يصمم علماء الفيزياء الفلكية خريطة للعالم 'مختلفة اختلافًا جذريًا'


بواسطةليز فولر رايت، مكتب الاتصالات بجامعة برينستون

كيف تتسطح الكرة؟ لعدة قرون ، عانى صانعو الخرائط من كيفية عرض كوكبنا المستدير بدقة على أي شيء آخر غير الكرة الأرضية.


الآن ، نتج عن إعادة تخيل أساسية لكيفية عمل الخرائط ما قد يكون أكثر الخرائط المسطحة دقة على الإطلاق ، من ثلاثة من خبراء الخرائط: عالم الفيزياء الفلكية في برينستونريتشارد جوت؛روبرت فاندربي، وهو أستاذ في جامعة برينستون لبحوث العمليات والهندسة المالية الذي وضع خريطة 'أمريكا البنفسجية' لنتائج الانتخابات ؛ وعالم الفيزياء الفلكية بجامعة دريكسلديفيد جولدبيرج.

خريطتهم الجديدة ذات وجهين ومستديرة ، مثل أسطوانة الفونوغراف DVD أو الفينيل LP. مثل العديد من التطورات الجذرية ، يبدو واضحًا بعد فوات الأوان. لماذا لا يكون لديك خريطة ذات وجهين تُظهر جانبي الكرة الأرضية؟ إنه يكسر حدود البعدين دون أن يفقد أي من الراحة اللوجستية - التخزين والتصنيع - للخريطة المسطحة. قال جوت:

هذه خريطة يمكنك حملها في يدك.

خريطتان دائريتان للأرض.

تقلل الخريطة الجديدة على الوجهين ، أعلاه ، جميع أنواع تشوهات الخريطة الستة. استخدم المصممونالإسقاط السمتي متساوي البعد: عرض وسط ، مثل خريطة Winkel Tripel (انظر الصورة أدناه) ، مع وجود أخطاء صغيرة في كل من الأشكال والمناطق المحلية ، بدلاً من تحسين إحداها على حساب الأخرى. يتم تمثيل القارة القطبية الجنوبية وأستراليا بشكل أكثر دقة من معظم الخرائط الأخرى ، والمسافات عبر المحيطات أو عبر القطبين دقيقة وسهلة القياس ، على عكس الخرائط المسطحة من جانب واحد. درجة خطأ Goldberg-Gott: 0.881. خريطة بقلم ج.ريتشارد جوت وروبرت فاندربي وديفيد غولدبرغ. صورة عبرجامعة برينستون.


في عام 2007 ، اخترع غولدبرغ وجوتنظام لتسجيل الخرائط الموجودة، تحديد الأنواع الستة من التشوهات التي يمكن للخرائط المسطحة إدخالها: الأشكال المحلية ، والمساحات ، والانثناء (الانحناء) ، والانحراف (الانحراف) والتخفيضات الحدودية (فجوات الاستمرارية). كلما كانت النتيجة أقل ، كان ذلك أفضل: الكرة الأرضية ستحصل على درجة 0.0.

قال جوت:

لا يمكن للمرء أن يجعل كل شيء مثاليًا. قد لا تكون الخريطة الجيدة في شيء ما جيدة في تصوير أشياء أخرى.

الإسقاط مركاتورتحظى بشعبية على جدران الفصول الدراسية وتستخدم كأساس لخرائط Google ، وهي ممتازة في تصوير الأشكال المحلية ، لكنها تشوه المساحات السطحية بشكل سيئ بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي لدرجة أن المناطق القطبية عادة ما يتم تقطيعها ببساطة.


خريطة مربعة للعالم.

في إسقاط مركاتور ، المناطق القطبية مشوهة تمامًا - تبدو القارة القطبية الجنوبية أكبر من جميع القارات الأخرى مجتمعة - والمسافات مضللة: تبدو اليابان وهاواي متباعدتين جدًا. في ظل النظام الذي صممه Goldberg and Gott لتحديد أخطاء الخريطة ، حيث تمثل الأرقام الأقل تشويهاً أقل ، يتلقى إسقاط Mercator درجة 8.296. الخريطة عبر Daniel R. Strebe /ويكيميديا ​​كومنز.

باستخدام مقاييسهم ، كان أفضل إسقاط للخريطة المسطحة معروفًا سابقًا هوتسوق الثلاثي، بدرجة 4.563 من Goldberg-Gott. ولكن لا يزال هناك مشكلة 'قطع الحدود' المتمثلة في تقسيم المحيط الهادئ وخلق وهم بمسافة كبيرة بين آسيا وهاواي.

خريطة بيضاوية للعالم.

يمثل إسقاط Winkel الثلاثي ، الذي اختارته الجمعية الجغرافية الوطنية لخرائطها العالمية ، القطبين بدقة أكبر من Mercator ، لكنه لا يزال يشوه القارة القطبية الجنوبية بشكل سيئ ويخلق الوهم بأن اليابان تقع بشكل كبير في شرق كاليفورنيا ، بدلاً من أقرب جار لها. الى الغرب. درجة غولدبرغ-جوت: 4.563. الخريطة عبر Daniel R. Strebe /ويكيميديا ​​كومنز.

من الواضح أن هناك حاجة إلى نهج جديد تمامًا. أجرى جوت مقارنة مع لاعبي الوثب العالي الأولمبيين: في عام 1968 ،ديك فوسبريصدم عشاق الرياضة من خلال تقويس ظهره والقفز من فوق العارضة للخلف. لقد سجل رقماً قياسياً جديداً وفاز بميدالية ذهبية ، وقفز الوثب العالي إلى الوراء منذ ذلك الحين. قال جوت:


نحن مثل السيد فوسبيري. نحن نقوم بذلك لتحطيم الرقم القياسي ، ولجعل الخريطة المسطحة بأقل خطأ ممكن. لذلك ، مثله ، نحن ندهش الناس. نحن نقترح نوعًا مختلفًا تمامًا من الخرائط ، وتغلبنا على Winkel tripel في كل خطأ من الأخطاء الستة.

