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Latitud

La retícula de la Tierra . Las líneas verticales de polo a polo son líneas de longitud constante o meridianos . Los círculos paralelos al ecuador son líneas de latitud constante, o paralelos . La retícula muestra la latitud y longitud de puntos en la superficie. En este ejemplo, los meridianos están espaciados a intervalos de 6° y los paralelos a intervalos de 4°.

En geografía , la latitud es una coordenada que especifica la posición norte – sur de un punto de la superficie de la Tierra u otro cuerpo celeste. La latitud se expresa como un ángulo que oscila entre –90° en el polo sur y 90° en el polo norte, con 0° en el ecuador . Las líneas de latitud constante , o paralelos , corren de este a oeste como círculos paralelos al ecuador. La latitud y la longitud se utilizan juntas como un par de coordenadas para especificar una ubicación en la superficie de la Tierra.

Por sí solo, el término "latitud" normalmente se refiere a la latitud geodésica tal como se define a continuación. Brevemente, la latitud geodésica de un punto es el ángulo formado entre el vector perpendicular (o normal ) a la superficie elipsoidal del punto y el plano del ecuador .

Fondo

Se emplean dos niveles de abstracción en las definiciones de latitud y longitud. En el primer paso, la superficie física se modela mediante el geoide , una superficie que se aproxima al nivel medio del mar sobre los océanos y su continuación bajo las masas terrestres. El segundo paso es aproximar el geoide mediante una superficie de referencia matemáticamente más simple. La elección más sencilla como superficie de referencia es una esfera , pero el geoide se modela con mayor precisión mediante un elipsoide de revolución . Las definiciones de latitud y longitud en dichas superficies de referencia se detallan en las siguientes secciones. Las líneas de latitud y longitud constantes juntas constituyen una retícula en la superficie de referencia. La latitud de un punto en la superficie real es la del punto correspondiente en la superficie de referencia, siendo la correspondencia a lo largo de la normal a la superficie de referencia, que pasa por el punto en la superficie física. La latitud y la longitud, junto con alguna especificación de altura , constituyen un sistema de coordenadas geográficas tal como se define en la especificación de la norma ISO 19111. [1]

Dado que existen muchos elipsoides de referencia diferentes , la latitud precisa de una característica en la superficie no es única: esto se destaca en la norma ISO que establece que "sin la especificación completa del sistema de referencia de coordenadas, las coordenadas (es decir, la latitud y la longitud) son ambiguos en el mejor de los casos y sin sentido en el peor". Esto es de gran importancia en aplicaciones precisas, como un sistema de posicionamiento global (GPS), pero en el uso común, donde no se requiere alta precisión, generalmente no se indica el elipsoide de referencia.

En los textos en inglés, el ángulo de latitud, definido a continuación, generalmente se indica con la letra griega minúscula phi ( ϕ o φ ). Se mide en grados , minutos y segundos o grados decimales , al norte o al sur del ecuador. Para fines de navegación, las posiciones se dan en grados y minutos decimales. Por ejemplo, el faro de The Needles está en 50°39.734′ N 001°35.500′ W. [2]

Este artículo se refiere a los sistemas de coordenadas de la Tierra: puede adaptarse para cubrir la Luna, los planetas y otros objetos celestes ( latitud planetográfica ).

Para una breve historia, véase Historia de la latitud .

Determinación

En la navegación celeste , la latitud se determina con el método de altitud del meridiano . Una medición más precisa de la latitud requiere una comprensión del campo gravitacional de la Tierra, ya sea para instalar teodolitos o para determinar las órbitas de los satélites GPS. El estudio de la figura de la Tierra junto con su campo gravitacional es la ciencia de la geodesia .

Latitud en la esfera.

Una vista en perspectiva de la Tierra que muestra cómo se definen la latitud ( ) y la longitud ( ) en un modelo esférico. La separación entre retículas es de 10 grados.

La retícula en la esfera.

