Hôm nay,  
Việt Báo Văn Học Nghệ Thuật
Việt Báo Văn Học Nghệ Thuật

Hải đồ Mercator (Mercator Nautical Map)

06/08/201400:00:00(Xem: 8454)

Trong những năm tháng gần đây, nhiều thông tin, xã luận có đề cập đến vị trí, toạ độ của các đảo thuộc quần đảo Hoàng sa và quần đảo Trường Sa bằng những điểm được xác định bởi kinh độ và vĩ độ của hải đồ Mercator. Tuy nhiên, có một số người chưa hiểu rõ về kinh độ Đông, kinh độ Tây, vĩ độ Nam, vĩ độ Bắc được thực hiện và tính toán như thế nào. Đôi khi có người lẫn lộn giữa chữ N (North) với chữ N (Nam). Sau khi hiểu được khái quát về phép chiếu hình trụ của Gerhard Mercator thì sẽ hiểu được vị trí có vĩ độ Nam hay vĩ độ Bắc.

Thời gian còn là sinh viên sĩ quan hải quân tập sự trên Hoả Vận Hạm HQ471, Hộ Tống Hạm HQ10 cũng như sau khi tốt nghiệp trường SQHQ Nha Trang phục vụ trên Dương Vận Hạm HQ503, tôi đã thường sử dụng hải đồ Mercator để làm point (có nghĩa là xác định toạ độ của chiến hạm trên biển khơi).

Thông thường, khi chiến hạm nhận lệnh công tác, trước khi rời bến, ban Giám lộ có nhiệm vụ kiểm soát lại các đèn quang hiệu, cờ hải hành, hải đồ Mercator và dụng cụ làm point v.v. Song vào đó, trước khi chiến hạm rời bến, hạm trưởng vẽ trên hải đồ Mercator đường đi từ điểm xuất phát cho tới điểm đến. Nhiệm vụ của sĩ quan trưởng phiên hải hành là phải chịu trách nhiệm việc xác định toạ độ của từng vị trí chiến hạm trong suốt ca hải hành của mình. Thông thường cứ mỗi 15 phút thì định vị một lần. Có nhân viên Giám lộ phụ giúp. Trước khi xuống ca thì sĩ quan trưởng phiên hải hành của ca kế tiếp phải lên trước khoảng 15 phút để nhận bàn giao. Mọi dữ kiện diễn tiến ghi nhận được trong lúc hải hành đều được ghi vào sổ hải hành.

Thật vậy, sĩ quan hải quân ngành chỉ huy phải hiểu rõ và sử dụng hải đồ Mercator như cơm bữa. Khi ra hải ngoại, vào năm 1982 tôi đã ghi danh theo học ngành kỹ thuật tại đại học có tên là Gerhard Mercator University ở thành phố Duisburg, tiểu bang Nordrhein Westfalen thuộc nước Cộng Hoà Liên Bang Đức. Tôi xin ghi lại đôi dòng về công trình thực hiện hải đồ của Gerhard Merctor nhằm tri ân đại học mang tên ông đã cấp cho tôi bằng ban khen vì đã học đúng thời gian quy định và có điểm tốt (good) khi tốt nghiệp.

blank
Bản đồ Mercator đầu tiên năm 1569.

1- Gerhard Mercator là ai và thành phố Duisburg ở đâu?

Kể từ thế kỷ 15, năm 1492, Kha Luân Bố và thuỷ thủ đoàn tìm ra Châu Mỹ, lần nữa đã xác định trái đất là một khối tròn. Gehard Mercator là một nhà địa lý học, chuyên nghiên cứu về hình dạng của quả đất, đất đai biển cả, thực hiện bản đồ, hoạ đồ và là cha đẻ ra hải đồ Mercator (Mercator Nautical Map). Ông đã góp sức rất nhiều cho ngành hàng hải cận duyên và viễn dương cũng như bản đồ trên đất liền.

