обеспечивают относительное равенство площадей, в
равноугольных проекциях сохраняется равенство углов в местном масштабе. То есть в равноугольном отображении углы между любыми двумя пересекающимися линиями будут сохраняться одними и теми же и на земном шаре, и на плоской карте. Сжимая трехмерные объекты до двухмерного изображения на плоскости, равноугольное отображение может существенно исказить формы длинных объектов, однако в ограниченном пространстве точек пересечения масштаб будет одинаковым во всех направлениях и формы объекта будут правильными. Таким образом, небольшие кружки на глобусе будут оставаться небольшими кружками на равноугольной карте. Однако, как это происходит со всеми проекциями, от места к месту масштаб может изменяться. Небольшие кружки, одинаковые по размеру на глобусе, могут значительно увеличиться на равноугольном отображении значительных площадей. Хотя практически все проекции искажают формы континентов и вообще любых обширных территорий, равноугольная проекция создает менее искаженную картину больших форм, чем неравноугольная.
Рис. 2.6. Гомолосинусоидальная равновеликая проекция
Пожалуй, самым важным компромиссом в картографических проекциях является компромисс между равенством углов и равновеликостью. Ни одна проекция не может быть одновременно и равноугольной, и равновеликой (а некоторые проекции искажают одновременно и углы, и площади). Равноугольность и равновеликость – это не только взаимоисключающие характеристики. В тех частях карт, которые находятся на значительном удалении от эталонных линий (линии), происходит значительное искажение пространств, а в равновеликих картах существенно искажаются формы объектов.
Две равноугольные проекции, используемые в навигации, иллюстрируют, как сильно карта может искажать пространство. Проекция Меркатора в левой части рис. 2.7 изображает Гренландию сравнимой по размерам с Южной Америкой, в то время как на глобусе Гренландия занимает площадь в восемь раз меньшую, чем Южная Америка. Масштаб в направлении север – юг так сильно увеличивается в приполярных областях, что оба полюса оказываются в бесконечности и не видны на картах Меркатора, ориентированных на экватор. Правая часть рис. 2.7 показывает еще более сильные пространственные искажения в гномонических проекциях, которые не могут отобразить даже половину земного шара.
Рис. 2.7. Прямые линии на проекции Меркатора, центр которой располагается на экваторе, являются локсодромическими (румбовыми) линиями, показывающими постоянное направление. А прямые линии на гномонической проекции (справа) представляют собой большие окружности, которые показывают кратчайшее расстояние между двумя точками
Почему же тогда эти проекции вообще находят себе применение? Хотя они представляют собой два наихудших взгляда на Землю с точки зрения карт общего назначения или настенных карт, они имеют большую ценность для штурмана с линейкой. Например, на карте Меркатора прямая линия является румбом, или локсодромой[5], которая указывает постоянный курс следования движущемуся объекту. Штурман в точке А может провести прямую линию до точки Б, измерить с помощью угломера угол между этой линией и меридианом и использовать значение этого угла в качестве постоянного истинного курса для того, чтобы доплыть или долететь из точки А в точку Б. Что же касается гномонических карт, то на них прямая линия представляет собой часть большого круга сферы и показывает на плоскости кратчайший путь от точки А до точки Б. Опытный штурман найдет на этой части большого круга несколько промежуточных точек, перенесет эти поправочные точки с гномонической карты на карту Меркатора, отметит цепочку локсодром между соседними промежуточными точками, определит угол каждой локсодромы и направится из точки А в точку Б по курсу, состоящему из сегментов, которые вместе составят средний, наиболее короткий путь.
Рис. 2.8. Косая азимутальная эквидистантная проекция с центром в Чикаго, штат Иллинойс, лежащем рядом с меридианом 90° западной долготы
Картографические проекции искажают пять географических характеристик: площади, углы, общие формы объектов, расстояния и направления. Хотя в некоторых проекциях в местном масштабе сохраняются постоянными углы, но при этом не сохраняется постоянным соотношение площадей. Другие проекции сохраняют равновеликость площадей, но не обеспечивают постоянство углов. Все проекции существенно искажают большие формы (но некоторые искажают формы континентов больше, чем другие), а также по меньшей мере некоторые расстояния и направления. Тем не менее, как только что было показано на примере карты Меркатора и гномонических карт, картограф часто может подобрать ту проекцию, которая наилучшим образом подходит к его потребностям. Например, эквидистантная азимутальная проекция, представленная на рис. 2.8, показывает истинные расстояния и направления кратчайших путей, сходящихся в Чикаго, штат Иллинойс. Хотя эта проекция может быть очень полезной для людей, находящихся в относительной близости от Чикаго, она не имеет никакой пользы для сравнения расстояний за пределами данного региона. Более того, весьма скромное отображение на этой проекции форм и относительных размеров континентов, особенно если ее развернуть в полномасштабную карту мира, ограничивает ее ценность в качестве иллюстративной карты общего назначения. С учетом появления в настоящее время интерактивных графических систем и хороших картографических программ пользователи карт могут стать их опытными составителями и готовить различные проекции под свои частные нужды. Например, азимутальная эквидистантная карта, центр которой расположен в Северной Корее, может служить значительно более эффективным наглядным пособием при обсуждении пусков ракет, осуществляемых этим государством, чем простая карта мира из магазина с нанесенными на нее фломастером окружностями.
Среди более проработанных специальных картографических проекций следует упомянуть картограммы, которые отображают такие относительные величины, как время и стоимость поездок на транспорте или численность населения тех или иных городов. Хотя показать это можно и на обычных картах с использованием специально разработанных символов, сама геометрия и дизайн картограмм обычно производит на аудиторию более сильное впечатление с точки зрения понимания расстояний, взаимосвязи между населенными пунктами и т. д. Например, приведенные на рис. 2.9 дистанционные картограммы предоставляют весьма убедительное сравнение двух почтовых тарифов для отправки посылок в города Восточного побережья США из города Сиракузы, штат Нью-Йорк. Обратите внимание на то, что стоимость отправки двухфунтовых посылок (около 900 г) из Сиракуз в Уотертаун, штат Нью-Йорк, составляет чуть больше половины тарифа от Сиракуз до Финикса, штат Аризона. А вот тариф по 10-фунтовым посылкам (4,5 кг) из Сиракуз в Уотертаун более точно отражает относительную близость этого города к Сиракузам (120 км к северу). Эти схематические карты не показывают границы штатов и относительное положение городов (что, как правило, присутствует на обычных наглядных материалах), которые здесь менее необходимы, чем названия и сравнительное расположение пунктов назначения.
Рис. 2.9. Картограмма расстояний, показывающая относительное расстояние между городами на основе стоимости отправки посылок из города Сиракузы, штат Нью-Йорк
Морские и отдельные государственные границы более полезны для пространственных картограмм. Одна из таких картограмм изображена на рис. 2.10, на
