روش های اندازه گیری طول و عرض جغرافیائی

تعیین طول و عرض جغرافیائی یکی از مهمترین مباحث در نجوم و جغرافیا از گذشته تا به امروز بوده است . در این قسمت روش های اندازه گیری طول و عرض جغرافیائی را شرح می دهیم.

۱- مدارها و نصف النهارها

برای تعیین یک نقطه بر روی زمین احتیاج به یک سیستم مختصات دهی داریم که با این سیستم بتوانیم موقعیت نقاط را روی زمین مشخص کنیم یکی از این سیستم ها سیستم مختصات جغرافیائی است که در این سیستم  به هر نقطه دو مختصه نسبت می دهیم . طول جغرافیائی و عرض جغرافیائی ( شکل شماره۱)

 

شکل شماره ۱ – طول و عرض جغرافیائی نقطه (A(45,60

شکل شماره ۲ – مدارها و نصف النهارها

 مبنای محاسبه عرض جغرافیائی فاصله زاویه ای از خط استوا ( دایره استوا ) می باشد. و مبنای محاسبه طول جغرافیائی فاصله زاویه ای  از نصف النهار مبدا ( شکل های ۱ و ۲ )

۱) عرض جغرافیائی

مبنای محاسبه عرض جغرافیائی فاصله زاویه ای از خط استوا ( دایره استوا ) می باشد . دایره استوا دایره عظیمه ای است که عمود بر محور چرخش زمین می باشد از مرکز زمین می گذرد و کره زمین را به دو نیمکره شمالی و جنوبی تقسیم می کند .
فاصله زاویه ای هر نقطه از دایره استوا را عرض جغرافیائی آن نقطه می گویند . و نقاطی که همگی دارای یک عرض جغرافیائی باشند دایره صغیره ای می سازند که موازی خط استوا بوده که به آن مدار می گویند .
بنابر این عرض جغرافیائی مشخص می کند که آن نقطه چقدر از قطبین و از استوا فاصله دارد و در کدام ناحیه آب و هوائی قرار دارد . نقاطی که در یک عرض جغرافیائی قرار دارند دایره صغیره ای تشکیل می دهند که با دایره استوا موازی بوده و مدارها نام دارند . بنابر این مهمترین مشخصات نقاط هم مدار این است که فاصله آنها از استوا یکی است.درسیستم مختصات جغرافیائی عرض جغرافیائی رابا φنمایش می دهند(شکل شماره ۱)

۲- روش های نمایش طول و عرض جغرافیائی

عرض جغرافیائی نقاط را به دو روش نمایش می دهند .

۱) تعیین علامت مثبت و منفی :

در روش اول دایره استوا را صفر نسبت داده و فاصله زاویه ای از دایره استوا را به طرف قطب شمال با اعداد مثبت و به طرف قطب جنوب با اعداد منفی نمایش می دهند . بنابر این عرض جغرافیائی مرکز قطب شمال مقدار “۹۰+” و مرکز قطب جنوب مقدار “۹۰-“ می شود . نقطه ای بین قطب شمال و خط استوا که فاصله زاویه ای آن از استوا  ۲۵ درجه باشد با “۲۵+” و نقطه ای بین خط استوا و قطب جنوب که فاصله زاویه ای آن از  استوا ۲۵ درجه باشد با “۲۵-” نشان می دهند . برای محاسبات نجومی که باید از عرض جغرافیائی استفاده کنند باید از این روش استفاده شود و علامت های مثبت و منفی به کار رود .

۲) با علامت S و N :

در روش دوم دایره استوا را صفر نسبت داده و فاصله زاویه ای از دایره استوا را به طرف قطب شمال بدون علامت و با حرفN ( به معنی شمال )  و به طرف قطب جنوب را بدون علامت و با حرف  (S به معنی جنوب) نمایش می دهند . بنابر این عرض جغرافیائی مرکز قطب شمال مقدار “۹۰N” و مرکز قطب جنوب مقدار “۹۰S“ می شود . نقطه ای بین قطب شمال و خط استوا که فاصله زاویه ای آن از استوا  ۲۵ درجه باشد با “۲۵N”ونقطه ای بین خط استوا و قطب جنوب که فاصله زاویه ای آن ازاستوا ۲۵درجه باشدبا “۲۵S” نشان می دهند.