Ông Gehard Mercator sinh vào ngày 5.3.1512 tại Rupelmonde vùng Grafschaft Flandern. Vùng nầy hiện nay thuộc vùng đất bao gồm 3 nước: Pháp, Hoà Lan và Bỉ. Đó là một vùng đất thấp, tiếp giáp với biển Đại Tây Dương (Atlantic). Khi lớn lên, vào năm 1540, Gerhard Mercator dời qua thành phố Duisburg thuộc Vereinigte Herzogtrmer Jlich-Kleve-Berg vào thời bấy giờ, cách nơi ông được sinh ra khoảng trên 150 km về phía Đông Nam, nơi giao tiếp của 2 giòng sông Rhein đến từ phía Nam và giòng sông Ruhr đến từ phía Đông. Đó là thành phố Duisburg nơi mà ông đã bỏ suốt cuộc đời nghiên cứu vẽ hải đồ Mercator và cũng là nơi mà ông Mercator đã từ giã cõi đời vào ngày 2 tháng 12 năm 1594.

Thành phố Duisburg ngày nay thuộc nước Cộng Hoà Liên Bang Đức, là một thành phố có khu kỹ nghệ luyện sắt thép nổi tiếng. Đó là nhà máy luyện thép Thysen. Phẩm chất sắt thép được sản xuất tại Duisburg tốt nhất thế giới và được xuất cảng đi khắp nơi trên địa cầu cũng như tại Đức quốc. Duisburg cũng là thành phố thuộc vùng có nhiều mỏ than đá nằm ở phía Tây Đức. Duisburg có cảng nội địa lớn nhất Âu Châu, nơi tập trung nhiều tàu chuyển vận hàng hoá như sắt thép, than đá v.v. đi khắp nơi từ thời xa xưa. Nội cảng Duisburg cũng là nơi dùng làm phim trường khá nổi tiếng để đóng phim tội phạm (crime). Đặc biệt là phim “Tatort”.

Duisburg có trường Đại Học Tổng Hợp (Gesamthochschule-Universitaet (University)) mang tên Gerhard Mercator. Phân khoa Luyện Kim cũng như phân khoa Đóng Tàu (Schiffbau) khá nổi tiếng của đại học chuyên nghiệp (Fachhochschule) cũng trực thuộc Đại Học Tổng Hợp nầy. Vào thời kỳ Đệ Nhị Thế Chiến, Duisburg nằm trong khu kỹ nghệ nặng phục vụ chiến tranh và được xem như mục tiêu tấn công đầu tiên của quân đồng minh vào phía Tây Đức gần biên giới Hoà Lan, nên cũng bị tàn phá nặng nề. Tuy nhiên, sau khi chiến tranh chấm dứt, thành phố Duisburg đã được nhanh chóng phục hồi bởi một chính quyền rất tài giỏi của nước CHLB Đức dưới một thể chế pháp quyền tự do dân chủ cùng với những nỗ lực tái thiết đất nước của dân Tây Đức.

2. Phương pháp thực hiện hải đồ Mercator:

Phép chiếu Mercator là phương pháp chiếu góc lên xy lanh hình trụ. Dữ kiện trên xy lanh hình trụ được trải phẳng ra thành bản đồ phẳng. Đặc biệt bản đồ nầy được dùng cho ngành hàng hải gọi là hải đồ Mercator.

Muốn hiểu rõ về phương pháp thực hiện hải đồ Mercator, trước hết phải hiểu rõ về hình dạng của trái đất, kinh tuyến, vĩ tuyến.

2.1 Hình dạng trái đất (die Erde; the earth):

Như đã biết, trái đất là một khối tròn có bán kính gần bằng nhau. Trái đất là một hành tinh quay chung quanh mặt trời trong thái dương hệ. Trái đất có độ dày đặc nhất, lớn thứ năm và là hành tinh thứ ba ở gần mặt trời trong hệ thống năng lượng mặt trời. Đường kính của nó là 12.745 km, xấp xỉ với 40.000 km/p. Số p (đọc là Pi = khoảng 3,1416). Mét (m) được định nghĩa bằng 1/10.000.000 khoảng cách từ xích đạo đến cực Bắc (North Pole) đo qua Paris, Pháp quốc. Đường kính tại đường xích đạo lớn hơn đường kính từ cực Nam đến cực Bắc khoảng 43 km. Sở dĩ có phần phình ra ở đường xích đạo là kết quả của quá trình tự quay của trái đất. Tuổi của trái đất có khoảng 4,53 tỷ năm. Trái đất cách mặt trời khoảng 149.600.000 km. Trái đất là nơi của các sinh vật sống, có ¾ là biển cả, ¼ còn lại là đất liền.