La retícula está formada por las líneas de latitud constante y longitud constante, que se construyen con referencia al eje de rotación de la Tierra. Los principales puntos de referencia son los polos donde el eje de rotación de la Tierra intersecta la superficie de referencia. Los planos que contienen el eje de rotación cortan la superficie en los meridianos ; y el ángulo entre cualquier plano de meridiano y el que pasa por Greenwich (el primer meridiano ) define la longitud: los meridianos son líneas de longitud constante. El plano que pasa por el centro de la Tierra y es perpendicular al eje de rotación corta la superficie en un círculo máximo llamado Ecuador . Los planos paralelos al plano ecuatorial cortan la superficie en círculos de latitud constante; Estos son los paralelos. El Ecuador tiene una latitud de 0°, el Polo Norte tiene una latitud de 90° Norte (escrito 90° N o +90°), y el Polo Sur tiene una latitud de 90° Sur (escrito 90° S o −90° ). La latitud de un punto arbitrario es el ángulo entre el plano ecuatorial y la normal a la superficie en ese punto: la normal a la superficie de la esfera está a lo largo del vector radial.

La latitud, tal como se define de esta manera para la esfera, a menudo se denomina latitud esférica, para evitar ambigüedades con la latitud geodésica y las latitudes auxiliares definidas en secciones posteriores de este artículo.

Latitudes nombradas en la Tierra.

La orientación de la Tierra en el solsticio de diciembre.

Además del ecuador, otros cuatro paralelos son importantes:

El plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol se llama eclíptica , y el plano perpendicular al eje de rotación de la Tierra es el plano ecuatorial. El ángulo entre la eclíptica y el plano ecuatorial se denomina de diversas formas inclinación axial, oblicuidad o inclinación de la eclíptica, y convencionalmente se denota por i . La latitud de los círculos tropicales es igual a i y la latitud de los círculos polares es su complemento (90° - i ). El eje de rotación varía lentamente con el tiempo y los valores dados aquí son los de la época actual . La variación del tiempo se analiza con más detalle en el artículo sobre inclinación axial . [a]

La figura muestra la geometría de una sección transversal del plano perpendicular a la eclíptica y que pasa por los centros de la Tierra y el Sol en el solsticio de diciembre , cuando el Sol está sobre su cabeza en algún punto del Trópico de Capricornio . Las latitudes del polo sur debajo del Círculo Antártico son de día, mientras que las latitudes del polo norte sobre el Círculo Polar Ártico son de noche. La situación se invierte en el solsticio de junio, cuando el Sol se encuentra sobre el trópico de Cáncer. Sólo en latitudes entre los dos trópicos es posible que el Sol esté directamente encima (en el cenit ).

En las proyecciones cartográficas no existe una regla universal sobre cómo deben aparecer los meridianos y los paralelos. Los siguientes ejemplos muestran los paralelos nombrados (como líneas rojas) en la proyección de Mercator y la proyección transversal de Mercator comúnmente utilizadas . En el primero los paralelos son horizontales y los meridianos verticales, mientras que en el segundo no existe una relación exacta de los paralelos y meridianos con la horizontal y la vertical: ambas son curvas complicadas.

Latitud en el elipsoide

Elipsoides

En 1687 Isaac Newton publicó los Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica , en los que demostró que un cuerpo fluido autogravitante y giratorio en equilibrio toma la forma de un elipsoide achatado . [3] (Este artículo utiliza el término elipsoide con preferencia al antiguo término esferoide ). El resultado de Newton fue confirmado mediante mediciones geodésicas en el siglo XVIII. (Ver Arco meridiano .) Un elipsoide achatado es la superficie tridimensional generada por la rotación de una elipse alrededor de su eje más corto (eje menor). "Elipsoide oblato de la revolución" se abrevia como "elipsoide" en el resto de este artículo. (Los elipsoides que no tienen un eje de simetría se denominan triaxiales ).

En la historia de la geodesia se han utilizado muchos elipsoides de referencia diferentes . En la época anterior a los satélites, se idearon para dar un buen ajuste al geoide en el área limitada de un levantamiento pero, con la llegada del GPS , se ha vuelto natural usar elipsoides de referencia (como WGS84 ) con centro en el centro de Masa de la Tierra y eje menor alineado con el eje de rotación de la Tierra. Estos elipsoides geocéntricos suelen estar a menos de 100 m (330 pies) del geoide. Dado que la latitud se define con respecto a un elipsoide, la posición de un punto determinado es diferente en cada elipsoide: no se puede especificar exactamente la latitud y la longitud de una característica geográfica sin especificar el elipsoide utilizado. Muchos mapas mantenidos por agencias nacionales se basan en elipsoides más antiguos, por lo que es necesario saber cómo se transforman los valores de latitud y longitud de un elipsoide a otro. Los teléfonos GPS incluyen software para realizar transformaciones de datos que vinculan WGS84 al elipsoide de referencia local con su cuadrícula asociada.

