Meridianen, ijkpunten voor tijd- en plaatsbepaling

Reeds aan het begin van onze jaartelling bracht Claudius Ptolemaeus (87-150 n.Chr.) de tot dan toe bekende wereld in kaart met behulp van lengte- en breedtelijnen, uitgedrukt in graden. Deze vormen met elkaar een raster van coördinaten over de aardbol. Met behulp van dit coördinatenstelsel konden landen en plaatsen worden ingetekend op een platte kaart. De lijnen vormen een essentieel hulpmiddel bij de navigatie.

Evenaar

Dit systeem bestond al langer. De Griekse astronoom, wiskundige en geograaf Hipparchus (190-120 v. Chr.) gebruikte de cirkel van 360° voor het vastleggen van de posities van de hemellichamen in zijn sterrencatalogus.

Breedtelijnen of -graden lopen in horizontale richting over de aardbol en vormen naar de polen toe steeds kleinere cirkels. Omdat ze parallel aan elkaar lopen is de afstand tussen twee breedtegraden overal even groot. De 0°-parallel wordt gevormd door de evenaar, een denkbeeldige lijn die de baan markeert waar zon, maan en planeten nagenoeg loodrecht (90°) boven de aarde staan. Dit heeft te maken met de horizontale draaiing van de aarde om haar as, al weten we dat pas sinds Copernicus (1473-1543). Naar de polen toe wordt de hoek die de zon met de aarde maakt steeds kleiner. Deze wetenschap wordt in de navigatie gebruikt voor positiebepaling op basis van de stand van de hemellichamen.

Concentrische lijnen

Lengtegraden geven een indicatie van tijd en plaats. Ze omspannen de aardbol in een halve cirkel in verticale richting. Ze zijn niet parallel maar concentrisch en allemaal even lang. Ze lopen in de richting van de aardas en komen samen in de noord- en zuidpool. Alle punten op één lijn laten dezelfde tijd zien, maar de tijd verschilt per lengtegraad. De afstand tussen twee lengtegraden is het grootst ter hoogte van de evenaar; naar de polen toe wordt de afstand kleiner. Lengtegraden geven het tijdverschil aan dat optreedt door de draaiing van de aarde ten opzichte van de zon en andere hemellichamen.

Geen natuurlijke nulmeridiaan

Meridianen vormen volledige lengtecirkels om de aardbol. Het woord is afgeleid van ‘meridies’, de Latijnse benaming voor ‘midden op de dag’. De nulmeridiaan (0°-meridiaan) markeert een plaats waar de zon midden op de dag hoog aan de hemel staat. Er is echter geen natuurlijke lijn die de plaats van de nulmeridiaan aangeeft, zoals de evenaar dat is voor de breedtegraden. Dat schetst meteen al een probleem. Elke willekeurige lijn kan worden aangewezen als nulmeridiaan. De plaats van de andere meridianen wordt hiervan afgeleid. Ptolemaeus projecteerde de nulmeridiaan bij de Canarische Eilanden. Anderen na hem tekenden de lijn op een andere plek, afhankelijk van politieke voorkeuren. Uiteindelijk werd pas in 1884 wereldwijd overeengekomen dat de nulmeridiaan bij Greenwich kwam te liggen. Sinds dat moment bestaat er een vast referentiepunt en worden de verschillende tijdzones op aarde gerelateerd aan Greenwich Meantime (GMT).

Wat is het tijdverschil tussen twee meridianen?

Een tijdverschil van één uur staat gelijk aan 15 lengtegraden. Een klein rekensommetje kan dit verduidelijken:
In een etmaal draait de aarde 360° rond. In één uur draait de aarde dus 360° : 24 uur = 15°. Hieruit volgt dat één lengtegraad gelijk is aan vier minuten (60 minuten : 15 graden = 4 minuten).

Wat is de afstand tussen twee meridianen?

Het aantal graden in tijd kan vervolgens worden vertaald naar een geografische afstand, waarbij we de omtrek van de aarde op de evenaar, de grootste breedte, als uitgangspunt nemen. Opnieuw een rekensommetje ter verduidelijking:
Op de evenaar is de omtrek van de aarde 40.000 kilometer, verdeeld in 360 graden. Eén graad is dus 40.000 km : 360 = 111,11 kilometer. Elke graad kan worden onderverdeeld in 60 graadminuten, niet te verwarren met minuten in tijd. In de 17e eeuw werd één zeemijl gelijkgesteld aan één graadminuut ofwel 1,852 kilometer. Dit laat zich als volgt berekenen. 1/60 van een graad is 111,11 kilometer : 60 = 1,852 kilometer. Het aantal graadminuten geeft dus het aantal zeemijlen of knopen aan.

Tijd en plaats

Meridianen vormen zo ijkpunten voor plaats- en tijdbepaling. Het tijdverschil tussen twee plaatsen kan worden herleid naar de afgelegde afstand in lengtegraden. Verwarrend is, dat varend in oostelijke of westelijke richting, de afstand in zeemijlen per graadminuut geringer wordt naarmate men zich verder van de evenaar verwijdert. Dit is verklaarbaar als je bedenkt dat de lengtelijnen naar de polen toe steeds dichter bij elkaar komen omdat de ronding over het aardoppervlak steeds kleiner wordt.