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地球的形狀是一個近似正球體的三軸橢球體,我們可以把地球姑且看成就是一個正球體,我們人類就生活在這個球體的表面,地球球面上的點我們如何來確定其位置呢?在小範圍內我們可以利用周邊的地理參照物來進行相對的定位,比如河流、山地等都可以作為定位的參照物。
利用北極星來確定方位
但是,如果在大範圍的區域範圍內,利用地面的參照物來進行定位就比較困難了,所以我們發現古代的很多地圖都不太準,主要是定位不準。現代,對於地球表面的點,我們主要採用絕對定位法來進行定位,也就是經緯度位置來定位,同時利用經緯線來指示東南西北方位。
地球自轉
地球在圍繞著地軸自轉,我們就把地軸和地球表面的兩個交點,確定為「北極點」和「南極點」。地球表面,所有連接南北極點的半圓都是經線,經線指示南北方向,所有和地軸垂直的平面和地球表面相交的圓都是緯線,緯線指示東西方向。那麼,問題是我們在地球表面上根本看不到地面上的經線和緯線,因為經緯線是我們人類假想的。
北極星
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那麼,我們該如何確定某一地點的方位呢?方法有多種,比如可以利用正午太陽方位來確定當地的正南或者是正北方位(相對麻煩,需要觀察地理事物影子來計算確定),如果我們位於北半球,還可以利用北極星來快速確定正北方位。北極星是地球的自轉軸向北延伸,所指向的一顆恒星,又叫「勾陳一」,大約距離地球434光年,直徑約為5200萬千米,大約為太陽質量的4倍。由於北極星距離地球十分遙遠,其視星等大約為1.97,看起來並不十分明亮。
北極星
北極星雖然不是十分明亮,但是在天空中卻十分特殊,由於北極星位於地軸向北的延伸線上,所以在地球自轉的過程中,北極星在天空中的位置幾乎不變,而天空中的其他星鬥都會隨著地球自轉而旋轉,他們所圍繞的中心正是「北極星」。因此,在天空中我們只要找到北極星,就能確定當地的方位,朝著北極星,就是指向正北方向,然後順時針各旋轉90°,就能得到「東南西」三個方位。
北斗七星和北極星
我們在天空中尋找北極星,可以利用北斗七星的位置來確定(如上圖所示)。當然,利用北極星進行方位定位只能在北半球,如果位於南半球,由於地球的球面就會遮擋視線,而無法看到北極星。此外,利用北極星還可以確定所在地的緯度,天空中星體和地平面的夾角稱為「仰角」,那麼,某地觀測到的「北極星仰角度數」就是該地的緯度度數。
你能找到北極星嗎?