۳) طول جغرافیائی

مبنای محاسبه طول جغرافیائی فاصله زاویه ای از نصف النهار مبدا می باشد . اگر دایره های عظیمه ای رسم کنیم که از دو قطب زمین بگذرد . هر نیمدایره از آن دایره کامل  ,را (دقت کنید هر نیمدایره نه دایره کامل)یک نصف النهار می گویند. نقاطی که بر روی یک نصف النهار قرار دارند اختلاف ساعت با هم ندارند و نقاطی که بر روی نصف النهارهای مختلف قرار دارند دارای اختلاف ساعت نسبت به هم هستند . ( شکل شماره ۱ )
اگر چه هیچکدام از نصف النهارها بر دیگری برتری ندارد ولی برای تنظیم موقعیت نقاط همچنین مشخص کردن ساعت هر منطقه یکی از نصف النهارها را به عنوان نصف النهار مبدا ( نصف النهار گرینویچ ) در نظر گرفته و ساعت آن را ساعت جهانی می نامند . و ساعت نقاط مختلف جهان را با آن تنظیم می کنند .
نصف النهار مبدا و نیمه قرینه اش دایره کاملی می سازند که زمین را به دو نیمکره شرقی(شرق نصف النهار مبدا ) و نیمکره غربی (غرب نصف النهار مبدا) تقسیم می کنند .
در سیستم مختصات جغرافیائی طول جغرافیائی را با علامت λ نشان می دهند .

۴) نمایش طول جغرافیائی با اندازه زاویه ای در جهت شرق

در روش اول نصف النهار مبدا را صفر نسبت داده و فاصله زاویه ای از نیمدایره نصف النهار مبدا به سمت شرق را اندازه گرفته و به عنوان طول جغرافیائی نمایش می دهند از آنجائی که زمین یک کره کامل است بعد از ۳۶۰ درجه به همان نصف النهار مبدا برمی گردیم بنابر این نصف النهار مبدا هم می تواند نصف النهار صفر باشد هم نصف النهار ۳۶۰ درجه باشد . بقیه نقاط هم بین صفر تا ۳۶۰ درجه می باشند .

۵) نمایش طول جغرافیائی  با اندازه زاویه ای با علامت مثبت و منفی

 معمولا از روش اول استفاده نمی کنند نقاط موجود در نیمکره شرقی را با علامت مثبت و نقاط موجود در نیمکره غربی را با علامت منفی نمایش می دهند .
بنابر این نصف النهاری که در شرق نصف النهار مبدا باشد و ۲۵درجه با آن فاصله داشته باشد با “+۲۵” و نقاطی که در غرب نصف النهار مبدا باشند و همان ۲۵درجه با آن فاصله داشته باشد با “-۲۵” نمایش می دهند. با این حساب نصف النهار قرینه نصف النهار مبدا هم می تواند“+۱۸۰” و هم“-۱۸۰”باشد.و بقیه اعدادی بین۱۸۰+ و ۱۸۰– باشد .  

 ۶)  نمایش طول جغرافیائی با علامت E و W

در این روش نقاطی که در نیمکره شرقی قرار دارند بجای علامت مثبت از علامت E (حرف اول واژه اEast به معنی شرق ) استفاده می کنند و نقاطی که در نیمکره غربی قرار دارند بجای علامت منفی از علامت W( حرف اول واژه West به معنی غرب ) استفاده می کنند .
در مثال قسمت قبل نقطه ای که در شرق نصف النهار مبدا بوده و ۲۵ درجه با آن فاصله دارد با “۲۵E” و نقطه ای که در غرب نصف النهار مبدا قرار دارد و با آن ۲۵ درجه فاصله دارد با “۲۵W” نمایش می دهند . نصف النهار مبدا را فقط عدد صفر و نصف النهار مقابل آن را هم می توان “۱۸۰E” و یا “۱۸۰W” قرار داد .

۷)  نمایش طول و عرض جغرافیائی با زوج های مرتب

برای نمایش  مختصات یک مکان باید طول و عرض جغرافیائی با هم نمایش داده شوند که به صورت زوج های مرتب ( زوج های مرتب به مجموعه ای از چند عدد گفته می شود که در یک پرانتز گذاشته شود و آنها را با علامت “,” از هم جدا کرد ) نمایش داده می شود و در این مورد اول باید عرض جغرافیائی نوشته شود بعد طول جغرافیائی
طول و عرض جغرافیائی را به دو روش نشان می دهند
۱) با استفاده از اعداد مثبت و منفی : در مورد عرض جغرافیائی برای نیمکره شمالی اعداد مثبت صفر تا ۹۰ و در مورد طول جغرافیائی برای نیمکره شرقی اعداد مثبت صفر تا ۱۸۰ به کار می رود .

