Nollameridiaani
Nollameridiaani eli nollapituuspiiri on pituuspiiri, jonka pituusaste on määritelty nollaksi (0°). Nollameridiaani ja sille vastakkainen, 180°:n meridiaani yhdessä muodostavat maapallon yhden isoympyrän.
Nollaleveyspiiri eli päiväntasaaja on määräytynyt maapallon pyörimisakselin suunnan perusteella. Sitä vastoin nollapituuspiiri on periaatteessa mielivaltaisesti valittavissa, ja useita eri pituuspiirejä on eri maissa ja eri aikoina käytetty nollapituuspiireinä. Vuonna 1884 tehdyn kansainvälisen sopimuksen mukaisesti sellaisena käytetään nykyisin Greenwichin pituuspiiriä.[1]
Nollameridiaani ja sille vastakkainen meridiaani jakavat maapallon läntiseen ja itäiseen pallonpuoliskoon.
Historia
Pituuspiirin käsitteen kehittivät kreikkalainen Eratosthenes (noin 276–195 eaa.) Aleksandriassa ja Hipparkhos (noin 190–120 eaa.) Rhodoksella, ja myöhemmin maantieteilijä Strabon määritti sen monille kaupungeille. Kuitenkin vasta Klaudios Ptolemaios (90–168 jaa.) ensimmäisenä käytti pituuspiirejä johdonmukaisesti teoksessaan Geografia olevassa maailmankartassa.
Ptolemaios käytti lähtökohtana Atlantissa sijaitseviksi oletettuja "Onnellisten saaria", joiden yleensä on tulkittu tarkoittavan Kanariansaaria (13–18° länteen Greenwichistä), joskin hänen kartallaan ne ovat lähempänä Kap Verden saarten todellista sijaintia (22–25° länteen Greenwichistä). Täten hänen nollapituuspiirinsä on mukavasti Afrikan läntisimmänkin kohdan (17,5° W) länsipuolella, minkä vuoksi kartassa esiintyy vain itäisiä pituuspiirejä; negatiivisia lukujahan ei tuohon aikaan vielä käytetty. Hänen nollapituuspiirinsä on suunnilleen 18° 40′ länteen Winchesteristä ja noin 20° länteen Greenwichistä.[2] Siihen aikaan pituuspiirit määritettiin pääasiassa sen mukaan, mihin aikaan päivästä kuunpimennykset havaittiin eri seuduilla.
Ptolemaioksen Geografia painettiin ensimmäisen kerran karttoineen Bolognassa vuonna 1477, ja monet varhaiset karttapallot vielä seuraavalla vuosisadalla laadittiin sen avulla. Mutta edelleen toivottiin, että olisi olemassa jokin "luonnollinen" peruste nollapituuspiirin valinnalle. Kristoffer Kolumbus ilmoitti vuonna 1493, että kompassi osoitti tarkalleen pohjoiseen jossakin Keski-Atlantilla, ja tätä seikkaa käytettiin hyväksi huomattavassa Tordesillasin sopimuksessa, jolla ratkaistiin Espanjan ja Portugalin kiistat vastikään löydetyistä maista. Sopimuksen mukainen rajalinja oli itse asiassa 370 peninkulmaa länteen Kap Verdestä. Tämän osoittaa Diogo Ribeiron kartta vuodelta 1529. São Miguelin saarta Azoreilla käytti samasta syystä lähtökohtana vielä Christopher Saxton vuonna 1594, vaikka silloin jo tiedettiin, ettei kompassin nollapoikkeaman linja kulkenut suoraan mitään pituuspiiriä pitkin.[3]
Vuonna 1541 Mercator laati kuuluisan 41 cm:n läpimittaisen karttapallonsa ja sijoitti nollameridiaanin kulkemaan tarkalleen Kanariansaarten Fuerteventuran kautta (14° 1′ W). Hänen myöhemmissä kartoissaan nollakohtana olivat Azorit Maan magneettikenttää koskeneen hypoteesin mukaisesti. Mutta kun Abraham Ortelius laati ensimmäisen nykyaikaisen kartastonsa vuonna 1570, lähtökohtana alettiin käyttää muitakin saaria kuten Kap Verdeä. Hänen kartastossaan pituuspiirit laskettiin 0°:sta 360°:een, ei läntisestä 180°:stä itäiseen 180°:een kuten nykyisin on tapana. Samoin menettelivät merenkulkijat pitkälle 1700-luvulle saakka. Esimerkiksi Jacob Roggeveen ilmoitti vuonna 1722 lokikirjassaan Pääsiäissaaren sijaitsevan pituuspiirillä 268° 45′ (Fuertaventurasta laskettuna).