Zeměpisná šířka
Obsah boxu
Zeměpisná šířka (obvykle značená řeckým písmenem fí – φ) je jedna ze dvou zeměpisných souřadnic, která určuje polohu bodu na povrchu Země směrem k severu nebo jihu od rovníku. Společně se zeměpisnou délkou tvoří základní souřadnicový systém pro určení jakéhokoliv místa na planetě. Zeměpisná šířka je v podstatě úhel, který svírá normála k referenčnímu elipsoidu v daném bodě s rovinou rovníku.
Hodnoty zeměpisné šířky se udávají ve stupních (°), minutách (′) a vteřinách (″). Rovník má zeměpisnou šířku 0°, severní pól 90° severní šířky (značeno 90° s. š. nebo +90°) a jižní pól 90° jižní šířky (značeno 90° j. š. nebo -90°). Všechna místa se stejnou zeměpisnou šířkou leží na kružnici zvané rovnoběžka.
🌍 Definice a princip
Zeměpisná šířka je definována jako úhel mezi rovinou rovníku a přímkou, která je v daném bodě kolmá na povrch referenčního tělesa (obvykle rotační elipsoid, který aproximuje tvar Země). Tato kolmice se nazývá normála.
- Rovník: Je to myšlená kružnice na povrchu Země, která je ve všech svých bodech stejně vzdálená od obou pólů. Definuje zeměpisnou šířku 0°.
- Rovnoběžky: Jsou to kružnice na povrchu Země rovnoběžné s rovinou rovníku. Všechny body na jedné rovnoběžce mají stejnou zeměpisnou šířku. Jejich poloměr se zmenšuje směrem k pólům, kde se rovnoběžky stávají body.
- Severní a jižní polokoule: Rovník dělí Zemi na severní a jižní polokouli. Poloha na sever od rovníku se označuje jako severní šířka (s. š.), poloha na jih jako jižní šířka (j. š.).
Jeden stupeň zeměpisné šířky odpovídá na povrchu Země vzdálenosti přibližně 111 kilometrů. Tato vzdálenost se mírně mění v závislosti na poloze, protože Země není dokonalá koule – na pólech je zploštělá. U rovníku je vzdálenost 110,574 km, zatímco u pólů 111,694 km.
📜 Historie měření
Určování zeměpisné šířky bylo historicky jednodušší než určování zeměpisné délky. Již starověcí mořeplavci a astronomové dokázali šířku odhadovat s relativní přesností.
🏛️ Starověké a středověké metody
Základem bylo měření výšky nebeských těles nad obzorem. Na severní polokouli se pro tento účel nejčastěji používala hvězda Polárka (Severka), protože její úhlová výška nad obzorem téměř přesně odpovídá zeměpisné šířce pozorovatele. V noci bylo možné měřit její výšku pomocí jednoduchých nástrojů jako Jákobova hůl nebo později astroláb.
Ve dne se zeměpisná šířka určovala měřením maximální výšky Slunce nad obzorem v poledne (tzv. polední kulminace). K tomu bylo potřeba znát datum, aby se mohla zohlednit deklinace Slunce (jeho úhlová vzdálenost od světového rovníku), která se během roku mění.
⚙️ Novověká navigace
S rozvojem mořeplavby v 15. a 16. století se přesnost měření stala klíčovou. Nástroje jako kvadrant a později sextant (vynalezený v 18. století) umožnily mnohem přesnější měření úhlů, a tím i přesnější určení zeměpisné šířky na moři. Schopnost určit šířku byla zásadní pro transoceánské plavby a objevování nových zemí. Například Kryštof Kolumbus během svých plaveb pravidelně měřil zeměpisnou šířku.
⚙️ Typy zeměpisné šířky
V geodézii a astronomii se rozlišuje několik druhů zeměpisné šířky, které se mírně liší kvůli nepravidelnému tvaru a rozložení hmoty Země.
Geodetická šířka (φ)
Nazývá se také geografická šířka a je to nejběžněji používaný typ v kartografii a systémech jako GPS. Je definována jako úhel mezi rovinou rovníku a normálou k referenčnímu elipsoidu (např. WGS 84) v daném bodě. Protože Země je zploštělá, normála neprochází středem Země (s výjimkou rovníku a pólů).
