Paweł Kowalski
Południk zero Dlaczego
Greenwich?Na wschód od Greenwich", "na zachód od Greenwich" - ta dodatkowa informacja
 przy opisie południków na wewnętrznej ramce mapy dziś jest dla każdego tak oczywista, że wydawałaby się zbędna. Ale do niedawna była ona konieczna dla poinformowania, który z południków przyjęto na danej mapie za początkowy. O ile przy oznaczaniu szerokości geograficznej nie było problemu, od którego równoleżnika rozpocząć liczenie (bo mógł być nim tylko najdłuższy - równik), to przyjęcie południka zerowego było zawsze sprawą czysto umowną.
Problem ten pojawił się już w starożytności wraz z powstaniem pierwszych map w odwzorowaniach kartograficznych. Najbardziej znanym przykładem południka początkowego z tego okresu jest południk Wysp Szczęśliwych (dzisiejsze Wyspy Kanaryjskie). Przyjął go na swojej mapie świata, załączonej do dzieła Geographike hyphegessis, wielki grecki astronom, matematyk i geograf Klaudiusz Ptolemeusz (90-168 r.n.e.). Na Ptolemeuszu kończy się jednak okres rozwoju kartografii i geografii w starożytności. Jak wiadomo, następne
dwanaście wieków w historii Europy to okres
upadku nie tylko tych dwóch nauk. Dopiero na
początku XV w., wraz z przypomnieniem i przetłumaczeniem na język łaciński m.in. dzieła Ptolemeusza, przywrócono naukowe podstawy geografii i kartografii.
Przemiany społeczno-gospodarcze, nowe podróże i odkrycia geograficzne spowodowały gwałtowny rozwój wielu dziedzin nauki. Odkrycia geograficzne przyczyniły się do znacznego rozszerzenia horyzontu geograficznego, stwarzając duże zapotrzebowanie na nowe mapy świata, mórz i oceanów. Spektakularnym przejawem prób sprostania temu zapotrzebowaniu były zwłaszcza wielkie atlasy świata, które zaczęły się ukazywać na zachodzie Europy (głównie w Niderlandach) w drugiej połowie XVI wieku. Najsłynniejsze z nich to holenderskie atlasy: Theatrum Orbis terrarum Abrahama Orteliusa (1570), Speculum Orbis terrarum Gerharda de Jode (1578) i Atlas sive cosmographiae meditationes Gerharda Merkatora oraz nieco późniejszy Atlantis Appendix sive pars altera... (1630) Wilhelma Blaeu'a - wszystkie wielokrotnie wznawiane i wzbogacane nowymi mapami. Bardzo znana była w owym
czasie również oficyna Nicolasa Sansona, założyciela francuskiej szkoły kartograficznej, która wydała ponad 140 map i atlasów. Oprócz tych wielkich oficyn były dziesiątki mniejszych zakładów w całej Europie, wydających mapy świata, Europy, mórz i krajów.
Każdy z tych wydawców, a często także sam autor, chcąc podkreślić własną odrębność, przyjmował na swoich
mapach inny południk zerowy. Dla map świata przyjmowano często za Ptolemeuszem południk Wysp Szczęśliwych, ale wspomniany Merkator stosował przeważnie południk Azorów, Blaeu - Pico de Teide na Teneryfie (Wyspy Kanaryjskie), inni jeszcze - południk Zielonego Przylądka czy jednej z Wysp Zielonego Przylądka.
Chcąc przerwać tę niewygodną dla użytkowników map dowolność, Ludwik XIII, na wniosek kardynała Richelieu wydał w 1634 roku edykt królewski, w którym nakazywał francuskim wydawcom przyjąć za zerowy południk przechodzący przez zachodni brzeg wyspy Ferro, najdalej na zachód wysuniętej w archipelagu Wysp Kanaryjskich. Niestety, nie tylko
 leżała ona daleko od obserwatoriów astronomicznych, lecz nadto w celu przeprowadzenia pomiarów trzeba było odbywać
podróże morskie. Wobec tych trudności w 1720 roku francuski kartograf Guillame Delisle zdefiniował południk Ferro jako odległy dokładnie 0 20° długości geograficznej na zachód od Paryskiego Obserwatorium Gwiezdnego.
Dlaczego jednak południk Greenwich, a nie właśnie paryski lub jakikolwiek inny, został uznany 110 lat temu za początkowy? Odpowiedź na to pytanie da skrótowy zarys historii pomiarów długości geograficznej i roli Królewskiego Obserwatorium Greenwich w nawigacji morskiej.
