Południk zerowy - Prime meridian
Pierwsza południka jest południka (linia długości ), w układzie współrzędnych geograficznych , w których Długość jest definiowana jako 0 ° C. Południk zerowy i jego antypołudnik ( 180. południk w układzie 360° ) tworzą razem wielkie koło . Ten wielki okrąg dzieli sferoidę na dwie półkule . Jeśli użyje się kierunków Wschodu i Zachodu z określonego południka zerowego, to można je nazwać półkulą wschodnią i półkulą zachodnią .
Południk zerowy dla ciała niezablokowanego pływowo (lub przynajmniej niesynchronicznego) jest całkowicie arbitralny, w przeciwieństwie do równika , który jest określony przez oś obrotu. Jednak w przypadku obiektów niebieskich, które są zablokowane pływowo (a dokładniej synchronicznie), ich południki zerowe są określane przez stronę zawsze znajdującą się wewnątrz orbity (planeta zwrócona w stronę swojej gwiazdy lub księżyc zwrócona w stronę swojej planety), podobnie jak równiki są określane przez obrót. W przypadku południka zerowego Ziemi w różnych regionach na przestrzeni dziejów stosowano lub zalecano różne konwencje. Najszerzej stosowanym współczesnym południkiem jest południk odniesienia IERS . Pochodzi, ale nieznacznie odbiega od południka Greenwich , który został wybrany jako międzynarodowy standard w 1884 roku.
Długości geograficzne Ziemi i Księżyca są mierzone od ich południka zerowego na 0° do 180° na wschód i do 180° na zachód. Dla wszystkich innych ciał Układu Słonecznego długość geograficzna mierzona jest od 0° (ich południka zerowego) do 360°. Zachodnie długości geograficzne są używane, jeśli obrót ciała jest prosty , to znaczy odbywa się zgodnie z regułą prawej ręki . W przypadku rotacji wstecznej używane są długości geograficzne wschodnie. Jednak °E, które są większe niż 180, można przekonwertować na °W, odejmując wartość od 360. To samo dotyczy °W większych niż 180, konwertując na °E.
Historia
Pojęcie długości geograficznej dla Greków zostało rozwinięte przez greckiego Eratostenesa (ok. 276 – 195 p.n.e. ) w Aleksandrii i Hipparcha (ok. 190 – 120 p.n.e. ) na Rodos , a zastosowane do wielu miast przez geografa Strabon (64 rok) /63 p.n.e. – ok. 24 n.e.). Ale to Ptolemeusz (ok. 90 – 168 n.e.) jako pierwszy użył spójnego południka dla mapy świata w swojej Geografii .
Ptolemeusz wykorzystał jako podstawę „ Wyspy Szczęśliwe ”, grupę wysp na Atlantyku , które zwykle kojarzą się z Wyspami Kanaryjskimi (od 13 do 18° W), chociaż jego mapy bardziej odpowiadają Wyspom Zielonego Przylądka (22°). do 25° W). Najważniejsze jest, aby znajdować się wygodnie na zachód od zachodniego krańca Afryki (17,5° W), ponieważ liczby ujemne nie były jeszcze używane. Jego południk zerowy odpowiada dziś 18° 40' na zachód od Winchester (około 20°W). W tym czasie główną metodą określania długości geograficznej było wykorzystanie zgłoszonych czasów zaćmień Księżyca w różnych krajach.
Jednym z najwcześniejszych znanych opisów standardowego czasu w Indiach pojawił się w 4 wieku ne astronomicznym traktacie Surjasiddhanta . Postulując kulistą Ziemię , książka opisuje liczące tysiące lat zwyczaje południka zerowego, przechodzącego przez Avanti , starożytną nazwę historycznego miasta Ujjain i Rohitaka , starożytną nazwę Rohtak ( 28°54′). N 76°38′E / 28,90°N 76,633°E ), miasto w pobliżu Kurukshetra .