Geocentrická šířka (φ')
Je to úhel mezi rovinou rovníku a přímkou spojující daný bod se středem Země. Rozdíl mezi geodetickou a geocentrickou šířkou je největší kolem 45° šířky, kde dosahuje přibližně 11,5 úhlové minuty. Na rovníku a na pólech jsou obě šířky shodné.
Astronomická šířka (Φ)
Je to úhel mezi rovinou rovníku a skutečnou vertikálou (směrem tíhového zrychlení, určeným olovnicí) v daném bodě. Tento směr je ovlivněn lokálními gravitačními anomáliemi (např. blízkostí hor). Rozdíl mezi astronomickou a geodetickou šířkou se nazývá tíhnicová odchylka a obvykle dosahuje jen několika úhlových vteřin.
🗺️ Významné rovnoběžky
Některé rovnoběžky mají specifický geografický a astronomický význam, který souvisí se sklonem zemské osy (přibližně 23,44°).
- Rovník (0°): Jediná rovnoběžka, která je zároveň hlavní kružnicí. Sluneční paprsky zde dopadají kolmo dvakrát ročně, v den rovnodennosti.
- Obratník Raka (~23,44° s. š.): Nejsevernější rovnoběžka, kde sluneční paprsky dopadají kolmo. Dochází k tomu v den letního slunovratu na severní polokouli.
- Obratník Kozoroha (~23,44° j. š.): Nejjižnější rovnoběžka, kde sluneční paprsky dopadají kolmo. Dochází k tomu v den zimního slunovratu na severní polokouli.
- Severní polární kruh (~66,56° s. š.): Jižní hranice oblasti, kde alespoň jednou za rok nastává polární den (Slunce nezapadne) a polární noc (Slunce nevyjde).
- Jižní polární kruh (~66,56° j. š.): Severní hranice oblasti s výskytem polárního dne a noci na jižní polokouli.
- Severní pól (90° s. š.) a Jižní pól (90° j. š.): Body, kterými prochází zemská osa otáčení.
☀️ Vliv na podnebí a délku dne
Zeměpisná šířka je nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím podnebí a klimatické pásy. Množství sluneční energie dopadající na zemský povrch klesá se vzdáleností od rovníku.
- Tropický pás (mezi obratníky): Vysoké teploty po celý rok, malé sezónní rozdíly. Slunce je vysoko na obloze.
- Mírný pás (mezi obratníky a polárními kruhy): Výrazné střídání čtyř roční období.
- Polární pás (za polárními kruhy): Velmi nízké teploty, dlouhé zimy. Charakteristické jsou polární dny a noci.
Zeměpisná šířka také určuje délku dne a noci. Na rovníku je délka dne po celý rok téměř konstantní (kolem 12 hodin). Směrem k pólům se rozdíly v délce dne mezi létem a zimou dramaticky zvětšují.
🛰️ Měření v moderní době
V současnosti se zeměpisná šířka (i délka) určuje s vysokou přesností pomocí globálních navigačních satelitních systémů (GNSS). Nejznámějším z nich je americký GPS. Tyto systémy využívají signály z družic obíhajících Zemi k výpočtu přesné polohy přijímače na povrchu. Dalšími systémy jsou ruský GLONASS, evropský Galileo nebo čínský BeiDou. Přesnost těchto systémů pro civilní použití se pohybuje v řádu metrů, pro specializované geodetické účely až v řádu centimetrů.
💡 Pro laiky
Představte si Zemi jako pomeranč a představte si, že ho chcete nakrájet na kolečka.
- První řez vedete přesně v polovině – to je rovník (0° šířky).
- Všechna další rovnoběžná kolečka, která nakrájíte směrem k "bubáku" (severnímu pólu), představují rovnoběžky severní šířky.
- Kolečka nakrájená směrem ke spodní části (jižnímu pólu) jsou rovnoběžky jižní šířky.
Zeměpisná šířka nám tedy říká, jak daleko na sever nebo na jih od rovníku se nacházíme. Je to jako číslo patra v budově – říká nám, jak jsme "vysoko" nebo "nízko" na mapě světa. Abychom určili přesné místo, potřebujeme ještě druhou souřadnici, zeměpisnou délku, která nám řekne, jak daleko jsme na východ nebo na západ (jako číslo bytu na daném patře).