地球属于三维球体,想完整地表现到二维平面上是不可能的,必须牺牲一些真实属性。因为三维降到二维肯定存在扭曲失真,这是维度差异所决定的,不可避免。
我们现在所用的世界地图选择牺牲面积大小,保留角度和形状,这种独特的方式绘制世界地图也被称为“墨卡托投影法”。
或许学过地理的读者会比较熟悉海南瑞优实业,墨卡托投影法就是假想在地球内部中心位置放上一个点光源,这个光源所释放的光线会将地表每一个位置都投影到一个圆柱面上(如上图),我们将这个圆柱面展开就是一张长方形的世界地图了。
如果这种描述方法太抽象,我们可以这样理海南礼品解:把地球比作一个大西瓜,拿一把大刀,将这个西瓜切成12等分,每一份就是上图中这样,然后将他们边缘的切口连接起来。这时出现了一个问题,图中只有赤道位置的这一个点相互连接,越远离赤道的位置,相互之间分开的距离就越大。这时强行将远离赤道的地方左右拉伸,然后连接在一起,这样三维的一个球体就变成了二维的平面了,也就是我们现在的世界地图了。
由此得知,赤道位置是没有被拉伸的,是最真实的;而靠近两极的位置是被拉伸最严重的。这就造成了越远离赤道的国家,国土面积在地图上就显得越大。有些国家的误差甚至达到了10多倍!
在墨卡托投影法下,最经典的误差案例就是非洲和格陵兰岛。上图中红色箭头指向的就是格陵兰岛和非洲,我们可以从世界地图中看到这两块区域的面积是差不多的。但查阅数据资料发现:格陵兰岛面积216万平方公里,非洲面积3022万平方公里,两者竟相差了14倍!
我们都知道格陵兰岛是世界最大的岛屿,如果真的像我们在地图上看到的那样,它的面积跟非洲差不多的话,那它早就晋升为大陆了,就不能称之为岛屿了。所以,这就是墨卡托投影的弊端,我们从地图上看到的国家面积是不能直接比较大小的。不仅如此,世界地图上的比例尺也是不精准的,因为面积发生改变,长度肯定也会有所改变。高纬度形变大,低纬度形变小,所以用同一个比例来统一衡量,肯定是不准确的。
世界地图的绘制方法千奇百怪,墨卡托投影法属于舍弃面积,保留其它属性。那么另一种非主流的地图绘制法高尔-皮德斯投影就属于舍弃形状,保留面积。上图中,我们可以看到这种绘制方法下的世界地图,非洲的面积在海南礼品公司图上差不多是14个格陵兰岛,这也和实际情况符合。但陆地形状却已经严重扭曲了。
无论用哪种绘制方法都会产生属性的缺失,选择最适合我们的世界地图才是关键的。400多年前为了满足航海需要,墨卡托发明了墨卡托投影法,以扭曲地图为代价,使经纬线在平面的地图上相互垂直,航海家们只需要将起点和终点在平面上连成一条直线,就可以知道航线与经纬线的角度,这才方便确定方位,我们称之为等角航线。
说到这里,聪明的读者已经发现,平面地图上的直线,反映到地球三维的球形上,其实是一条曲线,所以说等角航线在行驶过程中,实际是一条曲线,并不是最短路径。几百年前的航海家,在墨卡托投影下的地图中走了远路,但定位精准,最终都能到达目的地。
我们平常在地图上看到飞机的航线是曲线也是这个道理,这才是真实情况下的最短路径。飞机实际飞行过程在地球三维的球面上,这个三维空间的最短的路径,在二维面上就变成了一条曲线,也叫大圆航线。
在墨卡托地图发明以前,存在过上千种奇形怪状的地图,这些都是人类文明进步的曲折路。
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