Greenwich - obserwatorium astronomiczne w dzielnicy Londynu założone w 1675 roku
Dziesięć lat temu, z okazji 100 rocznicy ustanowienia południka Greenwich południkiem zerowym, poczta brytyjska wprowadziła serię okolicznościowych znaczków. Pierwszy, o nominale 16 pensów, przedstawia symboliczny południk zerowy na tle Ziemi widzianej
z kosmosu, drugi (201/2 pensa)
- na tle XIX-wiecznej mapy morskiej, trzeci (28 pensów) na tle widoku Obserwatorium Królewskiego. Czwarty znaczek (31 pensów) pokazuje plan koła południkowego Airy'ego z przebiegającym przez teleskop południkiem zerowym
W XVII wieku powstały w Europie
pierwsze stałe obserwatoria astronomiczne: w Kopenhadze (w 1637 r.), w Gdańsku (1641), w Paryżu (1667-1671), w Lund w południowej Szwecji (1670), wreszcie w Greenwich pod Londynem (1676). Od astronomii oczekiwano rozwiązania problemu dokładnego wyznaczania długości geograficznej w czasie podróży morskich.
Na lądzie, w obserwatoriach astronomicznych, długość astronomiczną obliczano na podstawie różnicy czasu charakterystycznych momentów zaćmień Księżyca, rejestrowanych jednocześnie przez wszystkie obserwatoria w Europie, oraz momentów zaćmień czterech największych księżyców Jowisza. Znacznie mniej dokładna, a ponadto wymagająca skomplikowanych obliczeń była opracowana przez Apiana w 1524 roku metoda kątowych odległości Księżyca od jasnych gwiazd lub zakrycia gwiazd przez Księżyc. Były to jednak metody zbyt skomplikowane dla żeglarzy i nie nadawały się do stosowania w czasie podróży morskich.
W 1598 roku Król Hiszpanii Filip II wyznaczył dużą nagrodę za opracowanie metody wyznaczania długości geograficznej dla potrzeb żeglarzy. Jednak konkurs nie został rozstrzygnięty. Próbę ponowił w 1714 roku Parlament angielski ogłaszając nagrodę (The Longitude Act, 1714) za podanie skutecznej metody określania długości geograficznej na morzu. Nagroda ta miała wynosić 10, 15 lub 20 tysięcy funtów szterlingów w zależności od tego, czy dokładność wyznaczenia wynosić będzie 1°, 40' czy 30". Wypłacenie całej sumy obwarowano klauzulą, że metoda musi znaleźć zastosowanie na statkach kursujących między Wyspami Brytyjskimi a Indiami Zachodnimi, jak nazywano wówczas Amerykę, z zachowaniem wymaganej dokładności pomiaru. Specjalna komisja Board of Longitude miała orzekać, czy metody spełniają wymagania konkursowe.
Najprostszym i najpewniejszym sposobem obliczenia długości geograficznej byłoby porównanie tzw. czasu miejscowego, ustalonego np. z przeliczeń astronomicznych z wyznaczonej wysokości Słońca i czasu odczytanego na zegarze nastawionym wg wskazań zegara na południku początkowym. Przeszkodą był jednak brak zegara o określonej dokładności, przystosowanego do pracy na statku.
W 23 lata po ogłoszeniu konkursu John Harrison, 42-letni zegarmistrz-samouk, przedstawił Komisji Parlamentu swój pierwszy model chronometru*. Dopiero jednak w 1764 roku czwarty model Harrisona spełniał wymagania konkursowe i w podróży na trasie Portsmouth - Barbados chronometr omylił się zaledwie o 34 sekundy, co odpowiadało błędowi 9' łuku po upływie 7 tygodni żeglugi. Problem wyznaczania długości geograficznej został zatem rozwiązany. Parlament przyznał Harrisonowi kwotę 10 tysięcy funtów; drugą połowę zatrzymał w depozycie aż do czasu przeprowadzenia prób z dalszymi egzemplarzami - kopiami sprawdzonego chronometru. Jeden z egzemplarzy zabrał ze sobą James Cook w drugą i trzecią wyprawę na Ocean Spokojny, dzięki czemu znacznie wzrosła dokładność sporządzanych map nie poznanej dotąd części kuli ziemskiej. W 10 lat później wypłacono 81-letniemu Harrisonowi drugą połowę nagrody.
W tym samym czasie komisja parlamentarna wypłaciła nagrodę w wysokości 3000 funtów spadkobiercom astronoma Johanna Tobiasa Mayera z Getyngi za sporządzenie tablic astronomicznych. W 1752 roku opublikował on tablice umożliwiające określanie długości geograficznej na podstawie ruchu Księżyca. Zostały one porównane z tablicami i katalogiem gwiazd Bradleya oraz sprawdzone praktycznie w podróży morskiej w 1761 roku na Wyspę Świętej Heleny. Po tej podróży opublikowano pierwsze wydanie Nautical almanac (tablice nawigacyjne) za rok 1767. W tablicach tych wszystkie niezbędne dla żeglugi dane astronomiczne odniesione były do południka Greenwich. Odtąd ukazują się one corocznie po czasy współczesne, przyczyniając się do ugruntowania znacznej już roli tego obserwatorium dla żeglugi, tym bardziej że od 1750 roku wszystkie angielskie mapy morskie miały południk zerowy Greenwich (przedtem południk Londynu, poprowadzony przez kopułę Katedry Świętego Pawła).