2.2. Kinh độ (Longitude) và Vĩ độ (Latitude) là gì ?:

Trước tiên, Gerhard Mercator chia khối cầu dọc theo hai cực, từ Bắc (North Pole) đến Nam (South Pole) thành 360 đường song song có khoảng cách bằng nhau trên vòng xích đạo, gọi là kinh tuyến (meridian). Mỗi kinh tuyến mang một độ (degree) gọi là kinh độ (longitude). Ông chọn kinh tuyến xuyên qua địa điểm Greenwich ở Anh quốc làm 0° (kinh độ Zero). Kể từ kinh tuyến ngang qua Greenwich về phía Đông có 180 kinh độ Đông (East, 180°E hay E180°) và ngược về phía Tây có 180 kinh độ Tây (West, 180°W hay W180°).

Ngoài ra, dọc theo hướng Bắc Nam, Gerhard Mercator chia khối cầu thành 2 phần: Kể từ đường xích đạo (equator) đến cực Bắc ông chia ra 90 đường song song với nhau gọi là vĩ tuyến (parallel) tương ứng với 90°. Mỗi vĩ tuyến mang một góc độ gọi là vĩ độ (latitude). Có 90 vĩ độ Bắc (Lat. N). Ngược lại, từ đường xích đạo xuống đến cực Nam cũng có 90 vĩ độ Nam (Lat. S) song song với nhau.

Khi nói đến toạ độ người ta phải ghi vĩ độ và kinh độ. Ví dụ: Trân Châu cảng (Pearl Harbor) ở đảo Honolulu có toạ độ là 21°19´11“ N và 157°51´40“ W

blank
Phép chiếu Mercator được trải ra trên mặt phẳng.

2.3. Phép chiếu hình trụ của Gerhard Mercator:

2.3.1. Hệ số tỷ lệ:

Phỏng chừng trái đất có bán kính (radius) a, được thu hẹp như một khối cầu (globe) nhỏ và có bán kính R. Khối cầu sẽ xác định tỷ lệ của bản đồ. Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định chi tiết địa lý được hoán chuyển từ khối cầu tiếp xúc với mặt xy lanh của nó ở đường xích đạo. Xy lanh hình trụ được trải ra để cung cấp cho các bản đồ phẳng. Tỷ lệ R/a được gọi là phân số tương ứng representative fraction (RF) hoặc tỷ lệ chính của phép chiếu.

Ví dụ, một bản đồ Mercator in trong một cuốn sách cũng có một chiều rộng ở đường xích đạo là 13,4 cm tương ứng với một bán kính khối cầu 2,13 cm và tỷ lệ tương ứng với quả đất khoảng 1/300M. “M“ được sử dụng như là chữ viết tắt của một sự làm nhỏ quả đất 1.000.000 lần bằng hệ số RF. Bản đồ nguyên thuỷ năm 1569 của Mercator có chiều rộng 198 cm tương ứng với một bán kính quả cầu là 31,5 cm và RF khoảng 1/20M.

2.3.2 Phép chiếu hình trụ:

Như ở trên đã đề cập, phép chiếu bản đồ hình trụ được xác định bởi sự liên kết các tọa độ địa lý của vĩ độ f (từ 0° đến +/- 90°) và kinh độ ? (từ 0° đến +/- 180°) từ khối cầu đến tọa độ trên bản đồ.

2.3.3. Cách tính:

Năm 1599 nhà toán học người Anh Edward Wright cũng đã giải thích toán học về sự chính xác của phép chiếu Mercator.

Trên đây là một hình ảnh của khối cầu (trái đất thu hẹp) với phía Bắc cực được cắt tại góc độ f (hoặc góc độ ? theo hình vẽ). Đường xích đạo là một vòng tròn với bán kính R (R cũng là bán kính của khối cầu) và chu vi là W=2pR. Đường vĩ tuyến ở góc độ f là một vòng tròn với bán kính R.cos(f) và có chu vi 2p.R.cos(f).

