Nuo hyödylliset, kuvitellut viivat

HERÄTKÄÄ!-LEHDEN ENGLANNIN-KIRJEENVAIHTAJALTA

KATSOHAN maailmankarttaa tai karttapalloa. Näetkö siihen piirretyn pysty- ja vaakasuorista viivoista muodostuvan verkon, joka kattaa sen kokonaan? Epäilemättä tunnistat heti keskellä karttaa kulkevan vaakasuoran viivan päiväntasaajaksi. Mutta entä muut viivat? Mitä ne ovat?

Ne ovat niin sanottuja leveys- ja pituuspiirejä. Kartan leveyssuuntaan piirretyt leveys- eli paralleelipiirit liittävät toisiinsa maanpinnan kohdat, jotka ovat samalla etäisyydellä päiväntasaajasta. Pituuspiirit eli meridiaanit on puolestaan piirretty pohjoisesta etelään navalta toiselle. Tämän verran saatat muistaakin koulun maantiedontunnilta. Mutta mihin tätä viivajärjestelmää käytetään? Miten se toimii? Ja miten se on saanut alkunsa?

Sijainnin paikantaminen

Tällaisen eri paikat toisiinsa yhdistävän leveys- ja pituuspiiriverkon avulla mikä tahansa kohta maapallon pinnalla voidaan paikantaa täsmällisesti käyttämällä kahta lukua, joita kutsutaan koordinaateiksi. Esimerkiksi New York on kartalla kohdassa 40°42’ pohjoista leveyttä ja 74°0’ läntistä pituutta, mikä tarkoittaa sitä, että tuo kaupunki sijaitsee 40 astetta 42 minuuttia pohjoiseen päiväntasaajasta ja 74 astetta länteen kansainvälisestä nollameridiaanista eli pituuspiiristä, joka kulkee Greenwich-nimisen Lontoon esikaupungin kautta.a Jos näihin koordinaatteihin lisätään vielä sekunnit, voidaan paikantaa jopa kaupungin rakennukset. Esimerkiksi New Yorkin kaupungintalon koordinaatit ovat 40°42’45” pohjoista leveyttä ja 74°0’23” läntistä pituutta.

Myös etäisyyksiä määritetään suhteessa leveys- ja pituuspiireihin. Esimerkiksi meripeninkulma on pituuspiirin yhden kulmaminuutin suuruinen. Koska navan leveyskoordinaatti on 90 astetta eli 5400 minuuttia (90 x 60 = 5400) päiväntasaajalta, niin yksi meripeninkulma on 1/5400 navan ja päiväntasaajan välisestä matkasta. Näin ollen meripeninkulma on keskimäärin 1853 metriä. (Suomessa ja monissa muissa maissa meripeninkulman pituudeksi on määrätty tasan 1852 metriä.)

Se että mikä tahansa paikka pystytään määrittämään täsmällisesti, on valtava etu varsinkin merenkulkijoille. Jotta sellainen järjestelmä kuitenkin toimisi, siinä täytyy olla tietyt tarkistuspisteet. Päiväntasaaja on looginen valinta peruspiiriksi laskettaessa leveysasteita. Mutta miksi Greenwichin pituuspiiri valittiin nollameridiaaniksi, tarkistuspisteeksi laskettaessa pituusasteita itä–länsi-suunnassa? Miten ihminen oikeastaan keksi ryhtyä piirtämään näitä kuviteltuja viivoja karttaansa?

Viivojen historia

Jo 100-luvulla eaa. käytti kreikkalainen tähtitieteilijä Hipparkhos Nikealainen kuviteltuja viivoja paikantaakseen maanpinnalla sijaitsevia kohtia. Tarkistuspisteeksi hän valitsi Kreikkaan kuuluvan Rodoksen saaren kautta kulkevan linjan, josta hän laski sijainteja itään ja länteen. 100-luvulla elänyttä kreikkalaista tähtitieteilijää Klaudios Ptolemaiosta pidetään yleensä ensimmäisenä, joka kehitti samanlaisen järjestelmän kuin on käytössä nykyään. Hänen leveyspiirinsä kulkivat päiväntasaajan suuntaisesti. Pituuspiirejä hän alkoi laskea linjasta, jolle osui silloisen maailman läntisin kolkka, Onnellisten saaret, kuten Kanariansaaria tuohon aikaan kutsuttiin.

