В географии и геодезии меридиан — это геометрическое место , соединяющее точки одинаковой долготы , которая представляет собой угол (в градусах или других единицах ) к востоку или западу от заданного нулевого меридиана (в настоящее время — опорного меридиана IERS ). [1] Другими словами, это линия долготы . Положение точки вдоль меридиана задается этой долготой и ее широтой , измеренной в угловых градусах к северу или югу от экватора . В проекции Меркатора или проекции Галла-Петерса каждый меридиан перпендикулярен всем кругам широты . Меридиан — это половина большого круга на поверхности Земли. Длина меридиана на современной эллипсоидной модели Земли ( WGS 84 ) оценивается в 20 003,93 км (12 429,87 миль). [2]
Первый нулевой меридиан был установлен Эратосфеном в 200 году до нашей эры. Этот нулевой меридиан использовался для измерения Земли, но имел много проблем из-за отсутствия измерения широты. [1] Много лет спустя, около 19-го века, все еще существовали опасения по поводу нулевого меридиана. Несколько местоположений для географического меридиана означали, что существовала непоследовательность, поскольку у каждой страны были свои собственные указания относительно того, где находился нулевой меридиан.
Термин меридиан происходит от латинского meridies , что означает «полдень»; подсолнечная точка проходит через данный меридиан в солнечный полдень , на полпути между временем восхода и захода Солнца на этом меридиане. [3] Аналогично, Солнце пересекает небесный меридиан в одно и то же время. Та же латинская основа дает начало терминам am (ante meridiem) и pm (post meridiem), используемым для устранения неоднозначности часов дня при использовании 12-часового формата времени .
Из-за роста международной экономики возникла потребность в установлении международного нулевого меридиана, чтобы облегчить путешествия по всему миру, что, в свою очередь, способствовало бы развитию международной торговли между странами. В результате в 1884 году в Вашингтоне, округ Колумбия, состоялась конференция. На международной конференции по меридианам присутствовали двадцать шесть стран , чтобы проголосовать за международный нулевой меридиан. В конечном итоге результат был следующим: будет только один нулевой меридиан, нулевой меридиан должен был пересечься и пройти через Гринвич (который был 0°), будет два направления долготы до 180° (восток будет плюсом, а запад — минусом), будут всемирные сутки, и сутки начнутся в среднюю полночь начального меридиана. [4]
Для этого было две основные причины. Первая заключалась в том, что США уже выбрали Гринвич в качестве основы для своей национальной системы часовых поясов. Вторая заключалась в том, что в конце 19 века 72% мировой торговли зависели от морских карт, которые использовали Гринвич в качестве нулевого меридиана. Рекомендация основывалась на аргументе, что обозначение Гринвича как долготы 0º будет выгодно наибольшему числу людей. [5]
К концу XII века существовало два основных места, которые были признаны географическим положением меридиана, Франция и Британия. Эти два места часто конфликтовали, и соглашение было достигнуто только после проведения Международной конференции по меридиану, на которой Гринвич был признан местом 0°. [6]
Меридиан через Гринвич (внутри Гринвичского парка) , Англия, называемый нулевым меридианом , был установлен на нуле градусов долготы, в то время как другие меридианы определялись углом в центре Земли между тем местом, где он и нулевой меридиан пересекают экватор. Поскольку в окружности 360 градусов , меридиан на противоположной стороне Земли от Гринвича, антимеридиан, образует другую половину окружности с меридианом, проходящим через Гринвич, и находится на долготе 180° вблизи международной линии перемены дат (с отклонениями суши и островов по причинам границ). Меридианы от Гринвича (0°) на запад до антимеридиана (180°) определяют Западное полушарие , а меридианы от Гринвича (0°) на восток до антимеридиана (180°) определяют Восточное полушарие . [7] [ ненадежный источник? ] На большинстве карт показаны линии долготы.
Положение нулевого меридиана менялось несколько раз на протяжении истории, в основном из-за строительства транзитной обсерватории по соседству с предыдущей (для поддержания обслуживания судоходства). Такие изменения не имели существенного практического эффекта. Исторически средняя ошибка в определении долготы была намного больше, чем изменение положения. Принятие Всемирной геодезической системы 84 " (WGS84) в качестве системы позиционирования сместило геодезический нулевой меридиан на 102,478 метра к востоку от его последнего астрономического положения (измеренного в Гринвиче). [8] [9] Положение текущего геодезического нулевого меридиана вообще не идентифицируется каким-либо знаком или отметкой в Гринвиче (как было в более старом астрономическом положении), но может быть определено с помощью приемника GPS.