( نقاط فوق را روی نقشه گوگل پیدا کنید )
۲) با استفاده از حروف لاتین : برای عرض جغرافیائی نیمکره شمالی علامت “N” و نیمکره جنوبی “S” و  برای طول جغرافیائی نیمکره شرقی “E” و نیمکره غربی “W” به کار می رود .

( نقاط فوق را روی نقشه گوگل پیدا کنید )

۳- روش های اندازه گیری عرض جغرافیائی 

اندازه گیری طول و عرض جغرافیائی بسیار مهم است و از دیر باز روش های مختلفی برای اندازه گیری طول و عرض جغرافیائی ارائه شده است . ابتدا روش های اندازه گیری عرض جغرافیائی را شرح می دهیم

۱) اندازه گیری ارتفاع قطب های سماوی  

قطب های سماوی نقاطی در آسمان هستند که در امتداد محور زمین می باشند . در نیمکره شمالی ما قطب شمال سماوی و در نیمکره جنوبی قطب جنوب سماوی را داریم .
در شکل شماره ۳ ناظر در زیر آسمان شب ایستاده و ستاره ای را نظاره می کند .
آسمان بالای سر او , افق  و… همه در شکل مشخص شده است . نقطه P قطب شمال سماوی را نشان می دهد.  و سایر اصطلاحات نجومی در شکل شماره ۳ نشان داده شده است .

 ( برای مطالعه بیشتر کره آسمان و شرح پاره ای از اصطلاحات نجومی  از همین سایت مراجعه کنید )

در ابتدا  باید ثابت کنیم  عرض جغرافیائی برابر است با ارتفاع قطب سماوی
۱-۱) اندازه گیری دقیق ارتفاع قطب های سماوی

قطب های سماوی نقاطی در آسمان هستند که در امتداد محور زمین می باشند . در نیمکره شمالی ما قطب شمال سماوی و در نیمکره جنوبی قطب جنوب سماوی را داریم .
در شکل شماره ۳ ناظر در زیر آسمان شب ایستاده و ستاره ای را نظاره می کند .
آسمان بالای سر او , افق  و… همه در شکل مشخص شده است . نقطه P قطب شمال سماوی را نشان می دهد.  و سایر اصطلاحات نجومی در شکل شماره ۳ نشان داده شده است .
برای مطالعه بیشتر به قسمت .( کره آسمان و شرح پاره ای از اصطلاحات نجومی) در همین سایت مراجعه کنید .

شکل شماره ۳ – نمایش چند اصطلاح نجومی

برای این کار ابتدا باید ثابت کنیم ارتفاع قطبهای سماوی ( قطب شمال و جنوب ) برابر است با عرض جغرافیائی محل ناظر , در شکل شماره ۴ ( در این شکل ناظر در نیمکره شمالی قرار دارد ولی نتیجه تفاوتی نمی کند ) ناظر در محل( نقطه M) ایستاده و صفحه افق , قطب شمال سماوی( که در نزدیکی ستاره قطبی قرار دارد ) , سمت الراس و… مشخص شده است .  
 بنابر این در شکل شماره ۴ داریم :

شکل شماره ۴ – اثبات این که ارتفاع قطب سماوی برابر است با عرض جغرافیائی ناظر

۲) اندازه گیری ارتفاع ستاره قطبی 

۱-۱) اندازه گیری دقیق ارتفاع قطب سماوی : برای اندازه گیری دقیق قطب سماوی باید با استفاده از تکنیک  عکسبرداری و یا استفاده از وسائل مخصوص سنجش زاویه که حرکت ستارگان دور قطبی را هم نشان می دهد و مرکز دوران را اندازه گیری می کند محل قطب های سماوی را بدقت تعیین کرده و ارتفاع آن را حساب کنیم .
برای این منظور در نیمکره شمالی دوربین و وسائل اندازه گیری را به سمت ستاره قطبی گرفته (قطب شمال سماوی بسیار به ستاره قطبی نزدیک است ولی بر آن منطبق نیست) و اندازه گیری های خود را انجام می دهیم.
در صورتی که بخواهیم به کمک دوربین عکسبرداری محل قطب های سماوی را تعیین کنیم باید برای یک مدت طولانی به سمت محل حدودی قطب های سماوی (نیمکره شمالی ستاره جدی و نیمکره جنوبی نزدیک صلیب جنوبی ) نشانه گرفته و بار نوردهی طولانی عکس رد ستارگان را ثبت کرده و بعد از روی عکس ارتفاع قطب های  سماوی را تعیین کنیم . ( شکل شماره ۵ )