Vasta vuonna 1884 päästiin maailmanlaajuisesti yksimielisyyteen nollameridiaanista, josta laskettaisiin sijainteja itään ja länteen. Tuona vuonna pidettiin Washingtonissa kansainvälinen konferenssi, jossa oli läsnä 41 osanottajaa 25 maasta. Koska nollameridiaanilla oli määrä tehdä tarpeellisia tähtitieteellisiä havaintoja, osanottajat kannattivat linjaa, joka kulkisi jonkin hyvin varustetun observatorion kautta. Ylivoimaisella enemmistöllä he valitsivat linjan, joka kulkee Englannin Greenwichin kautta.

Liikkuminen ja aikavyöhykkeet

Ei ollut sattuma, että nollameridiaani valittiin kulkemaan Greenwichin kautta. Lontoon vilkkaasta satamasta lähteneet merikapteenit olivat 1700-luvulta lähtien huomanneet, että purjehtiessaan Atlantin poikki länteen aurinko saavutti lakipisteen joka päivä myöhemmin. He tiesivät, että koska maapallo pyörähti 360 astetta 24 tunnissa, niin yhden tunnin aikaero edusti 15 pituusastetta Greenwichistä laskettuna. Käyttämällä kronometreja, jotka oli tarkistettu Greenwichin observatorion kellon mukaan, he pystyivät määrittämään sijaintinsa avomerellä yksinkertaisesti laskemalla Greenwichin ajan ja paikallisen ajan eron. Jos he esimerkiksi olivat kohdassa, jossa aurinko saavutti lakipisteen (kello 12.00 paikallista aikaa) kello 15.30 Greenwichin aikaa, yksinkertainen laskutoimitus osoitti heidän sijaintinsa olevan 52,5 astetta (15 x 3,5) Greenwichistä länteen, toisin sanoen Newfoundlandin itärannikon tuntumassa, mikäli he olivat pysyneet samalla leveysasteella.

Ei ollut ongelma eikä mikään pysyä samalla leveysasteella eli purjehtia leveyspiirin suuntaisesti. Vuosisatojen ajan pohjoisen pallonpuoliskon merimiehet olivat huomanneet, että Pohjantähti pysyi käytännössä paikallaan verrattuna muiden tähtien öiseen liikkeeseen. He alkoivat arvioida, kuinka kaukana he olivat pohjoisessa ja etelässä, mittaamalla tuon tähden korkeuden horisontista. Avomerellä he tiesivät purjehtivansa suoraan itään tai länteen niin kauan kuin tuo tähti pysyi samalla korkeudella.

Se että Greenwich valittiin tarkistuspisteeksi, hyödytti Englantia muilla tavoilla. Rautatieliikenteen aloitellessa toimintaansa oli tarpeen vakiinnuttaa yhtenäinen aika koko maahan. Matkustaja sai kokea ikävän yllätyksen, jos hän saapui Exeterin rautatieasemalle astuakseen kello 11.33 lähtevään junaan mutta saikin kuulla, että se oli lähtenyt 14 minuuttia aiemmin. Mikä oli mennyt vikaan? Hän eli Exeterin aikaa mutta rautatielaitos Lontoon aikaa. Greenwichin ajan hyväksyminen koko maassa poisti tuollaiset hankaluudet.

Yhdysvalloissa ongelmat olivat vielä suurempia. Eri rautateillä käytettiin eri aikaa. Sen vuoksi vuonna 1883 järjestettiin rautateiden aikaongelmaa käsittelevä yleinen kokous. Siellä Yhdysvaltojen manner jaettiin neljään aikavyöhykkeeseen, joista jokainen oli leveydeltään suunnilleen 15 astetta, mikä ajassa mitattuna merkitsi yhtä tuntia. Kaikkien saman aikavyöhykkeen kaupunkien oli määrä käyttää samaa aikaa.