La geometría del elipsoide.

Una esfera de radio a comprimida a lo largo del eje z para formar un elipsoide de revolución achatado.

La forma de un elipsoide de revolución está determinada por la forma de la elipse que gira alrededor de su eje menor (más corto). Se requieren dos parámetros. Uno es invariablemente el radio ecuatorial, que es el semieje mayor , a . El otro parámetro suele ser (1) el radio polar o semieje menor , b ; o (2) el (primer) aplanamiento , f ; o (3) la excentricidad , e . Estos parámetros no son independientes: están relacionados por

Muchos otros parámetros (ver elipse , elipsoide ) aparecen en el estudio de la geodesia, la geofísica y las proyecciones cartográficas, pero todos pueden expresarse en términos de uno o dos miembros del conjunto a , b , f y e . Tanto f como e son pequeños y suelen aparecer en expansiones en serie en los cálculos; son del orden1/298y 0,0818 respectivamente. Los valores de varios elipsoides se dan en Figura de la Tierra . Los elipsoides de referencia suelen estar definidos por el semieje mayor y el aplanamiento inverso ,1/F. Por ejemplo, los valores que definen el elipsoide WGS84 , utilizado por todos los dispositivos GPS, son [4]

de donde se derivan

La diferencia entre el semieje mayor y el semieje menor es de unos 21 km (13 millas) y como fracción del semieje mayor equivale al aplanamiento; en un monitor de computadora, el elipsoide podría tener un tamaño de 300 por 299 píxeles. Esto apenas se distinguiría de una esfera de 300 por 300 píxeles, por lo que las ilustraciones suelen exagerar el aplanamiento.

Latitud geodésica y geocéntrica

La definición de latitud geodésica ( ) y longitud ( ) en un elipsoide. La normal a la superficie no pasa por el centro, excepto en el ecuador y en los polos.

La retícula del elipsoide se construye exactamente de la misma manera que la de la esfera. La normal en un punto de la superficie de un elipsoide no pasa por el centro, excepto en los puntos del ecuador o en los polos, pero la definición de latitud permanece sin cambios como el ángulo entre la normal y el plano ecuatorial. La terminología relativa a la latitud debe precisarse distinguiendo:

La latitud geográfica debe utilizarse con cuidado, ya que algunos autores la utilizan como sinónimo de latitud geodésica mientras que otros la utilizan como alternativa a la latitud astronómica. "Latitud" (sin calificar) normalmente debería referirse a la latitud geodésica.

La importancia de especificar el dato de referencia puede ilustrarse con un ejemplo sencillo. En el elipsoide de referencia para WGS84, el centro de la Torre Eiffel tiene una latitud geodésica de 48° 51′ 29″ N, o 48,8583° N y una longitud de 2° 17′ 40″ E o 2,2944°E. Las mismas coordenadas en el datum ED50 definen un punto en el suelo que está a 140 metros (460 pies) de distancia de la torre. [ cita necesaria ] Una búsqueda en la web puede producir varios valores diferentes para la latitud de la torre; el elipsoide de referencia rara vez se especifica.

distancia meridiana

La longitud de un grado de latitud depende de la figura de la Tierra asumida.

Distancia del meridiano en la esfera.

En la esfera, la normal pasa por el centro y la latitud ( ϕ ) es, por tanto, igual al ángulo subtendido en el centro por el arco del meridiano desde el ecuador hasta el punto en cuestión. Si la distancia del meridiano se denota por m ( ϕ ), entonces

donde R denota el radio medio de la Tierra. R es igual a 6.371 km o 3.959 millas. No es apropiada una mayor precisión para R ya que los resultados de mayor precisión requieren un modelo elipsoide. Con este valor de R, la longitud del meridiano de 1 grado de latitud en la esfera es 111,2 km (69,1 millas terrestres) (60,0 millas náuticas). La longitud de 1 minuto de latitud es 1,853 km (1,151 millas terrestres) (1,00 millas náuticas), mientras que la longitud de 1 segundo de latitud es 30,8 mo 101 pies (ver milla náutica ).