شکل شماره ۵ – عکس برداری از قطب شمال سماوی و رد ستارگان دور قطبی

۱-۲) اندازه گیری ارتفاع ستاره قطبی : در صورتی که دقت کمتری نیاز داشته باشیم می توانیم همان ارتفاع ستاره قطبی را اندازه گرفته و آن را به عنوان عرض جغرافیائی در نظر بگیریم .
اگر مایل ستاره قطبی(جدی) دقیقا ۹۰درجه بود کار بسیار ساده می شد ولی باید توجه کنیم مایل ستاره قطبی دقیقا ۹۰ درجه نیست. (بعلت حرکت تقدیمی ابعاد ستارگان ثابت نیست) و هم اکنون (سال ۲۰۱۷ ) مایل ستاره قطبی (۱۶و ۸۹) می باشد یعنی اندازه گیری مستقیم ارتفاع ستاره قطبی برای تعیین عرض جغرافیائی حداکثر تا  ۴۴ دقیقه خطا ایجاد می کند که در اندازه گیری های دقیق کم نیست (کافی است در گوگل مپ ببینیدبا ۴۴ دقیقه اختلاف چقدر مکان شما جابجا می شود). درنیمکره جنوبی ستاره “سیگما هشتک “درنزدیک قطب جنوب سماوی قرار دارد که آن هم یک درجه فاصله دارد ولی مانند ستاره قطبی پر نور نیست و پیدا کردن آن راحت نیست .
۳-۱) روش های پیدا کردن ستاره قطبی : در نیمکره  شمالی برای اندازه گیری عرض جغرافیائی باید ستاره قطبی را پیدا کنیم. ستاره قطبی ( جدی ) در انتهای دم ستاره دب اصغر قرار دارد و صورت فلکی دب اصغر هم بین صورت فلکی دب اکبر و ذات الکرسی قرار دارد که در آسمان شب بخوبی دیده می شود .( شکل های شماره  ۶ تا روش پیدا کردن ستاره قطبی را نشان می دهد

۳) روش های پیدا کردن ستاره قطبی

در نیمکره  شمالی برای اندازه گیری عرض جغرافیائی باید ستاره قطبی را پیدا کنیم. ستاره قطبی ( جدی ) در انتهای دم ستاره دب اصغر قرار دارد و صورت فلکی دب اصغر هم بین صورت فلکی دب اکبر و ذات الکرسی قرار دارد که در آسمان شب بخوبی دیده می شود .( شکل های شماره  ۶ تا ۸ روش پیدا کردن ستاره قطبی را نشان می دهد )

شکل های شماره ۶ تا ۸ – روش پیدا کردن ستاره قطبی در آسمان شب

شکل های شماره ۶ تا ۸ روش پیدا کردن ستاره قطبی را نشان می دهد .
یک راه برای پیدا کردن ستاره قطبی این است که دستان خود را به حالت کاملا کشیده گرفته و در امنداد دبه و مراق از صورت فلکی دب اکبر ( دو ستاره پر نور انتهای ملاقه ) یک دست خود را به حالت یک وجب کامل باز کرده و به دست دیگر به اندازه ۴ انگشت بسته شده بچسبانید در انتهای انگشت کوچک سناره قطبی قرار دارد .
البته این به اندازه دست ها و هیکل طرف بستگی دارد ولی از طرفی کسانی که دست های بزرگتری دارند  انگشتان بزرگتری هم دارند و برعکس , پس به طور تقریبی می توان به این روش ستاره قطبی را پیدا کرد

شکل شماره ۹ – با دستان کشیده به اندازه یک وجب و چهار انگشت

 ۲) مشخص کردن ستاره موجود در سمت الراس

در روی کره آسمان هر نقطه با دو پارامتر “مایل و بعد “ ( مشابه طول و عرض جغرافیائی بر روی زمین ) مشخص می شود . قطب های سماوی دارای مایل ۹۰ درجه هستند ( همانند قطب های شمال و جنوب زمین ) و سمت الراس (نقطه ای که در آسمان دقیقا بالای سر است ) دارای مایلی دقیقا برابر ارتفاع قطب سماوی بنابر این برابر است با عرض جغرافیائی محل بنابر هر جسمی که در سمت الراس ناظر قرار بگیرد مایل آن برابر عرض جغرافیائی ناظر می شود . ( اثبات در شکل شماره ۱۰ )
بنابر این کافی است ستاره  ای که در سمت الراس شما قرار می گیرد شناسائی کرده و یا با عکسبرداری بعدا نسبت به شناسائی آن (به کمک نقشه های آسمان) اقدام کرده و بعد آن را از جداول نجومی استخراج کنید .
باید توجه کرد این که ستاره مشخصی دقیقا در سمت الراس شما قرار بگیرد و بتوانید آن را شناسائی کرده و در جداول نجومی بدنبال بعدش بگردید کمی پیچیده است و احتیاج به مهارت ها و معلومات کافی در شناخت نقشه آسمان می باشد و توصیه نمی شود .
حال ثابت می کنیم مایل سمت الراس برابر است با عرض جغرافیائی ناظر ,  در شکل شماره ۱۶ ثابت کردیم ارتفاع قطب سماوی برابر است با عرض جغرافیائی ناظر در اینجا کافی است ثابت کنیم مایل سمت الراس برابر است با ارتفاع قطب سماوی یعنی : B2OZ=<PON>