جاء الإلهام من عمل جوت عليهمتعددات الوجوه- شخصيات صلبة ذات وجوه عديدة.

الخرائط متعددة السطوح ليست شيئًا جديدًا - في عام 1943 ،بكمنستر فولرقسم العالم إلى أشكال منتظمة وقدم تعليمات حول كيفية طيها وتجميعها كملفكرة متعددة السطوح. ولكن بينما كان بإمكانه حماية أشكال القارات ، قام فولر بتمزيق المحيطات وزاد العديد من المسافات ، مثل المسافة بين أستراليا والقارة القطبية الجنوبية.

خريطة غير متكافئة للعالم مكونة من الكثير من المثلثات المتصلة.

شاع بكمنستر فولرديماكسيونالإسقاط متعدد السطوح ، على أساس عشري الوجوه مكشوفة. قال جوت إن القارة القطبية الجنوبية 'دائرية كما ينبغي أن تكون بشكل صحيح' ، لكن هذا الإسقاط 'يحطم' المحيطات. درجة Goldberg-Gott: أكبر من 15. صورة عبر مرصد الأرض التابع لناسا ، مع تعديلات بواسطة Mapthematics LLC /جامعة برينستون.

في2019 ورقة، بدأ جوت في التفكير في 'مظروف متعدد السطوح' ، بأشكال منتظمة ملتصقة ببعضها البعض من ظهر إلى ظهر ، مما أدى إلى فكرة خارقة للخريطة ذات الوجهين.

يمكن عرضها مع نصفي الكرة الأرضية الشرقي والغربي على الجانبين ، أو في الاتجاه المفضل لجوت ، نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي ، مما يسمح بسهولة لخط الاستواء بالتجول حول الحافة. في كلتا الحالتين ، هذه خريطة بدون حدود. واقترح لقياس المسافات من جانب إلى آخر ، يمكنك استخدام خيط أو شريط قياس يمتد من أحد جانبي القرص إلى الجانب الآخر. هو قال:

إذا كنت نملة ، فيمكنك الزحف من أحد جوانب 'سجل الفونوغراف' هذا إلى الجانب الآخر. لدينا استمرارية على خط الاستواء. إفريقيا وأمريكا الجنوبية ملفوفة على الحافة ، مثل ملاءة فوق حبل الغسيل ، لكنها مستمرة.

تحتوي هذه الخريطة على الوجهين على أخطاء مسافة أصغر من أي خريطة مسطحة من جانب واحد ، وكان حامل الرقم القياسي السابق هو خريطة عام 2007 بواسطة Gott withتشارلز موغنولو، خريج جامعة برينستون 2005. في الواقع ، هذه الخريطة رائعة في وجود حد أعلى لأخطاء المسافة: من المستحيل أن تكون المسافات بعيدة بأكثر من 22.2٪. بالمقارنة ، في إسقاطات Mercator و Winkel الثلاثية ، بالإضافة إلى توقعات أخرى ، تصبح أخطاء المسافة هائلة عند الاقتراب من القطبين ولانهائية بشكل أساسي من الهوامش اليسرى إلى اليمنى (والتي تكون متباعدة على الخريطة ولكنها متجاورة مباشرة على الكرة الأرضية). بالإضافة إلى ذلك ، فإن المناطق الموجودة على الحافة أكبر بمقدار 1.57 مرة فقط من تلك الموجودة في المركز.

يمكن طباعة الخريطة الجديدة من الأمام والخلف على صفحة مجلة واحدة ، وجاهزة للقارئ لقصها. يتخيل رسامو الخرائط الثلاثة طباعة خرائطهم على الورق المقوى أو البلاستيك ثم تكديسها مثل السجلات ، ليتم تخزينها معًا في صندوق أو وضعها داخل أغلفة الكتب المدرسية. قال جوت:

يمكن أن يحتوي الصندوق الرقيق على خرائط مسطحة ومزدوجة الوجه لجميع الكواكب والأقمار الرئيسية في النظام الشمسي ، أو مجموعة من خرائط الأرض التي تقدم البيانات المادية ، والحدود السياسية ، والكثافة السكانية ، والمناخ ، واللغات ، ورحلات المستكشفين ، والإمبراطوريات في مختلف فترات أو قارات تاريخية في عصور جيولوجية مختلفة.

على حد علم العلماء ، لم يقم أي شخص على الإطلاق بعمل خرائط على الوجهين من أجل الدقة مثل هذه من قبل. لم تتضمن الخلاصة الوافية لعام 1993 لما يقرب من 200 إسقاط للخرائط يعود تاريخها إلى 2000 عام أيًا منها ، ولم يتم العثور على أي براءات اختراع مماثلة. قال جوت:

تشبه خريطتنا الكرة الأرضية أكثر من الخرائط المسطحة الأخرى. لرؤية الكرة الأرضية كلها ، عليك تدويرها ؛ لمشاهدة كل خريطتنا الجديدة ، عليك ببساطة قلبها.

خلاصة القول: لقد صمم فريق من علماء الفيزياء الفلكية خريطة عالمية مسطحة مختلفة جذريًا وذات جانبين ومستديرة.

المصدر: الخرائط المسطحة التي تعمل على تحسين Winkel Tripel

عبر جامعة برينستون

التقويمات القمرية لعام 2021 موجودة هنا. اطلب ما يناسبك قبل ذهابهم!