Từ xy lanh hình trụ, những tiếp tuyến của khối cầu tại đường xích đạo có hệ số tỷ lệ giữa khối cầu với xy lanh giống nhau. Khoảng cách từ đường xích đạo đến một vĩ tuyến được xác định bởi phương trình y(f), nghĩa là lệ thuộc góc độ f ở từng vĩ độ. Vĩ tuyến ở góc độ f được kéo dài bởi một hệ số tỷ lệ k=1/cos(f) = f giây gọi là (sec f). Hệ số tỷ lệ tương ứng trên kinh tuyến được ký hiệu là h.

blank
Những hệ số tỷ lệ.

Hình học phân tố nhỏ (small element geometry):

Chúng ta hảy khảo sát 2 hình vẽ thuộc bề diện nhỏ sau đây:

a) Những đường kinh tuyến và vĩ tuyến của khối cầu.

b) Những đường kinh tuyến và vĩ tuyến trên phép chiếu hình trụ.

Mối tương quan giữa phương trình y(f) và tính chất của phép chiếu, chẳng hạn như việc hoán chuyển góc độ và sự thay đổi hệ số tỷ lệ được tiếp nối từ hình học giải tích của các phân tố nhỏ trên khối cầu và bản đồ tương ứng. Hình dưới đây cho thấy một điểm P ở vĩ độ f và kinh độ ? trên khối cầu và một điểm Q gần đó ở vĩ độ f + df và kinh độ ? + d?. Các đường thẳng đứng PK và MQ là vòng cung của kinh tuyến có chiều dài Rdf. Đường ngang PM và KQ là vòng cung của vĩ tuyến có chiều dài R(cos f)d?. Những điểm tương ứng trên phép chiếu xác định một hình chữ nhật chiều rộng dx và chiều cao dy.

Phương trình toán học đã giúp cho nhà địa lý vẽ được những vĩ độ, kinh độ trên bề mặt khối cầu cũng như trên xy lanh hình trụ trong phép chiếu hình trụ khá chính xác. Hình trụ được trải lên mặt phẳng sẽ cho ra bản đồ. Đó là hải đồ Mercator.

Bảng liệt kê cho thấy tỷ lệ trên đường xích đạo khoảng 0,99; tỷ số k=1 ở vĩ độ khoảng ± 8°; tỷ số k=1,01 ở vĩ độ khoảng ± 11,4 °.

Ở vĩ độ 30° có hệ số tỷ lệ là k= sec 30°=1,15

Ở vĩ độ 45° có hệ số tỷ lệ là k= sec 45°=1,41

Ở vĩ độ 60° có hệ số tỷ lệ là k= sec 60°=2,00

Ở vĩ độ 80° có hệ số tỷ lệ là k= sec 80°=5,76

Ở vĩ độ 85° có hệ số tỷ lệ là k= sec 85°=11,5

Như vậy, trong bất kỳ hướng nào từ một điểm trên đường xích đạo tương ứng với khoảng 900 km sẽ có khoảng cách tương ứng cho các vĩ độ 20 ° là 846 km, 40 ° là 689 km, 60 ° là 450 km và 80 ° là 156 km tương ứng.

2.3.4. Độ chính xác của phép chiếu Mercator:

Một phép đo chính xác của bản đồ là một sự so sánh về độ dài của các yếu tố đường thẳng tương ứng trên bản đồ và khối cầu. Do đó, qua sự cấu trúc, phép chiếu Mercator là hoàn toàn chính xác, k = 1, dọc theo đường xích đạo và không nơi nào khác. Ở vĩ độ ± 25° giá trị của giây f là khoảng 1,1 giây và do đó phép chiếu có thể được coi là chính xác trong phạm vi 10% trong một dải rộng 50° trên đường xích đạo. Ở những dải hẹp hơn thì chính xác hơn: 8° giây=1,01. Do đó, một dải rộng 16° (trung tâm điểm trên đường xích đạo) thì chính xác trong vòng 1%. Tương tự như vậy 02,56°giây=1,001. Do đó, một dải rộng 05,12° thì chính xác đến 0,1% hoặc gọi là 1/1000. Do đó phép chiếu Mercator là thích đáng cho các nước ở gần xích đạo sử dụng bản đồ Mercator.