شکل شماره ۱۰-اثبات این که مایل سمت الراس یعنی فاصله سمت الراس از استوای سماوی برابر است با عرض جغرافیائی ناظر

در شکل شماره ۱۰ داریم :

 مایل سمت الراس = B20Z>—- عرض جغرافیائی ناظر= ارتفاع قطب سماوی =PON>

 

۳) اندازه گیری ارتفاع خورشید در هنگام ظهر خورشیدی  

ارتفاع خورشید در موقع ظهر یعنی وقتی به بالانرین ارتفاع می رسد و به نصف النهار محل می رسد ( دقیقا در راستای شمال به جنوب قرار می گیرد )   فرمول آن چنین است  a=90 – φ+ δ که با داشتن مایل خورشید و گرفتن اندازه ارتفاع خورشید می توانیم مقدار  φ یعنی عرض جغرافیائی را حساب کنیم . کافی است فرمول را به این صورت بنویسیم .

شکل شماره ۱۱ – اثبات فرمول

زاویه ها و پارامترهای  بکار رفته در شکل عبارتند از  :

۱) a ارتفاع خورشید : زاویه ای که پرتوهای خورشید با سطح افق می سازند. 
۲) δ مایل خورشید : زاویه ای که پرتوهای خورشید با صفحه استوا می سازند .
۳) φ عرض جغرافیائی ناظر : زاویه ای است که خط عمودبر افق ناظر با صفحه استوا می سازد
۴) Φ متمم عرض جغرافیائی : زاویه ای است که خط عمود بر افق ناظر با صفحه استوا می سازد .
حال می خواهیم ثایت کنیم ارتفاع خورشید در لحظه ظهر خورشیدی برابر است با  a=90 – φ+ δ
در شکل شماره ۱۱ ناظر در نقطه M ایستاده و هنگام ظهر است . بنابر این خورشید در صفحه ای که شامل ناظر و نصف النهار ناظر می شود قرار گرفته و این صفحه از مرکز زمین گذشته و بر صفحه استوا عمود می شود . ( به عبارت دیگر پرتو خورشید در این صفحه قرار می گیرد )
 در شکل شماره ۱۱ زاویه M> به سه قسمت M1 >و M2 >و M3 >تقسیم شده اندازه سه زاویه فوق را حساب می کنیم  M1+<M2+<M3  = <M >( در شکل به صورت زاویه های ۱و۲ و۳ نشان داده شده است )

۱) اندازه زاویه M3> :

۲) اندازه زاویه M2> :

۳) اندازه زاویه M1> :

حال می توانیم نتیجه را خلاصه کنیم :

با توجه به تعریف های بکار رفته تا اینجا داریم :

۴) بدست آوردن مایل و ارتفاع خورشید

۱)مایل خورشید : در جدول شماره ۱ و ۲ مقادیر مایل خورشید آورده شده همچنین از فرمول زیر هم می توانید استفاده کنید :
 sin(δ)= -cos[(N+89)*(180/182.6)]*sin(23.5)
که در آن  δ  میل خورشیدو  N تعداد روزها از اول فروردین است .

برای مطالعه بیشتر به طلوع و غروب و محاسبه اوقات شرعی  مراجعه کنید .

۲) ارتفاع خورشید : برای استفاده از این فرمول ارتفاع خورشید را باید در هنگام ظهر بدست آورد .
ظهر حقیقی موقعی است که خورشید از نصف النهار محل می گذرد و به عبارت دیگر در راستای شمال و جنوب قرار می گیرد . (در نیمکره شمالی و مناطق  معتدله در سمت جنوب و در نیمکره جنوبی و مناطق معتدلی سمت شمال قرار می گیرد و در مناطق استوائی گاهی سمت شمال و گاهی سمت جنوب و در مناطق قطبی بغیر از مواقعی که شب قطبی است در نیمکره شمالی جنوب و نیمکره جنوبی شمال قرار می گیرد )

برای مطالعه بیشتر به مسیرحرکت خورشید در آسمان  و همچنین  مسیر حرکت خورشید در مناطق استوائی و تعیین جهت قبله  مراجعه کنید .