[4]Vuonna 1634 Ranskan pääministeri, kardinaali Richelieu määräsi Kanariansaarten läntisimmän kohdan, Ferron (nyk. El Hierro, 19° 55′ länteen Pariisista), viralliseksi nollapituuspiiriksi.[1] Kuitenkin maantieteilijä Delisle päätti pyöristää tämän tasan 20°:ksi, jolloin lähtökohtana itse asiassa oli Pariisin pituuspiiri, vaikka se olikin merkitty lukemalla 20° eikä 0°.[5]
1700-luvun alussa kysymys pituusasteen tarkemmasta määrittämisestä merellä sai osakseen suurta huomiota, mikä johti siihen, että John Harrison keksi merenkulkijoiden käyttämän, riittävän tarkan kronometrin.[6] Mutta varsinaisesti vasta tarkemmat tähtikartat, joita vuosina 1680–1719 laati Britannian kuninkaallinen tähtitieteilijä John Flamsteed ja myöhemmin hänen seuraajansa Edmund Halley, tekivät merenkulkijoille mahdolliseksi määrittää pituuspiiri tarkemmin kuun sijainnin perusteella Thomas Godfreyn ja John Hadleyn keksimän oktantin avulla.[7] Vuosien 1765 ja 1811 välillä Nevil Maskelyne julkaisi 49 laitosta Nautical Almanac-teoksesta, ja ne oli laskettu Greenwichin kuninkaallisen tähtitornin pituuspiirin mukaan. Onkin sanottu, että Maskelynen taulukot eivät ainoastaan tehneet kuuhun perustuvaa paikanmääristyä mahdolliseksi, vaan ne myös tekivät Greenwichin meridiaanista yleismaailmallisesti käytetyn nollameridiaanin. Jopa Nautical Almanacin ranskankielisissä käännöksissä käytettiin Maskelynen laskelmia Greenwichistä luettuna siitä huolimatta, että kaikki muut taulukot teoksessa Connaissance des Temps perustuivat Pariisin meridiaaniin.[8]
Myös Suomessa käytettiin Ferroa nollapituuspiirinä vielä 1800-luvun lopulla. Niinpä Suomen Valtiokalenterissa ilmoitettiin Helsingin tähtitornin sijaitsevan 42° 37,5′ itään Ferrosta ja samalla 5° 21,9′ länteen Pulkovan observatoriosta.[1]
Vuonna 1884 Washingtonissa pidetyssä kansainvälisessä meridiaanikonferenssissa 22 maata äänesti sen puolesta, että Greenwichin meridiaani valittiin kansainväliseksi nollameridiaaniksi. Ranskalaiset ehdottivat "neutraalia" linjaa mainiten mahdollisina esimerkkeinä Azorit ja Beringin salmen, mutta luopuivat yrityksestä ja käyttivät Pariisin meridiaania vuoteen 1911 saakka.
Eri aikoina käytettyjä tai ehdotettuja nollapituuspiirejä
| Paikkakunta | GPS:llä mitattu pituus | Meridiaanin nimi | Huomautus |
|---|---|---|---|
| Beringin salmi | 168° 30′ W | Beringin salmea ehdotti Pierre Janssen vuonna 1884 kansainvälisessä meridiaanikonferenssissa mahdolliseksi "neutraaliksi nollameridiaaniksi".[9] Tarkemmat Urion Argadorin ehdottamat nollameridiaanit vaihtelivat välillä 168° 15′ – 168° 45′.[10] Sille vastakkainen pituuspiiri 11° 30' E on lähellä Firenzen pituuspiiriä 11° 15′ E, jota käytetään Petersin maailmankartassa. | |
| Washington, D.C. | 77° 03′ 56.07″ W (1897), 77° 04′ 02.24″ W (NAD 27) tai 77° 04′ 01.16″ W (NAD 83) | New Naval Observatory Meridian | |
| Washington, D.C. | 77° 02′ 48.0″ W, 77° 03′ 02.3″ W 77° 03′ 06.119″ W tai 77° 03′ 06.276″ W (molemmat oletettavasti NAD 27). NAD27:ssä jälkimmäinen olisi 77° 03′ 05.194″ W (NAD 83) | Old Naval Observatory Meridian | |
| Washington, D.C. | 77° 02' 11.56258″ W (NAD 83), 77° 02′ 11.55880″ W (NAD 83), 77° 02′ 11.57375″ W (NAD 83) | White House Meridian | |