Geografia Ptolemeusza została po raz pierwszy wydrukowana wraz z mapami w Bolonii w 1477 roku, a wiele wczesnych globusów w XVI wieku poszło w jego ślady. Ale wciąż istniała nadzieja, że istnieje „naturalna” podstawa dla południka zerowego. Krzysztof Kolumb doniósł (1493), że kompas wskazywał na północ gdzieś w środkowej części Atlantyku i fakt ten został wykorzystany w ważnym Traktacie z Tordesillas z 1494 roku, który rozstrzygnął spór terytorialny między Hiszpanią a Portugalią o nowo odkryte lądy. Linia Tordesillas został ostatecznie rozstrzygnięty na 370 lig (2.193 kilometrów, 1362 mil ustawy lub 1,184 mil morskich) Na zachód od Wysp Zielonego Przylądka . Jest to pokazane na mapie Diogo Ribeiro z 1529 roku. Wyspa São Miguel (25,5°W) na Azorach była nadal używana z tego samego powodu jeszcze w 1594 roku przez Christophera Saxtona , chociaż do tego czasu okazało się, że linia zerowego odchylenia magnetycznego nie podąża za linią długości geograficznej.
W 1541 roku Mercator wyprodukował swój słynny 41-centymetrowy globus i narysował swój południk zerowy dokładnie przez Fuerteventurę (14°1'W) na Wyspach Kanaryjskich. Jego późniejsze mapy wykorzystywały Azory, zgodnie z hipotezą magnetyczną. Ale do czasu, gdy Ortelius stworzył pierwszy nowoczesny atlas w 1570 roku, do użytku weszły inne wyspy, takie jak Wyspy Zielonego Przylądka. W jego atlasie długości geograficzne liczono od 0° do 360°, a nie od 180°W do 180°E, jak to zwykle bywa dzisiaj. Ta praktyka była stosowana przez nawigatorów jeszcze w XVIII wieku. W 1634 r. kardynał Richelieu wybrał najbardziej wysuniętą na zachód wyspę Wysp Kanaryjskich, Ferro , 19° 55' na zachód od Paryża, jako wybór południka. Geograf Delisle postanowił zaokrąglić to do 20°, aby po prostu stał się zamaskowanym południkiem Paryża.
Na początku XVIII wieku toczyła się bitwa o lepsze określanie długości geograficznej na morzu, co doprowadziło do opracowania chronometru morskiego przez Johna Harrisona . Jednak dopiero opracowanie dokładnych map gwiazd, głównie przez pierwszego brytyjskiego astronoma królewskiego , Johna Flamsteeda w latach 1680-1719 i rozpowszechnione przez jego następcę Edmunda Halleya , umożliwiło nawigatorom dokładniejsze wykorzystanie księżycowej metody określania długości geograficznej przy użyciu oktantu opracowanego przez Thomas Godfrey i John Hadley .
W 18 wieku w większości krajów w Europie dostosowany własną doskonałą południk, zazwyczaj poprzez ich kapitału, stąd w Francji południk Paris była pierwszą, w Niemczech było to południk Berlin , w Danii południk Kopenhaga , aw Wielkiej Brytanii południk Greenwich .
W latach 1765-1811 Nevil Maskelyne opublikował 49 numerów „ Almanachu morskiego” opartego na południku Królewskiego Obserwatorium w Greenwich . Tabele Maskelyne nie tylko uczyniły metodę księżycową praktyczną, ale także uczyniły południk Greenwich uniwersalnym punktem odniesienia. Nawet francuskie tłumaczenia „ Almanachu żeglarskiego” zachowały obliczenia Maskelyne’a z Greenwich – pomimo faktu, że każda inna tabela w Connaissance des Temps uważał południk paryski za pierwszy”.
W 1884 roku na Międzynarodowej Konferencji Południka w Waszyngtonie 22 kraje głosowały za przyjęciem południka z Greenwich jako południka zerowego świata. Francuzi opowiadali się za neutralną linią, wymieniając Azory i Cieśninę Beringa , ale ostatecznie wstrzymali się i nadal używali południka paryskiego do 1911 roku.