برای تعیین راستای شمال و جنوب می توانید از روش های متعددی استفاده کنید که در مقاله انواع مختلف روش های جهت یابی شرح دادم  .و بهترین راه روش دایره های هندی می باشد . که بعدا شرح می دهیم .  

حال که لحظه ظهر را تعیین کردید باید در هنگام ظهر ارتفاع خورشید را تعیین کنید این کار خیلی ساده است .
کافی است تکه چوبی در زمین فرو کرده و بلندی چوب و طول سایه را چوب را اندازه بگیریم  و ارتفاع خورشید را به روش تانژانت گیری بدست آوریم . (روش های اندازه گیری زاویه ) در همین سایت .
برای دقت بیشتر می توانیم طول سایه یک ساختمان بلند و همچنین ارتفاع خود ساختمان را اندازه گرفته و تانژانت گیری را انجام دهیم .

نکته  : برای رصد خورشید هرگز مستقیم به خورشید نگاه نکنید زیرا موجب کوری و اختلالات غیرقابل بازگشت دربینائی می شود. اگر احتیاج باشدمی توانید برای رصد خورشید از وسائل مخصوص استفاده کنید

شکل شماره ۱۲ – اندازه گیری ارتفاع خورشید با روش اندازه گیری سایه یک جسم

جدول شماره ۱ – مایل خورشید از فروردین تا شهریور

جدول شماره ۲ – مایل خورشید از مهر تا اسفند

 ۴- روش های اندازه گیری طول جغرافیائی

در این قسمت روش های محاسبه طول جغرافیائی را شرح می دهیم .

۱) محاسبه اختلاف ساعت با گرینویچ

بدست آوردن اختلاف ساعت با ساعت گرینویچ ساده ترین روش محاسبه طول جغرافیائی می باشد .
طول جغرافیائی محل = ۱۵× ( زمان متوسط گرینویچ  – زمان متوسط محلی )
اگر عدد بدست آمده منفی شد.نقطه در غرب گرینویچ ( نیمکره غربی) و اگر مثبت شد در شرق گرینویچ ( نیمکره شرقی قرار دارد )
 اگر می خواهید با استفاده از اختلاف ساعت محلی با ساعت استاندارد قانونی  کشورتان طول جغرافیائی یک مکان را محاسبه کنید . از این فرمول استفاده کنید
طول جغرافیائی محل = نصف النهار قانونی کشور + ۱۵× ( زمان متوسط گرینویچ  – زمان متوسط محلی )
برای مطالعه بیشتر به : انواع زمان در نجوم  مراجعه کنید .    

 ۲) معادله زمان ( تعدیل زمان )

۲) معادله زمان ( تعدیل زمان )

