不知道你有沒有想過,球形的地球是怎樣轉化成橫平豎直的地圖的?
小時候覺得這就是一個再簡單不過的問題,可以用透明的紙覆蓋地球儀,然後把地圖拓印下來,再展開不就行了?
其實,球形在現實中是不能展開的,因為球形的表面是曲面,比如西瓜,西瓜皮是不可能展成一個平面的,哪怕再薄。
因此,如何將3D立體的世界轉化為平面的地圖,曾是人類歷史上的一個難題,直到人類發明了墨卡託投影(Mercator Projection)。
那麼這個墨卡託投影是什麼意思呢?請看下圖。
假設地球被套在一個圓柱中,赤道與圓柱相切,然後在地球中心放一盞燈,把球面上的圖形投影到圓柱體上,再把圓柱體展開,就成了規規整整的長方形。
這樣雖然是解決了一大難題,卻也帶來了很多「坑爹」的副作用。
墨卡託投影沒有角度變形,但地圖上長度和面積變形明顯,基準緯線處無變形,從基準緯線處向兩極變形逐漸增大,在地圖上保持方向和角度的正確是墨卡託投影的優點。
那麼到底有多大程度的變形呢?下面幾幅地圖可能會徹底改變你對世界的看法。
隨著從北向南移動,美國的面積和形狀都會發生變化。
如果把加拿大移動到美國的位置,你會發現前者並沒有比後者大多少。
再來看看美國第一大州阿拉斯加,如下圖,它仍然是美國最大的州,但並不像它看上去那麼大。
如果把美國第二大州移動到阿拉斯加的位置,你會發現兩者的差距並不大。
至少,兩者的差距不像看上去那麼大。
如果把加利福尼亞覆蓋在英國之上,很容易看出英國究竟有多小。
而更瘋狂的是,如果你把美國(不包括夏威夷和阿拉斯加)和澳大利亞放到同一緯度上,你會發現兩者其實差不多大。
其實還有很多種投影方式,各有各的優點,但都不能逃脫變形的宿命,只是變形的元素有所不同:
等面積投影:地面上的一塊面積在經過地球投影繪製到圖紙上以後,面積保持不變。
等距離投影:地面上的兩個點之間的距離,在經過地球投影繪製到圖紙上以後,距離保持不變。
也正因為地球本身是球形的,所以我們永遠無法通過一張紙看到一個絕對真實的世界。
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