切换到宽版
  • 2169阅读
  • 9回复

[水运]地球上最长可航行直线 科学家不建议尝试 [复制链接]

上一主题 下一主题
 
只看楼主 倒序阅读 0 发表于: 2018-05-11


这个地图展示了最长的可航行直线航线:一条长达 32090.3 公里,从巴基斯坦连接到俄罗斯的大圆航线(由于地球是椭球,在常见的罗宾森投影地图上看并不是直线)
如果在没有舵用于转向的情况下,想要乘船实现最远的航程,你会选择地球上的哪一条线呢?五年前,Reddit 上的一个用户给出了他的答案——从巴基斯坦南部到俄罗斯东北的长达 32090.3 千米的直线航线。最近,两位科学家最终证实了他的答案。

  这个 Reddit 的帖子由网友 “kepleronlyknows” 提出,其幕后本尊是美国乔治亚州城市迪凯特的环境法律师 Patrick Anderson。他在浏览维基百科的时候被这个问题吸引了。这个航线出现在了维基百科条目“地球极限点”中,由两个地理坐标来表示。Anderson 用坐标点绘制了航线,并在 Youtube 上传了航线动画,的确是一条笔直的航线。

  他说:“可能让你失望了,我不是这条航线的哥伦布,只是觉得把它绘制出来会很酷。”

  联合技术公司爱尔兰科克研发中心的物理学家 Rohan Chabukswar 同意这个观点,不过他并不满足于动画绘制,他说:“还没有证明它是最长的。”为了证明它,他和 IBM 印度 新德里研发中心的同事 Kushal Mukherjee 开始了研究工作。

  他们使用美国国家海洋和大气管理局提供的,分辨率为 1 弧分的全球地形起伏模型 ETOPO1 来进行研究。该模型的空间精度为 1.8 公里,这是它能够捕捉到的最小地标特征的尺寸。因为模型也包括了海拔信息,这使得他们俩能够更准确的区分陆地和海洋区域。

  有了这些数据,这个最长直航线问题就变成了地理学问题。一个球体上的直线绕一圈构成的圆叫做大圆(great circle)。大圆总是球体上周长最大的圆,也因此其横截面必过球心,比如赤道就是个大圆。

  起初,两位研究者想要暴力穷举计算地球上所有可能的大圆。在上述 1.8 千米的精度下,一共有 2 亿多种圆,每个大圆由 21600 个附着在陆地或海洋上的点构成。这样的话,他们总共需要检查约 5 万亿 个点是否在海上,以来找出最合适的大圆。要求的运算量是天文数字。

  鉴于此,他们改为使用数学优化算法“分支定界法”(branch and bound)来找出最优航线。这个方法首先只会测试其中一部分航线。然后在“有潜力最长”的大圆范围内中再次筛选。这样的算法在一个普通笔记本电脑上计算十分钟就能得出最优解。计算结果证实, Anderson 和他在维基百科上看到的猜想是正确的。上周,他们将研究结果发布在论文预印平台 arXiv 上。

  整个旅程从巴基斯坦桑米妮(Sonmiani)的沙滩海滨出发,南下穿过马达加斯加和非洲大陆,穿过南美洲和南极洲大陆间的直线狭缝,向北/北偏西航行跨过太平洋,并避开阿拉斯加的群岛最终在俄罗斯卡拉津斯基( Karaginsky)地区寒冷的海滩停下。


最长的海上直航线
尽管看起来航线像是弯曲的,如果你把它绘制在地球仪上,就会发现其实它很直,就像上面的三张方位投影(azimuthal projection)图所示。

  Chabukswar 和 Mukherjee 又使用这套算法求解镜像问题:最长的陆地直线路。这次,计算机花了更长时间——45 分钟。最终结果是,一条 11241 公里,横跨十五国的长路,始于我国东部泉州终于葡萄牙西部的小村镇萨格里什( Sagres )。



地球上最长的陆地直线路
加州大学圣芭芭拉分校的地理学家 Keith Clarke 表示,这项研究是优化算法的一次有趣应用。但是,他也指出了问题所在——地球是个椭球。重力和自转导致地球在赤道处隆起,变得更“扁”。由于水上航线要通过南极洲和南美洲间的直狭缝, Clarke 担心是否赤道的隆起是否会导致实际航线无法安全通过。