Lista południków zerowych na Ziemi
Miejscowość | Współczesna długość geograficzna | Nazwa południka | Obraz | Komentarz |
---|---|---|---|---|
Cieśnina Beringa | 168°30' W | Zaoferowany w 1884 roku jako możliwość neutralnego południka zerowego przez Pierre'a Janssena na Międzynarodowej Konferencji Południkowców | ||
Waszyngton | 77°03′56.07″ W (1897) lub 77°04′02.24″ W (NAD 27) lub 77°04′01.16″ W (NAD 83) | Nowy południk Obserwatorium Marynarki Wojennej | ||
Waszyngton | 77°02′48.0″W, 77°03′02.3″, 77°03′06.119″W lub 77°03′06.276″W (oba przypuszczalnie NAD 27). Jeśli NAD27, to drugie będzie 77°03′05.194″ W (NAD 83) | południk Starego Obserwatorium Marynarki Wojennej | ||
Waszyngton | 77°02′11.56299″ W (NAD 83), 77°02′11.55811″ W (NAD 83), 77°02′11.58325″ W (NAD 83) (trzy różne pomniki pierwotnie przeznaczone na południk Białego Domu) | Południk Białego Domu | ||
Waszyngton | 77°00′32,6″ W (NAD 83) | Meridian Capitol | ||
Filadelfia | 75° 10' 12″ W | |||
Rio de Janeiro | 43° 10' 19″ W | |||
Wyspy Szczęśliwe / Azory | 25° 40' 32″ Szer. | Używany do średniowiecza, zaproponowany jako jeden z możliwych południków neutralnych przez Pierre'a Janssena na Międzynarodowej Konferencji Południkowców | ||
El Hierro (Ferro) , Wyspy Kanaryjskie |
18° 03' W, później przedefiniowana jako 17° 39' 46″ W |
Meridian Ferro | ||
Teneryfa | 16° 38' 22" Szer. | Południk Teneryfy | Wzrósł do znaczenia wśród holenderskich kartografów i nawigatorów po tym, jak porzucili ideę południka magnetycznego | |
Kadyks | 6° 17' 35,4" W | Południk Kadyksu | Królewskie Obserwatorium w południowo-wschodniej wieży Castillo de la Villa , używane w latach 1735-1850 przez hiszpańską marynarkę wojenną. | |
Lizbona | 9° 07' 54,862″ W | |||
Madryt | 3° 41' 16,58″ W | |||
Kew | 0° 00' 19,0″ W | Południk zerowy (przed Greenwich) | Znajduje się w Obserwatorium Króla Jerzego III w Kew | |
Greenwicz | 0° 00' 05.3101″ W | Południk Greenwich | Przewiewny południk | |
Greenwicz | 0° 00' 05.33″ W | Wielka Brytania Ordnance Survey Zero Meridian | południk Bradleya | |
Greenwicz | 0° 00' 00.00″ | Meridian referencyjny IERS | ||
Paryż | 2° 20' 14.025″ E | południk paryski | ||
Bruksela | 4° 22' 4,71″ E | |||
Antwerpia | 4° 24' E | Południk Antwerpii | ||
Amsterdam | 4° 53' E | Przez Westerkerk w Amsterdamie; używany do określenia czasu prawnego w Holandii od 1909 do 1937 | ||
Piza | 10° 24' E | |||
Oslo (Kristiania) | 10° 43' 22,5"E | |||
Florencja | 11°15' E | Południk Florencji | Używany w projekcji Petersa , 180° od południka biegnącego przez Cieśninę Beringa | |
Rzym | 12°27'08,4″E | Południk Monte Mario | Używany w Roma 40 Datum | |
Kopenhaga | 12° 34' 32,25″ E | Rundetårn | ||
Neapol | 14° 15' E | |||
Preszburg | 17° 06' 03″ E | Meridianus Posoniensis | Używany przez Samuela Mikoviny | |
Buda | 19° 03' 37″ E | Meridianu(s) Budense | Używany między 1469 a 1495; wprowadzony przez Regiomontanus , używany przez Marcina Bylicę , Galeotto Marzio , Miklós Erdélyi (1423–1473), Johannes Tolhopff (ok. 1445–1503), Johannes Muntz. Mieści się w zamku królewskim (i obserwatorium) w Budzie. | |
Sztokholm | 18°03'29,8″E | W Obserwatorium w Sztokholmie | ||
Kraków | 19° 57' 21,43″ E | południk krakowski | w Obserwatorium Starego Krakowa przy Kolegium Śniadeckiego ; wspominany także w dziele Mikołaja Kopernika O obrotach sfer niebieskich . | |
Warszawa | 21° 00' 42″ E | południk warszawski | ||
