绘制一小片区域的地图非常简单,而绘制整个地球的平面地图却是个挑战!制图师已经探索了各种方法,但是任何投影方式都会有一定程度的失真。在这个小实验中,我们将建立一个近似麦卡托投影的模型,研究在绘制地图的过程中会产生怎样的失真。
实验材料:
★一个气球
★一个圆形塑料盖(比如饮料瓶盖)
★一支记号笔★一把剪刀
★几个图钉
★一块厚的硬纸板(至少20厘米×25厘米,其厚度要保证不会被图钉穿透)
实验前的准备:
★把气球吹起来(不用特别大,但要足够圆),在进气口打一个结。用气球代表地球,气球的顶端和进气口处的结分别代表北极和南极,用记号笔分别标上“N”和“S”。
★沿着气球的中央(与南、北极等距离处),用细线环绕气球一周,再用记号笔沿着细线画出环绕气球一周的圆,代表赤道。
★将细线垂直于赤道绕气球一周,画出第一条经线圈。按照同样的方法再画一条经线圈,使这四条经线之间的距离相等。
注意:在展开气球的步骤中,你需要找两个帮手;另外,按图钉的时候一定要注意安全,最好戴上护目镜!
实验步骤:
★把塑料盖放在北极点,用记号笔沿着塑料盖的外缘画一个圆,按照同样的方法画出南极位置的圆。
★在每条经线和赤道的交点上,按照同样的方法画圆。
★在赤道上两个相邻的圆之间画一个圆,使其到两个相邻圆的距离相等。
★在北半球,赤道和北极的中央,在两条相邻经线之间的空白处分别画两个圆(务必保证把它们画在同一条纬线上,且它们之间的间距相等)。在南半球,重复这个步骤。
★在气球靠近结的位置用剪刀剪出一个小洞,让气球自己放气,不要弄爆气球。
★沿着气球的一条经线从南极到北极剪开已经放完气的气球。
接下来,展开气球铺到硬纸板上,尽量把它展成长方形,而且要保证赤道和经线都是直线,用图钉固定,建立地图投影(不要太用力,否则气球会被扯破)。
在展开气球的过程中,观察气球上圆的形状和大小是怎么变化的?
★先观察投影上这些“圆”的形状,它们是否还是圆的?
★再把注意力集中在相邻两个圆之间的距离上,看看赤道上的圆,以及在赤道和两极之间的圆,相邻的两个圆是否依然是等间距的?
★接下来,研究一下在投影过程中这些圆之间的相对方向是否发生了变化。
★最后,找一个用麦卡托投影绘制的世界地图,比较一下北美洲和非洲,你能确定哪个的面积大吗?