В интересах стран было согласиться на один стандартный меридиан, чтобы принести пользу их быстрорастущей экономике и производству. Неорганизованная система, которая у них была раньше, была недостаточна для их растущей мобильности. До GWT у автобусных перевозок в Англии было неустойчивое время. [ необходимо разъяснение ] Соединенные Штаты и Канада также совершенствовали свою железнодорожную систему и также нуждались в стандартном времени. Со стандартным меридианом дилижансы и поезда могли быть более эффективными. [10] Спор о том, какой меридиан более научен, был отложен, чтобы найти наиболее удобный по практическим причинам. Они также смогли согласиться, что всеобщие сутки будут средними солнечными сутками. Они согласились, что дни будут начинаться в полночь, и всеобщие сутки не повлияют на использование местного времени. В «Труды Королевского общества Канады» был представлен отчет от 10 мая 1894 года; об «Унификации астрономических, гражданских и морских суток»; в котором говорилось, что:
Магнитный меридиан — это эквивалентная воображаемая линия, соединяющая магнитный южный и северный полюса , и может быть принята за горизонтальную составляющую магнитных силовых линий вдоль поверхности Земли. [11] Следовательно, стрелка компаса будет параллельна магнитному меридиану. Однако стрелка компаса не будет устойчивой в магнитном меридиане, поскольку долгота с востока на запад является полной геодезической . [12] Угол между магнитным и истинным меридианом — это магнитное склонение , которое имеет значение для навигации с помощью компаса. [13] Навигаторы могли использовать азимут (горизонтальный угол или направление компасного пеленга) [14] восходящего и заходящего Солнца для измерения магнитного отклонения (разницы между магнитным и истинным севером). [15]
Истинный меридиан — это хорда, которая идет от одного полюса к другому, проходя через наблюдателя, и противопоставляется магнитному меридиану, который проходит через магнитные полюса и наблюдателя. Истинный меридиан можно найти путем тщательных астрономических наблюдений, а магнитный меридиан просто параллелен стрелке компаса. Арифметическая разница между истинным и магнитным меридианом называется магнитным склонением , которое важно для калибровки компасов. [16]
Генри Д. Торо классифицировал этот истинный меридиан в сравнении с магнитным меридианом, чтобы иметь более качественную, интуитивную и абстрактную функцию. Он использовал истинный меридиан, поскольку его компас отклонялся на несколько градусов. Были некоторые вариации. Когда он отмечал линию визирования для истинного меридиана от дома своей семьи до депо, он мог проверить склонение своего компаса до и после съемки в течение дня. Он записывал это отклонение. [17]
Прохождение меридиана — это момент, когда небесный объект проходит меридиан долготы наблюдателя. В этой точке небесный объект находится в своей самой высокой точке. Когда Солнце проходит дважды высоту, восходя и заходя, можно усреднить, чтобы получить время прохождения меридиана. Навигаторы использовали склонение Солнца и высоту Солнца при прохождении местного меридиана, чтобы вычислить свою широту с помощью формулы. [18]
Широта = (90° – высота в полдень + склонение)
Склонение главных звезд — это их углы к северу и югу от небесного экватора. [19] Прохождение меридиана не произойдет точно в 12 часов из-за эксцентриситета земной орбиты (см. Уравнение времени ).
Стандартный меридиан — это меридиан, используемый для определения стандартного времени . [20] Например, 30-й меридиан восточной долготы ( UTC+02:00 ) является стандартным меридианом для восточноевропейского времени . С момента принятия часовых поясов — в отличие от местного среднего времени или солнечного времени — в конце 19-го и начале 20-го века большинство стран приняли стандартное время одного из 24 меридианов, ближайших к их географическому положению, как было решено Международной конференцией по меридианам в 1884 году. [21] [22] [23] Хотя некоторые часовые пояса смещены на дополнительные 30 или 45 минут, например, на островах Чатем , в Южной Австралии и Непале . [24]
Многие из этих инструментов полагаются на способность измерять долготу и широту Земли. Эти инструменты также обычно были подвержены влиянию локальной гравитации, что хорошо сочеталось с существующими технологиями, такими как магнитный меридиан. [9]
Стандартные меридианы … Они находятся на расстоянии 15° друг от друга. Фокальное время на любом из них, таким образом, отличается ровно на один час от местного времени на любом из двух других, между которыми он расположен. Каждый стандартный меридиан является средней линией пояса, простирающегося на 15° в ширину.
Предполагается, что местное время в любой точке на поверхности земного шара будет, как правило, регулироваться стандартным меридианом, ближайшим или наиболее удобным к такой точке по долготе.