W 1833 roku zainstalowano na dachu budynku obserwatorium pierwszy oficjalny sygnał czasu: Greenwich-time-hall. Sygnał ten - od tamtego roku wysyłany dokładnie o 13.00 - służył do regulacji chronometrów na statkach.
W 1851 roku Sir George Airy, astronom królewski w latach 1835-1881, zbudował nowe przyrządy i zainstalował je w nowym pomieszczeniu, 19 stóp (prawie 6 m) na wschód od południka wyznaczonego przez Jamesa Bradleya. Teleskop nowego koła południkowego zdefiniował południk na nowo: centrum leży na 51°28'38,2" szerokości geograficznej północnej i 0° długości geograficznej. Koło południkowe (Airy's Transit Circle) było tak precyzyjnym instrumentem, że obserwacje dokonane z jego pomocą miały wystarczającą dokładność aż do roku 1954. Został on skopiowany przez niemal wszystkie duże obserwatoria w Europie, co jeszcze bardziej podniosło rangę ośrodka naukowego, jakim było obserwatorium w Greenwich.
W latach osiemdziesiątych ubiegłego stulecia już przeszło 70% wszystkich znajdujących się w użyciu map morskich bazowało na południku Greenwich (tablice nawigacyjne odniesione były do tego właśnie południka). Fakt ten przyczynił się również do tego, że w 1883 roku na kongresie naukowym w Rzymie zaproponowano powszechne przyjęcie południka Greenwich za bazę do obliczania długości geograficznej i czasu. Podczas następnej konferencji w Waszyngtonie w październiku 1884 roku 22 państwa wyraziły zgodę na przyjęcie tego południka za zerowy, a tym samym na uznanie go za bazę międzynarodowego systemu stref czasu. Uchwalono projekt podziału kuli ziemskiej na 24 równe pasy, ograniczone liniami południkowymi, oddalonymi od siebie o 15°. Każda taka strefa ma inny czas, różniący się od sąsiednich o równą godzinę.
Południk Greenwich przyjął się na mapach morskich oraz w atlasach powszechnych i szkolnych, natomiast w odniesieniu do map topograficznych trzeba było na to czekać jeszcze co najmniej pół wieku. Na mapach tych poszczególne państwa w dalszym ciągu stosowały własne południki zerowe,
przechodzące najczęściej przez krajowe obserwatorium astronomiczne. Rosja carska miała południk zerowy będący południkiem obserwatorium w Pułkowie pod Petersburgiem, Włochy Monte Mario pod Rzymem, Holandia Ammersfoort, Dania - Kopenhagę, Belgia - Brukselę, Turcja - Stambuł, Norwegia - Oslo, Francja i Jugosławia - Paryż. Niemcy i Austria stosowały nadal południk zerowy Ferro, z tym że różniły się one między sobą o 1' 13" długości geograficznej. Austria przyjmowała południk Ferro odległy 0 17°38'46", natomiast Niemcy 0 17°39'59" na zachód od Greenwich.
Z upływem lat na mapach topograficznych przy opisie siatki oprócz wartości odniesionych do południka narodowego coraz częściej zaczęto podawać także długość względem Greenwich. W Austrii na niektórych mapach jeszcze do roku 1950 podawano wartości dla Ferro i Greenwich (np. na mapie 1:50 000), w Norwegii na początku lat sześćdziesiątych podawano Oslo i Greenwich (mapa 1:100 000), w Hiszpanii - Madryt (mapa 1:200 000). Na francuskich mapach topograficznych podaje się opis siatki w dwóch systemach: długość geograficzną liczoną od Paryża - w gradach, i od Greenwich - w stopniach.
W atlasach szkolnych, powszechnych już pod koniec XIX wieku, wszystkie mapy miały opis południków względem Greenwich, a tylko niektóre według systemu krajowego (np. Francja w stosunku do Paryża) lub w ramce mapy podawano różnicę długości geograficznej między Greenwich a innymi południkami początkowymi (np. w atlasach rosyjskich - Pułkowa, Greenwich, Ferro i Paryża). Na początku XX wieku na wszystkich mapach szkolnych stosowano południk zerowy obserwatorium pod Londynem.
* Chronometrem nazywano w tamtych czasach zegar sprężynowy typu okrętowego, obecnie - każdy zegar o określonej dokładności pomiaru, potwierdzonej odpowiednim świadectwem, np. Biura Polskiego Rejestru Statków.
Fragment mapy z rosyjskiego atlasu szkolnego Iljina, z 1898 r. (znane przedsiębiorstwo kartograficzne A. Iljina powstało w Sankt-Petersburgu w 1859 r.).
Przy północnej ramce mapy opisano siatkę kartograficzną "Ot 1-go Mieridiana" (tj. od południka Ferro) i "Ot Grinwicza" (od Greenwich); peszy ramce południowej "Ot Pułkowa" i "Ot Pariża" (od Paryża)