Distancia del meridiano en el elipsoide

En el arco de meridianos y en los textos estándar [5] [6] [7] se muestra que la distancia a lo largo de un meridiano desde la latitud ϕ hasta el ecuador está dada por ( ϕ en radianes)

donde M ( ϕ ) es el radio de curvatura meridional .

La distancia del cuarto de meridiano desde el ecuador al polo es

Para WGS84 esta distancia es10 001 ,965 729  kilómetros .

La evaluación de la integral de distancia de los meridianos es fundamental para muchos estudios en geodesia y proyección cartográfica. Se puede evaluar expandiendo la integral por la serie binomial e integrando término por término: consulte Arco meridiano para más detalles. La longitud del arco de meridiano entre dos latitudes dadas se obtiene reemplazando los límites de la integral por las latitudes en cuestión. La longitud de un pequeño arco meridiano viene dada por [6] [7]

Cuando la diferencia de latitud es de 1 grado, correspondiente aπ/180radianes, la distancia del arco es aproximadamente

La distancia en metros (correcta a 0,01 metros) entre las latitudes  − 0,5 grados y  + 0,5 grados en el esferoide WGS84 es

La variación de esta distancia con la latitud (en WGS84 ) se muestra en la tabla junto con la longitud de un grado de longitud (distancia este-oeste):

La Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial (NGA) del gobierno de EE. UU. proporciona una calculadora para cualquier latitud . [8]

El siguiente gráfico ilustra la variación tanto de un grado de latitud como de un grado de longitud con la latitud.

La definición de latitud geodésica ( ϕ ) y latitud geocéntrica ( θ ).

Latitud auxiliar

Hay seis latitudes auxiliares que tienen aplicaciones a problemas especiales de geodesia, geofísica y teoría de proyecciones cartográficas:

Todas las definiciones dadas en esta sección se relacionan con ubicaciones en el elipsoide de referencia, pero las dos primeras latitudes auxiliares, como la latitud geodésica, se pueden ampliar para definir un sistema de coordenadas geográficas tridimensional como se analiza a continuación. El resto de latitudes no se utilizan de esta forma; se utilizan sólo como construcciones intermedias en proyecciones cartográficas del elipsoide de referencia al plano o en cálculos de geodésicas sobre el elipsoide. Sus valores numéricos no son de interés. Por ejemplo, nadie necesitaría calcular la latitud autálica de la Torre Eiffel.

Las siguientes expresiones dan las latitudes auxiliares en términos de la latitud geodésica, el semieje mayor, a , y la excentricidad, e . (Para ver las inversas, ver más abajo.) Las formas dadas son, aparte de las variantes de notación, las de la referencia estándar para proyecciones cartográficas, a saber, "Proyecciones cartográficas: un manual de trabajo" de JP Snyder. [9] Se pueden encontrar derivaciones de estas expresiones en Adams [10] y publicaciones en línea de Osborne [6] y Rapp. [7]

Latitud geocéntrica

La definición de latitud geodésica ( ϕ ) y latitud geocéntrica ( θ ).

La latitud geocéntrica es el ángulo entre el plano ecuatorial y el radio desde el centro hasta un punto de interés.

Cuando el punto está en la superficie del elipsoide, la relación entre la latitud geocéntrica ( θ ) y la latitud geodésica ( ϕ ) es:

Para puntos que no están en la superficie del elipsoide, la relación implica además la altura del elipsoidal h :

donde N es el radio de curvatura vertical principal. Las latitudes geodésicas y geocéntricas son iguales en el ecuador y en los polos pero en otras latitudes difieren en unos pocos minutos de arco. Tomando el valor de la excentricidad al cuadrado como 0,0067 (depende de la elección del elipsoide), se puede demostrar que la diferencia máxima es de aproximadamente 11,5 minutos de arco en una latitud geodésica de aproximadamente 45 ° 6 ′. [b]

Latitud paramétrica (o latitud reducida)

Definición de la latitud paramétrica ( β ) en el elipsoide.