Vara | 21° 55' 16″ E | Tabulae Varadienses | W latach 1464-1667 Georg von Peuerbach ustawił południk zerowy w twierdzy Oradea (wówczas Varadinum ) . W swoim dzienniku pokładowym Kolumb stwierdził, że miał na pokładzie jedną kopię Tabulae Varadienses ( Tabula Varadiensis lub Tabulae directionum ), aby obliczyć rzeczywisty południk w oparciu o położenie Księżyca, w korelacji z Várad. Amerigo Vespucci również przypomniał, jak zdobył wiedzę na temat obliczania południków za pomocą tych tablic. | |
Aleksandria | 29° 53' E | Południk Aleksandrii | Południk Ptolemeusza „s Almagestu . | |
Sankt Petersburg | 30° 19' 42,09”E | Południk Pułkowo | ||
Wielka Piramida w Gizie | 31° 08' 03,69″ E | 1884 | ||
Jerozolima | 35 ° 13' 47,1 "E" | |||
Mekka | 39° 49' 34″ E | Zobacz także Czas Mekki | ||
Ujjain | 75° 47' E | Używane od IV wieku n.e. w indyjskiej astronomii i kalendarzach (patrz także Czas w Indiach ). | ||
Kioto | 136° 14' E | Wykorzystywane na mapach japońskich z XVIII i XIX (oficjalnie z lat 1779-1871). Dokładne miejsce nieznane, ale w "Kairekisyo" w Nishigekkoutyou-mieście w Kioto, wtedy stolica. | ||
~ 180 | Naprzeciw Greenwich, zaproponowany 13 października 1884 na Międzynarodowej Konferencji Południk przez Sandforda Fleminga |
Międzynarodowy południk zerowy
W październiku 1884 r. południk Greenwich został wybrany przez delegatów (czterdziestu jeden delegatów reprezentujących dwadzieścia pięć narodów) na Międzynarodową Konferencję Południka, która odbyła się w Waszyngtonie, DC , Stany Zjednoczone jako wspólne zero długości geograficznej i standardu liczenia czasu na całym świecie. Współczesny południk zerowy, południk odniesienia IERS, znajduje się bardzo blisko tego południka i jest południkiem zerowym, który ma obecnie najszersze zastosowanie.
Południk zerowy w Greenwich
Nowoczesny południk zerowy, znajdujący się w Królewskim Obserwatorium w Greenwich , został założony przez Sir George'a Airy'ego w 1851 roku.
Pozycja południka Greenwich została określona przez położenie Kręgu Przelotowego Powietrznego od czasu pierwszej obserwacji, jaką dokonał z nim Sir George Airy w 1851 roku. który został nabyty przez drugiego astronoma królewskiego , Edmonda Halleya w 1721 roku. Został on ustawiony w skrajnym północno-zachodnim narożniku Obserwatorium, pomiędzy Flamsteed House i Western Summer House. To miejsce, obecnie zaliczane do Flamsteed House, znajduje się około 43 metry na zachód od Airy Transit Circle, odległości odpowiadającej około 2 sekundom długości geograficznej. To właśnie krąg tranzytowy Airy'ego został w zasadzie przyjęty (z delegacjami francuskimi, którzy nalegali na przyjęcie południka paryskiego wstrzymali się od głosu) jako południk zerowy świata na Międzynarodowej Konferencji Południkowej w 1884 roku.
Wszystkie te południki Greenwich zostały zlokalizowane dzięki obserwacji astronomicznej z powierzchni Ziemi, zorientowanej pionem wzdłuż kierunku grawitacji na powierzchni. Ten astronomiczny południk Greenwich został rozpowszechniony na całym świecie, najpierw metodą odległości księżycowej , następnie przez chronometry przewożone na statkach, następnie przez linie telegraficzne prowadzone przez podmorskie kable komunikacyjne , a następnie przez sygnały radiowe czasu. Jedna z odległych długości geograficznych, ostatecznie oparta na południku Greenwich przy użyciu tych metod, dotyczyła północnoamerykańskiego Datum 1927 lub NAD27, elipsoidy, której powierzchnia najlepiej odpowiada średniemu poziomowi morza pod Stanami Zjednoczonymi .