  Chabukswar 也表示,在陆地上,由于受到了模型数据精度的限制, 从泉州到葡萄牙的实际线路上可能会出现一些无法通过的小水域。他和 Mukherjee 也并不推荐真的去实践这条路线。

  至于起初引出问题的“始作俑者” Anderson,他表示并不能理解这个优化算法,但对问题本身来说,这似乎是一个完美的结尾。
只看该作者 1 发表于: 2018-05-11
话说,高纬度地区的纬线圈虽然要比低纬度短,但如果从乌斯怀亚沿东南东,接近正东的方向,顺着西风带,绕着南极大陆笔直的多转几圈(笔直的转圈?),以螺旋状绕到南极半岛,会不会也有够长。不知道直线最多可以画几圈。
只看该作者 2 发表于: 2018-05-11
陆地上,横切苏伊士运河,链接亚洲和非洲,应该能找到更长的直线吧?
能攻心则反侧自消,自古知兵非好战。
不审势即宽严皆误,后来治国要深思。
只看该作者 3 发表于: 2018-05-11
回复keating:
别傻了,从乌斯怀亚那边出发,不算小岛的话,
绕过火地岛之后直线会到达非洲。
绕过非洲大陆,经莫桑比克海峡到达巴基斯坦卡拉奇附近。
绕过马达加斯加,会到达印度孟买以南。
绕过印度半岛南端,会到达印度加尔各答以东。
然后就已经在南极大陆上了。。。
绕过南极大陆,就在澳大利亚的悉尼以南。
绕过新西兰,就到了新喀里多尼亚。
绕过瓦努阿图,就到了日本本州岛。
绕过萨摩亚群岛,就到了日本北海道。
在绕过夏威夷群岛之前,可以到达勘察加半岛。
绕过夏威夷群岛之后,就是阿留申群岛。
过了阿拉斯加半岛,就只有回到南美大陆的了。。。

只看该作者 4 发表于: 2018-05-11
回复李导李导,经过苏伊士运河的话,西端在塞拉利昂/利比里亚,东端在中国的福建/广东。。。
超过13400KM
只看该作者 5 发表于: 2018-05-11
亚洲内部最远的直线航线,从楚科奇半岛到印度半岛。
欧洲内部最远的直线航线,从葡萄牙到乌拉尔山脉。
非洲内部最远的直线航线,从摩洛哥到南非。
北美洲内部最远的直线航线,从阿拉斯加到墨西哥。
南美洲内部最远的直线航线,从委内瑞拉到阿根廷。
南极洲内部最远的直线航线,从澳大利亚西南方向到智利西南方向。
就连最小的澳大利亚大陆,这个航线也超过4000KM。。。
只看该作者 6 发表于: 2018-05-12
回 fanleroy 的帖子
fanleroy:回复keating:
别傻了,从乌斯怀亚那边出发,不算小岛的话,
绕过火地岛之后直线会到达非洲。
绕过非洲大陆,经莫桑比克海峡到达巴基斯坦卡拉奇附近。
绕过马达加斯加,会到达印度孟买以南。
....... (2018-05-11 17:54) 

不可能吧,火地岛的纬度比好望角高很多啊。从火地岛出发东南东方向不可能到达非洲,应该是绕着南极洲转圈才对啊。
只看该作者 7 发表于: 2018-05-13
回 keating 的帖子
keating:不可能吧,火地岛的纬度比好望角高很多啊。从火地岛出发东南东方向不可能到达非洲,应该是绕着南极洲转圈才对啊。 (2018-05-12 23:32) 

在球体上画直线,必然是画圆,绕地球一圈后会回到原点,不会绕地球好几圈的。
只看该作者 8 发表于: 2018-05-13
回 keating 的帖子
keating:不可能吧,火地岛的纬度比好望角高很多啊。从火地岛出发东南东方向不可能到达非洲,应该是绕着南极洲转圈才对啊。 (2018-05-12 23:32) 

绕南极洲转圈,就不是大圆(圆面不经过地球中心)。
只看该作者 9 发表于: 2018-05-13
厉害了,这样的距离。
大中华帝国党政军总理大臣、大唐帝国复兴委员会委员长、大中华安全与发展事业执行总监、大中华散失领土收复指挥部总司令、大中华海外殖民委员会主席、大中华文化与产业海外推广应用委员会主席、大中华帝国驻联合国全权代表、国家复兴与管理学博士、海陆空三军元帅。
快速回复
限100 字节
 
上一个 下一个