یکی از بهترین روش های محاسبه طول جغرافیائی استفاده از زمان ظهر خورشیدی ( اذان ظهر ) می باشد . برای محاسبه به این روش ابتدا باید مفهوم تعدیل زمان یا معادله زمان را یاد بگیریم .
در مقاله معادله زمان ( تعدیل زمان )  از همین سایت به تفصیل راجع به معادله زمان صحبت شد ولی باز هم در اینجا خلاصه آن را می آورم .( همچنین مقاله روز نجومی و روز خورشیدی  )
طول متوسط یک شبانه روز خورشیدی ۲۴ ساعت است ولی این به معنای آن نیست که در تمام ایام سال طول شبانه روز دقیقا ۲۴ ساعت می باشد بعضی شبانه روزها کمی کمتر و بعضی شبانه روزها کمی بیشتر از ۲۴ ساعت می باشد . بنابر این منجمان از دو نوع شبانه روز و به تبع آن دو نوع  خورشید استفاده می کنند .
۱)شبانه روز حقیقی که خورشید حقیقی ایجاد می کند و مقدار آن کمی بیشتر و یا کمتر از ۲۴ ساعت می باشد .
۲) شبانه روز متوسط که خورشید متوسط ایجاد می کند و مقدار آن در تمام ایام سال دقیقا ۲۴ ساعت می باشد .
بنابر این بین این دو همیشه تفاوت وجود دارد بعضی وقت ها شبانه روز حقیقی از شبانه روز متوسط جلو می افتد و بعضی وقت ها عقب می افتد . اختلاف این دو شبانه روز ( ویا این دو خورشید ) را تعدیل زمان می نامند .
و یا می توان اینطور گفت که دو نوع ظهر داریم. ظهر حقیقی(یا همان ظهر شرعی موقع اذان ظهر) که خورشید حقیقی ایجاد می کندو ظهر متوسط که خورشید متوسط ایجاد می کند.تفاوت دو نوع ظهررا معادله زمان می نامند.
ظهر متوسط همیشه ساعت ۱۲(بدون در نظر گرفتن ساعت تابستانی ) به وقت محلی ( نه وقت قانونی) است. ولی همانطور که می دانیم موقع ظهر حقیقی بنابر این می توانیم بگوئیم : معادله زمان -۱۲ = ظهر حقیقی 
بنابر این اگر معادله زمان منفی باشد اذان ظهر بعد از ساعت ۱۲ می شود و اگر مثبت باشد قبل از ساعت ۱۲
برای بدست آوردن معادله زمان می توانید از فرمول زیر استفاده کرده و یا از جدول های ۳ و ۴ استفاده کنید .
Eot= 9.87sin2B-7.53cosB-1.5cosB  —-  B=(N-1)*(360/364)
که در آن N شماه روز سال می باشد یعنی برای اول فروردین N را یک و ۲۹ اسفند ۳۶۵ در نظر می گیریم .

جدول شماره ۳ – معادله زمان از  فروردین تا شهریور

جدول شماره ۴ – معادله زمان از مهر  تا اسفند

۳) بدست آوردن طول جغرافیائی از روی تعیین لحظه ظهر خورشیدی

این روشی برای بدست آوردن طول جغرافیائی به ما نشان می دهد(می توانید عملا اندازه بگیرید) که اساس آن به این صورت است :

۱) زمان دقیق ظهر را در یک روز خاص بدست آورید .

۲)در آن روز خاص معادله زمان را از توی جدول بدست آورید.

۳) با استفاده از فرمول زیر اختلاف ساعت محل اندازه گیری را با ساعت رسمی کشور بدست آورید ( اگر ساعت رسمی کشور ساعت تابستانی باشد به جای ساعت  ۱۲:۰۰:۰۰ ساعت ۱۳:۰۰:۰۰را به کار ببرید) .
اختلاف زمانی محلی با زمان قانونی = ۱۲:۰۰:۰۰-معادله زمان +هنگام ظهر به وقت ساعت رسمی کشور
 ۴) این اختلاف زمانی را اگر به واحدهای زاویه تبدیل کنید بر حسب زاویه ساعتی بدست می آید برای تبدیل به درجه باید در ۱۵ضرب کنید .

۵) این اختلاف را از طول جغرافیائی  منطقه ساعتی کشور خود کم کنید.
  اختلاف طولی جغرافیائی – طول جغرافیائی منطقه ساعتی ( برای ایران ۵/۵۲ ) = طول جغرافیائی محل

۴) بدست آوردن طول جغرافیائی با رصد پدیده های نجومی

در صورتی که طول جغرافیائی یک نقطه را بدانیم  می توانیم به کمک آن طول جغرافیائی نقاط دیگر را به روش های مختلف حساب کنیم . در این مورد کافی است فقط اختلاف ساعت را بدست آوریم .
۱) بدست آوردن طول جغرافیائی از روی مقارنه و مقابله : این روش در زمانی استفاده می شد که دریانوردان قدیم در دریاها  احتیاج به اندازه گرفتن طول جغرافیائی داشتند و هنوز ساعت های مکانیکی دقیق اختراع نشده بود . آنها ابتدا ساعت محل را به کمک بدست آوردن زمان نیمه شب نگه داشته و در شب های بعد مقابله یا مقارنه ماه و سیارات و… را رصد کرده و از طریق جداول نجومی با ساعت کشور خود مقایسه می کردند و اختلاف ساعت را بدین طریق حساب می کردند (روش وسپوچی )
۲) شما هم می توانید مثلا ساعت غروب خورشید را در دو شهر مختلف (۲ نفر مورد نیاز است)حساب کرده و به کمک وسائل ارتباطی ( تلفن و… ) اختلاف ساعت را بدست آورید .
۳) اندازه گیری طول جغرافیائی با رصد ستارگان مشخص : زمان عبور ستاره ای مشخص را از نصف النهار محل ( راستای شمال و جنوب ) بدست آورید و با استفاده از مختصات ستاره می توانید اختلاف ساعت خود را با گرینویچ بدست آورید .  
۴) روش های مختلف دیگری وجود دارد که در اینجا فقط به آنها اشاره می کنیم
۴-۱) رصد ماه و ستاره ای که به طور همزمان از نصف النهار یک محل رد می شوند
۴-۲) رصد از طریق فواصل ماه و همینطور ماه گرفتگی ( در بخش خسوف این روش را کامل شرح می دهیم )  
۴-۳) از طریق رصد علائم فلکی
و… روش های مختلف دیگر