| Washington, D.C. | 77° 00′ 32.6″ W (NAD 83) | Capitol meridian | |
| Philadelphia, Pennsylvania | 75° 10′ 12″ W | ||
| Rio de Janeiro | 43° 10′ 19″ W | [11] | |
| Onnellisten saaret / Azorit | ~ 25° 40′ 32″ W | Käytettiin keskiajalle saakka; sitä ehdotti Pierre Janssen vuonna 1884 yhdeksi "neutraaliksi nollameridiaaniksi"[12] | |
| El Hierro (Ferro), Kanariansaaret | 18° 03′ W, määritelty myöhemmin pituuspiiriksi 17° 39′ 46″? W | Ferron meridiaani | Käytetty Ptolemaioksen teoksessa Geographia. Määriteltiin myöhemmin pituuspiiriksi, joka oli tasan 20° länteen Pariisista. |
| Greenwich | 0° 00′ 05.3101″ W | Greenwichin meridiaani | Airyn meridiaani[13] |
| Greenwich | 0° 00′ 05.33″ W | United Kingdom Ordnance Survey Zero Meridian | Bradleyn meridiaani[13] |
| Greenwich | 0° 00′ 00.00″ W | IERSin referenssimeridiaani | |
| Pariisi | 2° 20′ 14.025″ E | Pariisin meridiaani | |
| Firenze | 11° 15′ E | Firenzen meridiaani | Käytössä Petersin maailmankartassa. Vastakkainen meridiaani kulkee Beringin salmen kautta. |
| Rooma | 12° 27′ 08.4″ E | Monte Marion meridiaani | |
| Kööpenhamina | 12° 34′ 32.25″ E | Rundetårn[14] | |
| Napoli | 14° 15′ E | [12] | |
| Aleksandria | 29° 53′ E | [15] | |
| Pietari | 30° 19′ 42.09″ E | Pulkovan meridiaani | |
| Kheopsin pyramidi | 31° 08′ 03.69″ E | 1884 [16] | |
| Mekka | 39° 49′ 34″ E | [17] | |
| Ujjain | 75° 47′ E | Käytetty 300-luvulta lähtien intialaisessa tähtitieteessä ja kalentereissa.[18] | |
| Kioto | 135° 74′ E | Käytetty japanilaisissa kartoissa 1779–1871. Tarkkaa sijaintia ei tiedetä, mutta "Kairekisyo" on Nishigekkoutyou-kylä Kiotossa, silloisessa pääkaupungissa. | |
| ~ 180 | Vastapäätä Greenwichiä, ehdotti Sandford Fleming kansainvälisessä meridiaanikongerenssissa 13.10.1884[12] |
Kansainvälinen nollameridiaani
Lokakuussa 1884 Greenwichin meridiaani valittiin Washingtonissa pidetyssä kansainvälisessä meridiaanikonferenssissa yleismaailmalliseksi nollameridiaaniksi ja samalla kaikkialla maailmassa käytettyjen kelloaikojen lähtökohdaksi.[19]
Nollameridiaanin tarkempi sijainti Greenwichissä
Kauan käytetyn nollameridiaanin, joka perustuu Greenwichin kuninkaallisen tähtitornin (engl. Royal Observatory) sijaintiin, määritteli alun perin George Biddell Airy vuonna 1851.[20] Hän määritteli sen kulkemaan rakentamansa meridiaaniympyrän keskipisteen kautta.[20] Sitä ennen se oli määritelty aikaisempien kaukoputkien sijainnin mukaan, josta ensimmäisen oli hankkinut toinen kuninkaallinen tähtitieteilijä Edmond Halley vuonna 1721. Se oli sijoitettu observatorion äärimmäiseen luoteiskulmaukseen Flamsteed Housen ja Western Summer Housen väliin. Tämä kohta, joka nykyisin on osa Flamsteed Housea, on noin 43 metriä Airyn meridiaaniympyrästä länteen, mikä vastaa noin 0,15 sekunnin aikaeroa.[13]
Juuri Airyn meridiaaniympyrän kautta kulkeva pituuspiiri valittiin periaatteessa kansainväliseksi nollameridiaaniksi vuonna 1884.[21][22]
Kaikki nämä Greenwichin meridiaanit määriteltiin maan päällä tehtyjen tähtitieteellisten havaintojen avulla, jotka tarkistettiin painovoiman suunnan eli luotiviivan avulla. Tämä tähtitieteellinen Greenwichin meridiaani otettiin laskujen lähtökohdaksi ympäri maailman, ensin Kuun sijainnista tehtyjen havaintojen, sitten laivoissa käytettyjen kronometrien, sitten merenalaisisten lennätinkaapelien ja lopulta radiosignaalien avulla.