Meridian referencyjny IERS
Począwszy od 1973 roku Międzynarodowe Biuro Czasu , a później IERS zmieniło od polegania na instrumentach optycznych, takich jak Airy Transit Okrągła technik, takich jak księżycowy lasera zakresie , laser satelitarną zakresie i Interferometria Wielkobazowa . Nowe techniki zaowocowały południkiem odniesienia IERS, którego płaszczyzna przechodzi przez środek masy Ziemi. Różni się to od płaszczyzny ustalonej przez tranzyt Airy'ego, na którą wpływa ugięcie pionowe (na lokalny pion wpływają wpływy, takie jak pobliskie góry). Zmiana z polegania na lokalnym pionie na użycie południka opartego na środku Ziemi spowodowała, że współczesny południk zerowy znajduje się 5,3 cala na wschód od astronomicznego południka zerowego Greenwich przez krąg Airy Transit Circle. Na szerokości geograficznej Greenwich jest to 102 metry. Zostało to oficjalnie zaakceptowane przez Bureau International de l'Heure (BIH) w 1984 r. za pośrednictwem BTS84 (BIH Terrestrial System), który później stał się WGS84 (World Geodetic System 1984) oraz różne ITRF (International Terrestrial Reference Systems).
Ze względu na ruch płyt tektonicznych Ziemi linia 0° długości geograficznej wzdłuż powierzchni Ziemi powoli przesunęła się w kierunku zachodnim od tej przesuniętej pozycji o kilka centymetrów; to znaczy w kierunku Kręgu Przesiadek Powietrznych (lub Krąg Przesiadek Powietrznych przesunął się w kierunku wschodnim, w zależności od twojego punktu widzenia) od 1984 (lub w latach 60-tych). Wraz z wprowadzeniem technologii satelitarnej stało się możliwe stworzenie dokładniejszej i bardziej szczegółowej mapy globalnej. Wraz z tymi postępami pojawiła się również konieczność zdefiniowania południka odniesienia, który choć pochodzi z Koła Przelotowego Powietrznego, uwzględniałby również skutki ruchu płyt i zmiany sposobu, w jaki obraca się Ziemia. W rezultacie ustanowiono południk odniesienia IERS, który jest powszechnie używany do oznaczania południka zerowego Ziemi (0° długości geograficznej) przez Międzynarodową Służbę Obrotu Ziemi i Systemów Odniesienia , która definiuje i utrzymuje związek między długością geograficzną a czasem. Opierając się na obserwacjach satelitów i niebieskich kompaktowych źródeł radiowych (kwazarów) z różnych skoordynowanych stacji na całym świecie, krąg przejściowy Airy'ego dryfuje na północny wschód około 2,5 centymetra rocznie w stosunku do wyśrodkowanej na Ziemi 0° długości geograficznej.
Jest to również południk odniesienia Globalnego Systemu Pozycjonowania obsługiwanego przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych oraz WGS84 i jego dwóch formalnych wersji, idealnego międzynarodowego ziemskiego systemu odniesienia (ITRS) i jego realizacji, międzynarodowego naziemnego układu odniesienia (ITRF) . Obecna konwencja na Ziemi używa przeciwieństwa IRM jako podstawy Międzynarodowej Linii Daty .