La latitud paramétrica o latitud reducida , β , se define por el radio trazado desde el centro del elipsoide hasta ese punto Q de la esfera circundante (de radio a ) que es la proyección paralela al eje de la Tierra de un punto P del elipsoide. en latitud ϕ . Fue introducido por Legendre [11] y Bessel [12] quienes resolvieron problemas de geodésicas en el elipsoide transformándolos en un problema equivalente para geodésicas esféricas utilizando esta latitud más pequeña. La notación de Bessel, u ( ϕ ) , también se utiliza en la literatura actual. La latitud paramétrica está relacionada con la latitud geodésica por: [6] [7]

El nombre alternativo surge de la parametrización de la ecuación de la elipse que describe un tramo de meridiano. En términos de coordenadas cartesianas p , la distancia desde el eje menor, y z , la distancia sobre el plano ecuatorial, la ecuación de la elipse es:

Las coordenadas cartesianas del punto están parametrizadas por

Cayley sugirió el término latitud paramétrica debido a la forma de estas ecuaciones. [13]

La latitud paramétrica no se utiliza en la teoría de las proyecciones cartográficas. Su aplicación más importante es la teoría de las geodésicas elipsoides ( Vincenty , Karney [14] ).

Rectificando latitud

La latitud rectificadora , μ , es la distancia del meridiano escalada de modo que su valor en los polos sea igual a 90 grados oπ/2radianes:

donde está la distancia meridiana desde el ecuador hasta una latitud ϕ (ver arco meridiano )

y la longitud del cuadrante meridiano desde el ecuador hasta el polo (la distancia polar ) es

Usar la latitud rectificadora para definir una latitud en una esfera de radio

define una proyección del elipsoide a la esfera tal que todos los meridianos tienen longitud verdadera y escala uniforme. Luego, la esfera se puede proyectar al plano con una proyección equirectangular para dar una doble proyección desde el elipsoide al plano de modo que todos los meridianos tengan una longitud verdadera y una escala de meridiano uniforme. Un ejemplo del uso de la latitud rectificadora es la proyección cónica equidistante . (Snyder, Sección 16). [9] La latitud rectificadora también es de gran importancia en la construcción de la proyección Transversa de Mercator .

latitud autálica

La latitud autálica (del griego "misma área"), ξ , da una proyección de áreas iguales a una esfera.

dónde

y

y el radio de la esfera se toma como

Un ejemplo del uso de la latitud autálica es la proyección cónica de áreas iguales de Albers . [9] : §14 

Latitud conforme

La latitud conforme , χ , da una transformación ( conforme ) que preserva el ángulo a la esfera. [15]

donde gd( x ) es la función gudermanniana . (Véase también proyección de Mercator ).

La latitud conforme define una transformación del elipsoide a una esfera de radio arbitrario tal que el ángulo de intersección entre dos líneas cualesquiera en el elipsoide es el mismo que el ángulo correspondiente en la esfera (de modo que la forma de los elementos pequeños se conserva bien) . Una transformación conforme adicional de la esfera al plano da una doble proyección conforme del elipsoide al plano. Ésta no es la única manera de generar tal proyección conforme. Por ejemplo, la versión "exacta" de la proyección transversal de Mercator en el elipsoide no es una proyección doble. (Sin embargo, implica una generalización de la latitud conforme al plano complejo).

Latitud isométrica

La latitud isométrica , ψ , se utiliza en el desarrollo de las versiones elipsoidales de la proyección normal de Mercator y la proyección transversal de Mercator . El nombre "isométrico" surge del hecho de que en cualquier punto del elipsoide incrementos iguales de ψ y longitud λ dan lugar a desplazamientos de distancia iguales a lo largo de los meridianos y paralelos respectivamente. La retícula definida por las líneas de constante ψ y constante λ , divide la superficie del elipsoide en una malla de cuadrados (de diferente tamaño). La latitud isométrica es cero en el ecuador pero diverge rápidamente de la latitud geodésica, tendiendo al infinito en los polos. La notación convencional se da en Snyder (página 15): [9]

Para la proyección normal de Mercator (sobre el elipsoide), esta función define el espaciado de los paralelos: si la longitud del ecuador en la proyección es E (unidades de longitud o píxeles), entonces la distancia, y , de un paralelo de latitud ϕ desde el ecuador es

La latitud isométrica ψ está estrechamente relacionada con la latitud conforme χ :

Fórmulas inversas y series.

