэтому глобус удобен для получения общего представления о расположении материков и океанов.

 В настоящее время для создания карт используют аэро- - и космические съёмки и компьютерные технологии, а электронные модели глобусов значительно расширили их свойства, сняли многие ограничения, связанные с их изготовлением и использованием, расширили сферу применения.

Список использованной литературы

1.  Багров Л. История картографии / Л.Багров. - М.: Центрполиграф, 2005. – 523 с.

2.  Берлянт А.М. Глобусы – второе рождение / А.М.Берлянт // Вестн. Моск. Ун-та. Геогр. Природа. 2007. - №8. - С.9-28.

3.  Замай С.С. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем: Учеб. пособие / С.С.Замай, О.Э.Якубайлик. - Красноярск: Краснояр. гос. ун-т., 1998. - 110 с.

4.  Магидович И.П. Очерки по истории географических открытий / И.П.Магидович, В.И.Магидович. – М.: Просвещение, 1984. – 287 с.

5.  Максаковский В.П. Географическая картина мира: учебник для вузов / В.П.Максаковский. - Кн. I: Общая характеристика мира. - М.: Дрофа, 2003.- 496 с.

6.  Салищев К.А. Картоведение / К.А.Салищев. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. 437 с.

7.  Шибанов Ф.А. Очерки по истории Отечественной картографии / Ф.А.Шибанов. - Издательство Ленинградского Университета, 1971. – 159 с.

Приложение

Примитивные рисунки местности, примерно в 15  тысяч лет назад

Вид Земли по Геродоту

Карта Эратосфена

Дорожные карты

Проекция Меркатора

[1] Багров Л. История картографии. М., 2004.

[2] Берлянт А.М. // Вестн. Моск. Ун-та. Геогр. 2006. №4. С.43–48.