Lista miejsc
Na Ziemi, zaczynając od bieguna północnego i kierując się na południe do bieguna południowego , południk odniesienia IERS (stan na 2016 r.) przechodzi przez:
Południk zerowy na innych ciałach planetarnych
Podobnie jak na Ziemi, południki zerowe muszą być zdefiniowane arbitralnie. Często używany jest punkt orientacyjny, taki jak krater; innym razem południk zerowy jest definiowany przez odniesienie do innego ciała niebieskiego lub przez pola magnetyczne . Zdefiniowano południki zerowe następujących układów planetograficznych:
- Na Słońcu używane są dwa różne heliograficzne układy współrzędnych. Pierwszym z nich jest heliograficzny układ współrzędnych Carringtona. W tym układzie południk zerowy przechodzi przez środek tarczy słonecznej widziany z Ziemi 9 listopada 1853 roku, kiedy to angielski astronom Richard Christopher Carrington rozpoczął obserwacje plam słonecznych . Drugi to heliograficzny układ współrzędnych Stonyhurst , który powstał w Obserwatorium Stonyhurst .
- W 1975 roku południk zerowy Merkurego został określony jako 20° na wschód od krateru Hun Kal .
- Zdefiniowany w 1992 roku południk zerowy Wenus przechodzi przez centralny szczyt w kraterze Ariadna.
- Południk zerowy Księżyca leży dokładnie pośrodku tarczy księżyca widocznej z Ziemi i przechodzi w pobliżu krateru Bruce .
- Południk zerowy Marsa został ustanowiony w 1971 roku i przechodzi przez środek krateru Airy-0 , chociaż jest ustalony przez długość geograficzną lądownika Viking 1 , którą określa się na 47,95137°W.
- Jowisz ma kilka układów współrzędnych, ponieważ jego wierzchołki chmur – jedyna część planety widoczna z kosmosu – obracają się z różnymi prędkościami w zależności od szerokości geograficznej. Nie wiadomo, czy Jowisz ma jakąkolwiek wewnętrzną stałą powierzchnię, która umożliwiłaby bardziej podobny do Ziemi układ współrzędnych. Współrzędne Systemu I i Systemu II są oparte na rotacji atmosfery, a współrzędne Systemu III wykorzystują pole magnetyczne Jowisza. Południki zerowe czterech galileuszowych księżyców Jowisza zostały ustalone w 1979 roku.
- Podobnie jak Jowisz, Neptun jest olbrzymem gazowym, więc każda powierzchnia jest przesłonięta chmurami. Południk zerowy jego największego księżyca, Tritona , został ustanowiony w 1991 roku.
- Tytan jest największym księżycem Saturna i, podobnie jak księżyc Ziemi, zawsze ma tę samą twarz w kierunku Saturna, więc środek tej ściany ma 0 długości geograficznej.
- Południk zerowy Plutona jest zdefiniowany jako środek twarzy, który jest zawsze skierowany w stronę Charona , jego największego księżyca, ponieważ oba są pływowo połączone ze sobą. Południk zerowy Charona jest podobnie zdefiniowany jako długość geograficzna zawsze skierowana bezpośrednio w stronę Plutona.
Zobacz też
- 1-szy południk na wschód – południk 1° na wschód od Greenwich
- 1-szy południk na zachód – południk 1° na zachód od Greenwich
- 180-ty południk – południk 180° na wschód lub zachód od południka zerowego, z którym tworzy wielkie koło
- Wyspa Null – znacznik kartograficzny (tylko) na 0°N, 0°E
Uwagi
Cytaty
Prace cytowane
- Burgess, Ebenezer (1860), „Tłumaczenie Surya-Siddhanty”, Journal of the American Oriental Society (e-book), 6 (opublikowany 2013), s. 185
- Dolan, Graham (2013a). „Meridian Greenwich przed kołem tranzytowym Airy” . Południk Greenwich .
- Dolan, Graham (2013b). „WGS84 i południk Greenwich” . Południk Greenwich .
- Hooker, Brian (2006), Mnóstwo południków zerowych , zarchiwizowane z oryginału w dniu 26 września 2018 r. , pobrane 28 czerwca 2019 r.
- Howse, Derek (1997), Czas Greenwich i długość geograficzna , Phillip Wilson, ISBN 978-0-85667-468-6
- Norgate, Jean; Norgate, Martin (2006), południk zerowy , pobrane 13 stycznia 2013 r.
- Formularz nazwy stacji NGS , National Geodetic Survey, 2016 , pobrane 11 grudnia 2016
- Sobel, Dava; Andrewes, William JH (1998), The Illustrated Longitude , Fourth Estate, Londyn