Las fórmulas de las secciones anteriores dan la latitud auxiliar en términos de latitud geodésica. Las expresiones para las latitudes geocéntricas y paramétricas pueden invertirse directamente pero esto es imposible en los cuatro casos restantes: las latitudes rectificadoras, autálicas, conformes e isométricas. Hay dos métodos de proceder.

Comparación numérica de latitudes auxiliares.

en línea
en línea

El gráfico de la derecha muestra la diferencia entre la latitud geodésica y las latitudes auxiliares distintas de la latitud isométrica (que diverge hasta el infinito en los polos) para el caso del elipsoide WGS84. Las diferencias que se muestran en el gráfico están en minutos de arco. En el hemisferio norte (latitudes positivas), θχμξβϕ ; en el hemisferio sur (latitudes negativas), las desigualdades se invierten, con igualdad en el ecuador y los polos. Aunque el gráfico parece simétrico alrededor de 45°, los mínimos de las curvas en realidad se encuentran entre 45° 2′ y 45° 6′. Algunos puntos de datos representativos se dan en la siguiente tabla. Las latitudes conformes y geocéntricas son casi indistinguibles, un hecho que se aprovechó en la época de las calculadoras manuales para acelerar la construcción de proyecciones cartográficas. [9] : 108 

De primer orden en el aplanamiento f , las latitudes auxiliares se pueden expresar como ζ = ϕCf sin 2 ϕ donde la constante C toma los valores [ 12 , 23 , 34 , 1, 1 ] para ζ = [ β , ξ , μ , χ , θ ].

Sistemas de latitud y coordenadas.

La latitud geodésica, o cualquiera de las latitudes auxiliares definidas en el elipsoide de referencia, constituye con la longitud un sistema de coordenadas bidimensional en ese elipsoide. Para definir la posición de un punto arbitrario es necesario extender dicho sistema de coordenadas a tres dimensiones. De esta manera se utilizan tres latitudes: las latitudes geodésica, geocéntrica y paramétrica se utilizan en coordenadas geodésicas, coordenadas polares esféricas y coordenadas elipsoidales respectivamente.

Coordenadas geodésicas

Coordenadas geodésicas P( ɸ , λ , h )

En un punto arbitrario P, considere la línea PN que es normal al elipsoide de referencia. Las coordenadas geodésicas P( ɸ , λ , h ) son la latitud y longitud del punto N en el elipsoide y la distancia PN . Esta altura difiere de la altura sobre el geoide o de una altura de referencia como la altura sobre el nivel medio del mar en una ubicación específica. La dirección de PN también diferirá de la dirección de una plomada vertical. La relación de estas diferentes alturas requiere el conocimiento de la forma del geoide y también del campo de gravedad de la Tierra.

Coordenadas polares esféricas

Coordenada geocéntrica relacionada con coordenadas polares esféricas P( r , θ ′, λ )

La latitud geocéntrica θ es el complemento del ángulo polar o colatitud θ′ en coordenadas polares esféricas convencionales en las que las coordenadas de un punto son P( r , θ ′, λ ) donde r es la distancia de P al centro O , θ ′ es el ángulo entre el vector radio y el eje polar y λ es la longitud. Dado que la normal en un punto general del elipsoide no pasa por el centro, está claro que los puntos P' de la normal, que tienen todos la misma latitud geodésica, tendrán diferentes latitudes geocéntricas. Los sistemas de coordenadas polares esféricas se utilizan en el análisis del campo gravitatorio.

Coordenadas elipsoidales-armónicas

Coordenadas elipsoidales P( u , β , λ )

La latitud paramétrica también se puede ampliar a un sistema de coordenadas tridimensional. Para un punto P que no está en el elipsoide de referencia (semiejes OA y OB ) construya un elipsoide auxiliar que sea confocal (mismos focos F , F′ ) con el elipsoide de referencia: la condición necesaria es que el producto ae del semieje mayor y la excentricidad es la misma para ambos elipsoides. Sea u el semieje menor ( OD ) del elipsoide auxiliar. Además, sea β la latitud paramétrica de P en el elipsoide auxiliar. El conjunto ( u , β , λ ) define las coordenadas elipsoidales-armónicas [19] o simplemente coordenadas elipsoidales [5] : §4.2.2  (aunque ese término también se utiliza para referirse a las coordenadas geodésicas). Estas coordenadas son la elección natural en los modelos del campo de gravedad para un cuerpo elipsoidal giratorio. Lo anterior se aplica a un elipsoide biaxial (un esferoide, como en las coordenadas esferoidales achatadas ); para una generalización, consulte coordenadas elipsoidales triaxiales .

