如果用常见的墨卡托世界地图比面积,它就可能"骗"了你:这种地图上格陵兰岛看着和非洲差不多大,但非洲实际面积约 3020 万平方公里,格陵兰只有约 216 万平方公里——非洲大约是格陵兰的 14 倍。不是画图的人粗心,而是把球面压平这件事本身就会带来变形,地图投影就是处理这种变形的各种办法。

阿波罗17号乘员于1972年12月7日拍摄的“蓝色弹珠”,可见非洲、阿拉伯半岛和南极洲;这是地球照片,不是平面投影图。
阿波罗17号乘员于1972年12月7日拍摄的“蓝色弹珠”,可见非洲、阿拉伯半岛和南极洲;这是地球照片,不是平面投影图。
图片来源:NASA/Apollo 17 crew; taken by either Harrison Schmitt or Ron Evans · Wikimedia Commons

为什么球面压平一定会变形

拿一个橘子试试:把橘子皮完整剥下来,想把它平平整整地铺在桌上,你会发现皮边缘一定裂开——球面变成平面,不被撕开就得被拉伸,没有第三条路。

地图投影干的就是这件事:把地球上的经纬度线网"翻译"到平面上。既然变形躲不掉,剩下的问题只是:把变形安排到哪里、牺牲什么、保住什么。有的投影保住面积(大小比例对),有的保住局部角度和小范围形状,有的保住从特定中心出发的方向——但谁都保不住全部。

最常见的世界地图,是怎么把高纬度放大的

有一种常见的方格经纬网世界地图,用的是墨卡托投影。它是 1569 年地图学家墨卡托为航海设计的:在这张图上,与经线保持同一夹角的恒向航线,在图上是一条直线,方便船长规划航向,实际航行还得校正罗盘和海流等影响。为了保住局部角度这个优点,它付出的代价是:离赤道越远的地方,被拉得越开。

一眼看懂 / 示意图

等面积圆,在墨卡托图上会怎样

等面积圆,在墨卡托图上会怎样0°纬度图上面积 ×145°纬度图上面积 ×260°纬度图上面积 ×4同样的实际面积,越靠高纬度画得越大

球面墨卡托尺度近似:线长度乘1/cos纬度,面积乘其平方;圆代表局部等面积区域,不是国界图。

结果就是一串视觉误差:

  • 格陵兰看着和非洲差不多大,实际只有非洲的十几分之一;
  • 俄罗斯在图上巨大无比,看着快赶上非洲,实际非洲约是它的 1.8 倍——按总面积比较,非洲比美国、中国、印度三国的面积之和还大;
  • 赤道附近的地区(比如非洲、东南亚的一部分)相对高纬度地区就显得小了。

你现在用手机导航看到的在线地图,多半也是墨卡托的变种——不是因为它在每个尺度都准,而是转角、方向在局部用起来顺手,小范围内比例变化较小,局部形状便于使用;但高纬度的距离、面积比例误差不会因为放大画面就自动消失。

没有完美的地图,只有合适的地图

明白了"变形躲不掉",再看各种地图就顺了:每张地图都是一次取舍。

  • 航海、导航要方向准,就用墨卡托这类保角度的投影;
  • 做人口、耕地这类"比大小"的统计地图,就得换保面积的投影,不然非洲永远吃亏;
  • 画单个国家的地图(比如中国全图),又是另一套更适合中纬度的画法。

所以下次再看到"世界地图画错了"的说法,可以换个角度看:地图没画错,它只是选了保一头、放一头。真正的错误只有一个——拿一张为方向设计的地图去比面积。

和地图有关的另一条容易搞混的线是日界线,那是管日期的,和投影变形是两码事。