ما هو خط الطول؟

خطوط الطول هي نقاط اتجاه جغرافية تحدد مدى شرق أو غرب موقع ما على الأرض. يتم قياس النقاط بالدرجات ويرمز إليها بالحرف اليوناني λ (يتم تهجئة lambda). أيضا ، هناك خطوط خاصة تمر عبر القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي تربط نقاط على نفس خطوط الطول. هذه الخطوط تسمى خطوط الطول. ويشار إلى خط الطول الأكثر خاصة باسم رئيس ميريديان. يمتد خط الطول هذا عبر غرينتش في إنجلترا. انها تحمل موقف خط الطول درجة الصفر (0 °). من أجل تحديد خط الطول للأماكن الأخرى على الأرض ، يتم قياس الأماكن بالزاوية الشرقية أو الغربية بالنسبة إلى خط الطول الرئيسي. يبدأ من 0 درجة على الجانب الشرقي إلى +180 ومن الغرب ، ترتفع الزاوية إلى -180. يقاس موقع المكان شمال أو جنوب خط الطول حسب خط العرض. يمكن وصف ذلك بالزاوية بين خط الطول المحلي وخط الاستواء.

من المهم أن نلاحظ أن الأرض ليست كرة مثالية. إذا كان المجال كرويًا مثاليًا ، فسيكون خط الطول في مكان معين مساوياً للزاوية بين المستوى الرأسي بين الشمال والجنوب عبر ذلك المكان وطائرة Prime / Greenwich Meridian. إنه لأمر جيد أن الأرض ليست موحدة ، ووجود الجبال وغيرها من المخالفات على سطح الأرض يجعل من الممكن تحويل الطائرة العمودية على مسافة من المحور. عندما يحدث تقاطع بين طائرة من الشمال إلى الجنوب وخط الطول في Greenwich / prime ، يتم إنشاء زاوية وتشكل هذه الزاوية خط الطول الفلكي الدقيق. يتم تشكيل خطوط الطول التي يتم تحديدها بواسطة الخرائط من خلال الزاوية بين خط الطول الذي يمر عبر غرينتش وطائرة تمر بشكل عمودي من خلال الانحناء الذي تم اختياره كمستوى سطح الأرض. هذا القياس غير دقيق للغاية لأن طائرة غرينتش لا تمر عبر مستوى سطح البحر الفعلي.

الأصل والاكتشاف

ساهم عقول عظيمة في تاريخ خط الطول في مجالات علم الفلك وصنع الخرائط والملاحة على مدار قرون عديدة. كانت هذه المعلومات ولا تزال مهمة. على سبيل المثال ، في التخطيط الآمن للمحيطات ، كانت هناك حاجة ماسة إلى وسيلة لتحديد الطول والعرض. استغرقت عملية العثور على تدابير دقيقة قرون ومساهمة علماء عظيمين جدًا. كانت أقدم الأعمال المسجلة في البحث على خط الطول في القرن الثالث قبل الميلاد من قبل إراستوستينس. تم بناء عمله لاحقًا من قبل هيبارخوس في القرن الثاني قبل الميلاد. كشف القرن الحادي عشر عن عقل كبير باسم البوريني الذي اكتشف أن الأرض تدور حول محورها ، وهو اكتشاف يشكل الأساس للاعتقاد الحديث بمدى ارتباط الطول والعرض.

الحلول الأولية

في السعي لتحقيق العظمة ، كان على الدول الاستثمار في التجارة الخارجية والمستوطنات والبؤر الاستيطانية. لهذا السبب ، فإن الحاجة إلى تحديد موقع سفنهم في البحر باستخدام خط الطول لها أهمية كبيرة. قدمت دول مثل فرنسا وإسبانيا وهولندا جوائز كبيرة من أجل حل مشكلة خط الطول.

كان أحد أقدم الحلول لمشكلة خط الطول يعتمد على الفجوات الزمنية. تضمنت الطريقة البحارة تحديد التوقيت المحلي باستخدام الشمس كنقطة مرجعية مقارنة بالتوقيت المحلي. تحل هذه الطريقة تحدي الساعات الميكانيكية التي لا تعمل في البحر بسبب الرطوبة والحركات في البحر.

بدأ البريطاني تشارلز الثاني المرصد الملكي في عام 1675 لمعرفة خط الطول من أجل مساعدة الملاحين. تم اكتشاف طريقة تسمى طريقة المسافة القمرية ، حيث تم تسجيل موقع دقيق للنجوم ، ثم يمكن استخدام حركة القمر بالنسبة للنجوم لحساب الوقت في غرينتش. كان التحدي في هذه الطريقة هو التنبؤ بحركات القمر وعدم توفر الأدوات الدقيقة للمراقبة.