Conversiones de coordenadas

Las relaciones entre los sistemas de coordenadas anteriores y también las coordenadas cartesianas no se presentan aquí. La transformación entre coordenadas geodésicas y cartesianas se puede encontrar en la conversión de coordenadas geográficas . La relación entre los polares cartesianos y esféricos se da en un sistema de coordenadas esféricas . La relación entre coordenadas cartesianas y elipsoidales se analiza en Torge. [5]

Latitud astronómica

  1. Océano
  2. elipsoide
  3. Plomada local
  4. Continente
  5. geoide

La latitud astronómica ( Φ ) es el ángulo entre el plano ecuatorial y la verdadera dirección vertical en un punto de la superficie. La verdadera vertical, la dirección de una plomada , es también la dirección de la gravedad (la resultante de la aceleración gravitacional (basada en la masa) y la aceleración centrífuga ) en esa latitud. [5] La latitud astronómica se calcula a partir de los ángulos medidos entre el cenit y las estrellas cuya declinación se conoce con precisión.

En general, la vertical verdadera en un punto de la superficie no coincide exactamente ni con la normal al elipsoide de referencia ni con la normal al geoide. El geoide es una forma teórica idealizada "al nivel medio del mar". Los puntos en tierra no se encuentran exactamente en el geoide, y la vertical en un punto en un momento específico está influenciada por las fuerzas de marea que el geoide teórico promedia. El ángulo entre las normales astronómica y geodésica se llama desviación vertical y suele ser de unos pocos segundos de arco, pero es importante en geodesia. [5] [20]

La latitud astronómica no debe confundirse con la declinación , la coordenada que los astrónomos usan de manera similar para especificar la posición angular de las estrellas al norte-sur del ecuador celeste (ver coordenadas ecuatoriales ), ni con la latitud de la eclíptica , la coordenada que los astrónomos usan para especificar. la posición angular de las estrellas al norte-sur de la eclíptica (ver coordenadas de la eclíptica ).

Ver también

Referencias

Notas a pie de página

  1. ^ El valor de este ángulo hoy es 23°26′10,2″ (o 23,43616°). Esta cifra la proporciona Plantilla:Círculo de latitud .
  2. ^ Un cálculo elemental implica diferenciación para encontrar la diferencia máxima de las latitudes geodésicas y geocéntricas.

Citas

  1. ^ "ISO 19111 Información geográfica - Referenciación por coordenadas". YO ASI . 2021-06-01 . Consultado el 16 de enero de 2022 .
  2. ^ The Corporation of Trinity House (10 de enero de 2020). "Faro de las Agujas 1/2020". Avisos a los navegantes . Consultado el 24 de mayo de 2020 .
  3. ^ Newton, Isaac. "Libro III Proposición XIX Problema III". Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Traducido por Motte, Andrés. pag. 407.
  4. ^ Agencia Nacional de Imágenes y Cartografía (23 de junio de 2004). "Sistema Geodésico Mundial del Departamento de Defensa 1984" (PDF) . Agencia Nacional de Imágenes y Cartografía. pag. 3-1. TR8350.2 . Consultado el 25 de abril de 2020 .
  5. ^ abcde Torge, W. (2001). Geodesia (3ª ed.). De Gruyter. ISBN 3-11-017072-8.
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  7. ^ abcd Rapp, Richard H. (1991). "Capítulo 3". Geodesia geométrica, parte I. Columbus, OH: Departamento de Ciencias Geodésicas y Topografía, Universidad Estatal de Ohio. hdl :1811/24333.
  8. ^ "Calculadora de duración de grados". Agencia Nacional de Inteligencia Geoespacial. Archivado desde el original el 11 de diciembre de 2012 . Consultado el 8 de febrero de 2011 .
  9. ^ ABCDE Snyder, John P. (1987). Proyecciones cartográficas: un manual de trabajo. Documento profesional del Servicio Geológico de Estados Unidos 1395. Washington, DC: Imprenta del Gobierno de Estados Unidos. Archivado desde el original el 16 de mayo de 2008 . Consultado el 2 de septiembre de 2017 .
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