2.3.5. Vài địa điểm có toạ độ tiêu biểu:

Một vài ví dụ toạ độ theo phép chiếu hình trụ của Gerhard Mercator tại lãnh hải Việt Nam nằm trên Bắc bán cầu được xác định bởi vĩ độ Bắc (N) và kinh độ Đông (E):

Vị trí phía Nam và phía Bắc của Việt Nam:

Mũi Cà Mau: 8° 20? 23“ N và 104° 57´ 51“ E

Ải Nam Quan: 23° 01? 28“ N và 105° 28´ 52“ E

Vùng quần đảo Hoàng Sa có những toạ độ sau đây:

Paracel Viet Nam: 16°35?52“ N và 112 °46´00“ E

Đảo Hoàng Sa: 16°12?11“ N và 111 °48´38“ E

Cù Lao Ré (Đảo Lý Sơn): 15°22?55“ N và 109 °07´02“ E

Cảng Tiên Sa, Đà Nẵng: 16°06?59“ N và 108 °13´02“ E

Vùng quần đảo Trường sa:

Mốc chủ quyền Trường Sa Việt Nam: 8°35?46“ N và 111 °54´49“ E

Bãi Phúc Nguyên: 7°57?11“ N và 109 °58´56“ E

Đảo Quê Hương: 11°20?38“ N và 114 °18´34“ E

Spratly Island: 10°39?23“ N và 115 °21´21“ E

2.3.6. Đơn vị đo hải đồ Mercator:

Theo góp ý của HQ Châu Đình Lợi, tôi xin ghi thêm đơn vị đo khoảng cách trên hải đồ Mercator. Ở vùng xích đạo, một hải lý (nautical mile) có độ dài khoảng 1852 m được tính như sau:

Như ở trên đã dẫn chứng, chu vi quả đất có khoảng 40.000 km. Trên đường xích đạo, chu vi quả đất được chia thành 360 kinh tuyến (= 360 kinh độ). Mỗi kinh độ có độ dài = 40.000 km / 360= khoảng 111 km. Mỗi độ có 60 phút (1°/60). Vậy mỗi phút (´) có độ dài bằng một hải lý: 111 km / 60° = 1,85185 km = khoảng 1852 m.