IERS:in referenssimeridiaani
Tekokuut tekivät mahdolliseksi ottaa lähtökohdaksi Maan massakeskipiste sen pinnan sijasta, sillä kaikki tekokuut kiertävät Maan massakeskipistettä riippumatta pinnan epäsäännöllisyyksistä. Ensimmäisessä satelliittipaikannusjärjestelmässä Transitissa 1960-luvulla valittiin nollameridiaaniksi maakeskinen ellipsoidi NAD27. Se kehitettiin laboratoriossa, joka sijaitsi Washington D.C.:n ja Baltimoren puolivälissä. Koska laboratorion sijainnin pituuspiiriksi haluttiin kokonaisluku mutta pituuspiirit haluttiin muutoin numeroida totuttuun tapaan, tuli järjestelmän nollameridiaani kulkemaan 5,3″ Airyn meridiaaniympyrää idempänä. Greenwichin leveyspirillä tämä vastaa noin 102,5 metrin eroa. Tämän hyväksyi virallisesti Bureau International de l'Heure (BIH) vuonna 1984 ottaessaan käyttöön BTS84:n (BIH Terrestral System), josta myöhemmin tuli WGS84 (World Geodetic System), sekä useissa kansainvälisissä maanpäällisissä vertailujärjestelmissä (ITRF).
Maan tektonisten laattojen liikkeen vuoksi maan päällä kulkeva nollameridiaani on hitaasti siirtynyt länteen päin, nyt jo muutaman senttimetrin lähemmäksi Airyn meridiaaniympyrää, tai Airyn meridiaaniympyrä on siirtynyt saman verran kohti nykyistä virallista nollameridiaania. Satelliittien avulla tuli mahdolliseksi laatia tarkempia ja yksityiskohtaisia maailmankarttoja. Tämän myötä on tullut tarpeelliseksi ottaa käyttöön referenssimeridiaani, joka kulkee mahdollisimman lähellä Greenwichiä mutta jossa on otettu huomioon myös mannerlaattojen liikkeen vaikutus ja Maan pyörimisliikkeen vaihtelut.[23] Tämän tuloksena on määritelty IERS:in kansainvälinen perusmeridiaani. Sitä käyttää nollameridiaanina (0°) Kansainvälisen maan pyörimis- ja vertailujärjestelmäpalvelu( International Earth Rotation and Reference System Service), joka määrittelee yhteydenpituuspiirin ja ajan välillä. Satelliittien ja avaruudessa olevien radiolähteiden kuten kvasaarien avulla on todettu, että Airyn meridiaaniympyrä siirtyy koilliseen noin 2,5 senttimetriä vuodessa tämän maakeskeisen koordinaattijärjestelmän suhteen. Noin vuonna 1999 kansainvälinen referenssimeridiaani (IRM) kulki 5,31 kulmasekuntia tai 102,4 metriä Greenwichin observatoriossa olevan Airyn meridiaaniympyrän itäpuolitse.[24][25][26] Tähän referenssimeridiaaniin perustuu myös GPS-paikannusjärjestelmä.[24][25][26]
Nollameridiaani ja aikavyöhykkeet
Nollameridiaaniin liittyvät läheisesti myös maapallon aikavyöhykkeet. Useiden vuosikymmenien ajan maapallon aikajärjestelmä perustui Greenwichin nollameridiaanin keskiaurinkoaikaan (GMT). Useimmissa maissa virallinen aika oli täysiä tunteja edellä Greenwichin ajasta tai siitä jäljessä.[27]
Koska maapallon pyörimisliike kuitenkaan ei ole aivan tasaista, on sekunti nyttemmin määritelty uudelleen, cesiumatomin erään spektriviivan taajuuden perusteella. Tähän perustuu myös nykisin käytössä oleva aikajärjestelmä, UTC. Siinä sekunnin määritelmä ei enää perustu maapallon pyörimisliikkeeseen, mutta viralliseen aikaan lisätään tarvittaessa karkaussekunti, jonka avulla UTC saadaan jatkuvasti pysymään mahdollisimman lähellä nollameridiaanin keskiaurinkoaikaa.[28] Täten UTC on käytännössä kutakuinkin sama kuin GMT. Useimmissa maissa virallinen aika on nykyisin täysiä tunteja edellä UTC:tä tai siitä jäljessä.