قانون خط الطول 1714

كان عام 1714 عامًا رائعًا لأبحاث خطوط الطول. عرضت الحكومة البريطانية جائزة بقيمة 20.000 جنيه إسترليني لإيجاد حل لمسألة خط الطول بدرجة تقارب نصف درجة ، أي ما يعادل دقيقتين. كدافع ، تم إنشاء حلين في نفس الوقت. قدم صانع الساعات الذي يحمل الاسم John Harrison أول مساهمة ذات صلة من خلال إنشائه لـ Marine Timekeeper H4. تم تغيير اسم هذه الأداة لاحقًا إلى الكرونومتر البحري. من بين المساهمين الآخرين جون هادلي ، وعلم الفلك الألماني توبياس ماير ، الذي أتقن الفهارس والأدوات الفلكية السابقة ليتم استخدامها في طريقة المسافة القمرية. قدم الفلكي الملكي نيفيل ماسكلين مساهمات ملحوظة من خلال جهوده في نوتيكا تقويم ومجلس الطول. يظل المرصد الملكي نقطة اختبار للباحثين البحريين والمراقبين الفلكيين. ساهمت هذه الجهود بشكل كبير في أن يصبح غرينتش أول رئيس ميريديان

حسابات خط الطول

يُشار إلى خط الطول بقياس زاوي يبدأ من 0 درجة إلى + 180 درجة شرقًا و -180 درجة غربًا. تم استخدام Lambda (used) للإشارة إلى الأماكن التي تقع شرق أو غرب خط الطول الرئيسي. يتم فصل كل درجة من خطوط الطول عن بعضها لمدة 60 دقيقة ويتم تقسيم الدقيقة بدورها إلى 60 ثانية. لأغراض الدقة ، يتم التقاط الثواني بواسطة نقاط عشرية مثل 23 ° 27.5 ′ E. يمكن أيضًا كتابة هذا الموضع على شكل كسر عشري مثل 23.45833 ° E. يمكن أيضًا نقل الجزء الزاوي كـ راديان لاستخدامه في العمليات الحسابية كما جزء موقَّع من π (pi) ، أو جزء غير موقَّع من 2 π. أثناء العمليات الحسابية ، يتم إسقاط لاحقة الغرب / الشرق لاستبدالها بالرمز السلبي (-) غرب خط الطول بينما يتم استخدام العلامة الإيجابية (+) للدلالة على الأماكن الواقعة شرق خط الطول. ثم يتم استخدام تقاطع خط طول معين وخط عرض معين لحساب موضع أي مكان على الأرض.

لتحديد خط الطول للمكان ، يتم حساب الفرق الزمني بين ذلك المكان والوقت العالمي المنسق (UTC). سرعة حركة الشمس عبر السماء = عدد الدرجات في دائرة / عدد الساعات في اليوم = 360 ° ÷ 24 ساعة = 15 ° في الساعة. لذلك ، بالنسبة لشخص 4 ساعات قبل التوقيت العالمي المنسق (UTC) ، يكون هذا الشخص بالقرب من خط الطول 60 درجة (4 ساعات × 15 درجة في الساعة = 60 درجة). من أجل أن تكون دقيقة في هذا الحساب ، يحتاج المرء إلى تثبيت الكرونومتر في التوقيت العالمي المتفق عليه (UTC) ، ويكون قادرًا أيضًا على تحديد التوقيت المحلي للمكان باستخدام المراقبة الفلكية أو الوسائل الشمسية.

التفرد وخط الطول

في الرياضيات ، يمكن تعريف التفرد كنقطة لا يمكن عندها تعريف الكيان الرياضي أو أنه لا يتصرف بطريقة طبيعية معينة لهذه الكيانات ، بينما يتم تعريف الانقطاع على أنه عدم استمرار وظيفة في نقطة ما في مجالها. أثناء إجراء العمليات الحسابية ، من المهم معرفة أن خط الطول هو المفرد عند القطبين ، لذلك قد لا تكون الحسابات دقيقة للغاية في مثل هذه النقاط. تمثل النقطة ± 180 ° خط الطول شكلاً من أشكال التوقف يجب التعامل معه بعناية. للتنبؤ بالأخطاء في الحسابات وتجنبها ، يمكن استبدال خط الطول والعرض بتمثيل الوضع الأفقي أثناء العمليات الحسابية.

تأثير الصفائح التكتونية على خطوط العرض

تتحرك الصفائح التكتونية باستمرار بسرعة تتراوح من 50 إلى 100 ملم في السنة. هذا يعني أن الأماكن المختلفة على الأرض تتحرك دائمًا فيما بينها. هذه الحركات تزيد من المسافات الطولية بين نقطتين في أي مكان معين. على سبيل المثال ، يزيد الفرق بين أوغندا على الطبق الأفريقي والإكوادور على طبق أمريكا الجنوبية بحوالي 0.0014 ثانية قوسية سنويًا. لتقليل التغير في خط الطول أو خط الطول بين المكان على نفس اللوحة ، يمكن استخدام إطار مرجعي حيث يتم تثبيت النقاط / الإحداثيات على لوحة مفردة مثل NAD83 لأمريكا الشمالية.

طول درجة الطول

يعتمد طول الأميال أو أي قياس آخر لدرجة ما بين خطوط الطول فقط على نصف قطر دائرة خط العرض. نظرًا لأن درجات خطوط العرض متوازية ، ستجد أن المسافة بين كل درجة من خطوط العرض ستبقى ثابتة تقريبًا. من ناحية أخرى ، نظرًا لأن درجات خطوط الطول تكون أوسع من خط الاستواء وأقرب عند القطبين ، فإن المسافة بين نقطتين طوليتين تختلف اختلافًا كبيرًا. وتبعد درجة خطوط العرض التقريبية 69 ميلًا ، لكن هذا الرقم يختلف على نطاق من 68.703 ميلًا بالقرب من خط الاستواء إلى حوالي 69.407 بالقرب من القطبين. تم تسجيل درجة من خط الطول لتكون الأعلى في خط الاستواء عند 69.172 ميل عند خط الاستواء. هذا الرقم ينخفض ​​تدريجياً إلى 0 عند القطبين حيث تندمج خطوط الطول في واحد.