KS Nguyễn Văn Phảy

Cựu Trưởng Ban Giám Lộ & Thám Xuất HQ 503

http://navygermany.gerussa.com

Gửi ý kiến của bạn
Vui lòng nhập tiếng Việt có dấu. Cách gõ tiếng Việt có dấu ==> https://youtu.be/ngEjjyOByH4
Tên của bạn
Email của bạn
Chỉ còn 30 ngày nữa đến kỳ Đại hội XIII của đảng Cộng sản Việt Nam, diễn ra trong tháng 01 năm 2021, nhưng từ Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Nguyễn Phú Trọng xuống tới Lãnh đạo cấp Ủy cơ sở lại đang hô hào phải bảo vệ Tư tưởng Đảng bằng mọi giá.
Ngày thứ ba 17 tháng 3 năm 2020 nghe tin cô Thái Thanh ra đi, dẫu biết cô đã 86 tuổi, cái tuổi của Sinh, Lão, Bệnh và bây giờ là Tử. Giữa lúc bệnh dịch Covid_19 lây lan hoành hành khắp nơi, mọi người đều bị cách ly ở nhà, chẳng ai gặp ai, tôi thật ngậm ngùi thương cảm Cô mất trong hoàn cảnh éo le, không có bạn bè thăm viếng, đưa tiễn...
Năm 2012, 8 quốc gia trong khu vực châu Á Thái Bình Dương đang cùng Hoa Kỳ thương lượng Hiệp Định Đối Tác Xuyên Thái Bình Dương (TPP) thì cũng bắt đầu thương thuyết Hiệp định Đối tác Kinh tế Toàn diện Khu vực (RCEP) với Trung cộng.
Bà chị đi lấy chồng vào đúng lúc tôi chia tay với cá, chim, dế, diều, bông vụ, nút phéng, giây thung, ná cao su, bong bóng … Giã từ tuổi thơ (adieu, những đứa bạn của thưở ấu thời) cùng những buổi chiều sôi nổi: tạt lon, dích hình, bắn bi, rượt bắt cứu tù, rồng rắn lên mây, và những đêm chơi năm mười bịt mắt mãi trốn tìm.
Trung Quốc tuy theo mô hình Tư Bản Nhà Nước nhưng ngân sách chính thức của nhà cầm quyền tính theo GDP lại thấp hơn nhiều so với các nước Âu-Mỹ [1] Bài viết này nhằm tìm hiểu nguyên nhân của mâu thuẩn đó.
Trong những trang sổ tay trước, chúng tôi đã có dịp đề cập đến vài mảnh đời lưu lạc của đồng bào H’mong đến từ Mường Nhé. Những dòng chữ còn lại của S.T.T.D hôm nay xin được dành riêng cho những đồng bào Thượng đi từ Tây Nguyên mà chúng tôi đã có dịp tiếp chuyện – nhiều lần – ở ven đô Bangkok.
Hôm nay 24/11/20, theo tin AFP, ông TT.Trump bật đèn xanh cho ông Joe Biden đắc cử Tổng thống trong cuộc bầu cử hôm 3/11 tiếp cận chương trình chuyển giao quyền lực tuy ông Trump vẫn chưa thừa nhận sự thắng cử của ông Biden.
Trước hết chúng ta hãy biết ơn chính nền dân chủ. Trong mùa bầu cử này, chúng ta đã thấy những con số kỷ lục về số người Mỹ thực hiện quyền thiêng liêng nhất của họ, đó là quyền bỏ phiếu để bày tỏ ý nguyện của họ qua lá phiếu. Hơn 150 triệu người đã đi bỏ phiếu. Đó là điều phi thường. Nếu quý vị muốn biết điều gì đang đập tận trong trái tim nước Mỹ thì đó là nền dân chủ.
Qua bao nhiêu mùa lễ Tạ Ơn trên đất Hoa Kỳ, năm nào tôi cũng thầm tạ ơn đất nước này đã cho tôi một nếp sống tự do, một mái nhà ấm cúng dung dưỡng gia đình tôi từ ngày tôi rời Việt Nam. Năm nay là lần đầu tiên tôi nghĩ mình nên trải lòng biết ơn sâu xa này xuống mà nói thành lời. Nguyên nhân chính có lẽ vì biến cố đại dịch và sự mâu thuẫn chính trị của nước Mỹ tác động mạnh đến tôi và cuộc sống của triệu triệu người dân.
Xét lại lịch sử đảng, bài học hàng hàng lớp lớp Thanh niên-Trí thức đã xếp bút nghiên theo tiếng gọi kháng chiến chống Pháp giàng độc lập trước 1945, để sau này phải hối hận vì đã sai lầm để cho đảng Cộng sản cướp công kháng chiến, biến hành động gọi là Cách mạng tháng Tám thành bệ phóng cho đảng lên nắm quyền cai trị độc tài Cộng sản.
TIN TỨC
NHẬN TIN QUA EMAIL
Vui lòng nhập địa chỉ email muốn nhận.
Người Việt Phone
Các ngôi sao vẫn đang hình thành trong các thiên hà vệ tinh của Dải Ngân hà?
Hải quân Mỹ sẽ tái lập Hạm đội Đại Tây Dương để đáp ứng "thách thức hàng hải chưa từng có" tại khu vực khi Nga ngày càng mạnh hơn.
Một lỗi bảo mật lớn cho phép kẻ tấn công kiểm soát toàn bộ iPhone từ xa trong phạm vi WiFi. Hacker sẽ có thể tải về toàn bộ dữ liệu trên iPhone, thậm chí là kích hoạt camera lẫn microphone của máy để theo dõi người dùng trong thời gian thực.
Chính quyền Trump đã cấm nhập khẩu bông từ Tổ chức Sản xuất và Xây dựng Tân Cương, với lý do tổ chức bị cáo buộc sử dụng lao động cưỡng bức.
Hôm thứ Tư (02/12/2020), các quan chức an ninh hàng đầu của Mỹ cho biết, hơn 1.000 nhà nghiên cứu Trung Quốc đã rời đi trong bối cảnh nước Mỹ bắt đầu xử lý những cáo buộc đánh cắp công nghệ.