Изображение земного шара

Создание математически обоснованной карты связано с именем древнегреческого ученого Эратосфена, который еще в III—II вв. до н. э. не только вычислил размеры Земли (см. ст. «Как измерили Землю»), но и сделал попытку построить карту с помощью географических координат, т. е. меридианов и параллелей. Их он проводил по восемь, выбирая меридианы и параллели крупных центров того времени, для которых были хоть какие-то измерения. Не удивительно, что при этом меридианы и параллели оказались проведенными на разных расстояниях между собой. Но все-таки это была уже координатная сетка, и карта Эратосфена была точнее.

Средневековый географ. Гравюра XVII в.

Полвека спустя крупнейший древнегреческий ученый Гиппарх (II в. до н. э.) вводит еще одно новшество. Он понимал, что для построения точной карты необходимо определить местоположение главных опорных пунктов с помощью астрономических наблюдений, т. е. установить их географическую широту и географическую долготу. Астрономы и раньше, изучая небесный свод, условно проводили на нем меридианы и параллели. Гиппарх предложил использовать этот прием и для земного шара, покрыв его как бы условной сеткой. Вслед за учеными древнего Вавилона он делил каждую окружность на 360 частей, или градусов. Отсюда пошло понятие о градусной сети. Но создать более точную карту, чем Эратосфену, Гиппарху не удалось — недоставало астрономических наблюдений.

Географическая карта, составленная греческим астрономом Клавдием Птолемеем во II в. н. э

Наиболее точное подобное изображение земного шара, его уменьшенная модель — это глобус. На глобусе во всех направлениях сохраняется один и тот же масштаб. Поэтому на нем получается наиболее правильное изображение земной поверхности. Но большой глобус довольно трудно сделать, и он был бы неудобен в обращении. Глобус, столь же подробный, как учебные стенные карты СССР (их масштаб 1 : 5 000 000, или 1 см равен 50 км), имел бы диаметр примерно 2,55 м, т. е. был бы очень громоздким. На обычных же школьных глобусах можно передать лишь самые общие очертания материков, горных стран и низменностей, крупнейших рек, а небольшие государства изобразить пятнышком, целиком занятым кружком столицы. Поэтому стали стремиться изображать земную поверхность на карте, т. е. на плоскости. Это довольно сложная задача: поверхность шара нельзя развернуть, разостлать на плоскости без складок и разрывов. Действительно, переход от поверхности шара к плоскости всегда сопровождается искажениями направлений, расстояний и площадей, причем эти искажения неодинаковы в разных частях изображения или карты. Свести искажения до минимума, сделать такую карту, чтобы с нее можно было получить необходимые данные, — задача не простая. Она требует серьезных математических расчетов и специальных построений. Поиски оптимальных решений продолжаются и в наши дни.

Между тем суть этой задачи понимали очень давно. Еще Клавдий Птолемей (II в. н. э.) — автор знаменитой географической карты, наиболее подробно и достоверно передававшей представление об известных ему странах, говорит в своем сочинении «Руководство по географии» о трех картографических проекциях.

Их дальнейшая разработка началась лишь в эпоху Возрождения. В мрачную полосу средневековья и в области картографии всякое несоответствие с Библией объявлялось ересью. К картам Птолемея, сохранившимся в книгах у арабов, вновь вернулись уже на пороге эпохи Великих географических открытий.