Päivämääräraja kulkee pääasiassa pituuspiiriä 180° pitkin, mutta poikkeaa siitä muutaman pituusasteen verran eräiden saaristojen sekä Beringin salmen kohdalla.
Nollameridiaanilla olevat maat ja meret
Maapallon nollameridiaani kulkee seuraavien maiden ja merten kautta:
Koordinaatit
(suunnilleen)Maa, alue tai meri Huomautus , 0°0′E Pohjoinen jäämeri , 0°0′E Grönlanninmeri , 0°0′E Norjanmeri , 0°0′E Pohjanmeri , 0°0′E 
Yhdistynyt kuningaskuntaTunstallista Pohjanmeren rannalla Peacehaveniin Kanaalin rannalla , 0°0′E Englannin kanaali , 0°0′E 
RanskaVillers-sur-Merstä Kanaalin rannalla Gavarnieen Pyreneillä , 0°0′E 
EspanjaCilindro de Marborésta Pyreneillä Castellón de la Planaan Välimeren rannalla , 0°0′E Välimeri Valencian lahti , 0°0′E EspanjaEl Vergeristä Calpeen , 0°0′E Välimeri , 0°0′E 
AlgeriaStidiasta Välimeren rannalla lähelle Bordj Morkhtaria Malin rajalla , 0°0′E 
Mali, 0°0′E 
Burkina Faso, 0°0′E 
TogoNoin 600 m , 0°0′E 
GhanaNoin 16 km , 0°0′E TogoNoin 39 km , 0°0′E GhanaTogon ja Ghanan rajalta läheltä Bunkpurugua Temaan Atlantin rannalla , 0°0′E Atlantin valtameri , 0°0′E Eteläinen jäämeri , 0°0′E Etelämanner 
Norjan vaatima Kuningatar Maudin maa
Nollameridiaanit muilla taivaankappaleilla
Kuten Maassa, on nollameridiaani muillakin taivaankappaleilla mielivaltaisesti valittavissa. Usein sellaisena käytetään helposti tunnistettavaa kohdetta kuten kraatteria, toisinaan se määritellään johonkin muuhun taivaankappaleeseen tai magneettikenttään perustuen. Eri taivaankappaleilla käytetään seuraavia nollameridiaaneja:
- Kuun nollameridiaani kulkee sen Maahan näkyvän puoliskon keskipisteen kautta ja myös läheltä Bruce-kraatteria.
- Marsin nollameridiaani kulkee Airy-0-kraatterin kautta
- Venuksen nollameridiaani kulkee Ariadne-kraatterin keskellä olevan huipun kautta.
- Auringossa käytetään kahta heliografista koordinaattijärjestelmää. Carringtonin järjestelmässä nollameridiaani kulkee Auringon sen puoliskon keskipisteen kautta, joka näkyi maahan 9. marraskuuta 1853, jolloin Richard Christopher Carrington aloitti auringonpilkkujen tutkimisen.[30] Sen ohella käytetään Sonyhurstin heliografista koordinaatistoa.
- Jupiterille käytetään useita koordinaatistoja, koska siitä näkyy maahan vain sen pilvipeitteen yläreuna, joka kiertää planeetan akselin ympäri eri nopeudella planeetan eri leveysasteilla.[31] Ei tiedetä, onko Jupiterilla lainkaan kiinteää pintaa, joka mahdollistaisi enemmän Maassa käytettävää muistuttavan koordinaattijärjestelmän. Scientific Astronomer käyttää System II -koordinaatistoa, joka perustuu kaasukehän keskimääräiseen pyörimisliikkeeseen pohjoisella ja eteläisellä päiväntasaajavyöhykkeellä. System III perustuu Jupiterin magneettikenttään.
- Titan kääntää aina saman puolensa kohti Saturnusta kuin Maan Kuu kohti Maata, minkä vuoksi nollameridiaanina käytetään planeettaa kohti kääntyneen puoliskon keskipisteen kautta kulkevaa meridiaania.
Lähteet
- Dava Sobel, William J. H. Andrewes: The Illustrated Longitude. Lontoo: Fourth Estate, 1998.
Viitteet
Aiheesta muualla
Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Nollameridiaani Wikimedia Commonsissa