Vähitellen jako vyöhykkeisiin alettiin hyväksyä maailmanlaajuisesti. Maapallo jaettiin 24 aikavyöhykkeeseen. Järjestelmän keskus oli nollavyöhyke, joka ulottui 7 1/2 astetta kumpaankin suuntaan Greenwichin meridiaanista. Kun joku matkustaisi itään, hän siirtäisi kelloa tunnilla eteenpäin siirtyessään vyöhykkeeltä toiselle. Länteen matkustaessaan hän siirtäisi kelloaan tunnin verran taaksepäin.

Puolivälissä maapalloa Greenwichistä laskettuna vallitsee kiinnostava tilanne. Siellä kulkevan 180. meridiaanin eri puolilla aikaero on 24 tuntia. Sen vuoksi 180. meridiaanista tuli kansainvälinen päivämäärän raja, johon on tehty vain pieniä, valtioiden rajoja myötäileviä poikkeamia. Ylittäessään tämän rajan länteen matkustaja menettää yhden päivän. Vastaavasti ylittäessään sen itäänpäin hän voittaa yhden päivän.

Edelleen korvaamaton

Takana ovat ajat, jolloin kronometrit tarkistettiin Greenwichissä ja otettiin merelle mukaan pituuspiirin laskemista varten. Nykyaikainen tekniikka on tullut tilalle. Radiomajakat, tutka ja kansainvälinen tietoliikenne tarjoavat täsmällisempää tietoa. Silti sijainnin paikantaminen kartalla riippuu edelleen noista kuvitelluista leveys- ja pituuspiireistä. Saamme olla kiitollisia noista hyvin hyödyllisistä, kuvitelluista viivoista.

[Alaviitteet]

[Tekstiruutu/Kuvat s. 20]

GREENWICHIN KESKIAURINKOAIKA

Vuonna 1675 Englannin kuningas Kaarle II määräsi rakennettavaksi ”pienen tähtitornin” paikkaan, joka nykyään on Lontoon esikaupunkia Greenwichiä, ”jotta saataisiin selvitettyä paikkojen pituusasteet ja siten tarkennettua navigointia ja astronomiaa”. Sinne asennettiin kaksi hiljattain keksittyä ajannäyttäjää, joissa oli neljä metriä pitkä heiluri, jotta maan pyörimisliike olisi voitu laskea tarkasti.

Kuninkaallisen observatorion tiedemiehet huomasivat pian, ettei maan pyöriminen ole isokronista eli samankestoista. Se johtuu siitä, että maan kiertorata auringon ympäri ei ole täysin pyöreä ja että maan akseli on kallellaan. Sen vuoksi aurinkovuorokauden – keskipäivästä seuraavaan keskipäivään kestävän jakson – pituus vaihtelee pitkin vuotta. Greenwichin kellojen avulla voitiin laskemalla määrittää päivän keskimääräinen pituus.

Greenwichin keskiaurinkoajan mukaan keskipäivä on silloin, kun aurinko on lakipisteessä missä tahansa Greenwichin pituuspiirillä eli meridiaanilla (latinaksi meridianus ’keskipäivän’). Tuon latinankielisen sanan mukaan alettiin englanninkielisissä maissa ajasta ennen keskipäivää käyttää sanontaa ante meridiem (a.m.) eli ennen puolta päivää; keskipäivän jälkeinen aika merkittiin post meridiem (p.m.).

[Kuvat]

Yllä: Greenwichin Kuninkaallinen observatorio. Oikealla: mukulakivistä pihaa pitkin kulkeva nollameridiaani

[Kartta s. 18]

(Ks. painettu julkaisu)

MAAPALLON AIKAVYÖHYKKEET

-11 4:00

-10 5:00

-9 6:00

-8 7:00

-7 8:00

-6 9:00

-5 10:00

-4 11:00

-3 12:00

-2 1:00

-1 2:00

0 3:00

+1 4:00

+2 5:00

+3 6:00

+4 7:00

+5 8:00

+6 9:00

+7 10:00

+8 11:00

+9 12:00

+10 1:00

+11 2:00

+12 3:00