 ۵- بدست آوردن لحظه ظهر خورشیدی

همانطور که گفته شد یک روش برای بدست آوردن طول و عرض جغرافیائی بدست آوردن لحظه ظهر خورشیدی می باشد. اگر نمی خواهید از اطلاعات آماده(تعیین اذان ظهر ازطریق مسجد محل و اینترنت و…)  استفاده کنید باید خود مستقلا لحظه ظهر را بدست بیاورید.

۱) بدست آوردن امتداد شمال و جنوب

می توانید امتداد شمال و جنوب را با استفاده از روش های مختلف جهت یابی مانند قطب نما و یا ستاره قطبی و… دقیقا بدست آورید. این امتداد را دقیقا علامت گزاری کنید ( با کمک گچ و… ) موقعی که سایه یک شاخص دقیقا در این امتداد قرار گرفت موقع ظهر فرا رسیده است و می توانید اندازه گیری های خود را برای تعیین طول و عرض جغرافیائی در همان لحظه شروع کنید . ( در موقع ظهر سایه ها دقیقا در امتداد شمال و جنوب می ایستند )

۲) بدست آوردن لحظه ظهر خورشیدی با استفاده از حداقل سایه شاخص  

می توانید امتداد شمال و جنوب را با استفاده از روش های مختلف جهت یابی مانند قطب نما و یا ستاره قطبی و… دقیقا بدست آورید. این امتداد را دقیقا علامت گزاری کنید ( با کمک گچ و… ) موقعی که سایه یک شاخص دقیقا در این امتداد قرار گرفت موقع ظهر فرا رسیده است و می توانید اندازه گیری های خود را برای تعیین طول و عرض جغرافیائی در همان لحظه شروع کنید . ( در موقع ظهر سایه ها دقیقا در امتداد شمال و جنوب می ایستند )

شکل شماره ۱۳ – شاخص ظهر در یکی از روستاهای اروپا در قرون وسطی

شکل شماره ۱۴ – طریقه ساختن شاخص ظهر

۳) روش دایره های هندی

یکی از دقیق ترین روش ها استفاده از سایه و خورشید است. در این روش به یک آسمان صاف و مقداری زمان نیاز داریم. در این روش به وسیله ای برای اندازه گیری جهات نیاز نیست. تنها به یک چوب صاف به طول یک متر و دو قطعه چوب یا سنگ کوچک نوک تیز و یک تکه نخ یا طناب نیاز داریم. در صبح و کمی قبل از ظهر، درجه بندی را شروع می کنیم. چوب بلند را به صورت قائم در زمین فرو می کنیم(هرچه قائم تر باشد دقیق تر است ). زمین اطراف چوب باید افقی و هموار باشد. (هرچه بیشتر تراز باشد دقیق تر است) نخ یا طناب را به چوب وصل کرده و دایره ای می کشیم ( لازم نیست حتما دایره کامل باشد بلکه اگر محدوده سایه را مشخص کنیم قسمتی از دایره یا همان کمان کافی است) که کمی کوچکتر از سایه چوب باشد ( بنابر این سایه در ابتدا از دایره بزرگتر بوده و از دایره بیرون زده ) بعد صبر می کنیم هرچه به ظهر نزدیکتر می شویم سایه هم کوتاه تر شده و هم به مرز دایره ای که کشیدیم نزدیکتر می شود. درست موقعی که نوک سایه به روی دایره رسید شاخص (در اینجا تکه چوب قرمز ) را به آنجا فرو کرده یا با سنگ علامت می زنیم . بعد از آن حرکت نوک سایه مسیرش را در داخل دایره ( یا کمان ) ادامه می دهد تا به کمترین مقدار خود برسد , بعد از آن سایه شروع به بلند شدن می کند همچنین جهت آن به غرب تعغیر می کند تا دوباره دایره را در یک نقطه قطع کند . دوباره علامت می زنیم . (شکل  های شماره ۱۵)
حال دو علامت داریم یکی که قبل از ظهر و یکی بعداز ظهر دو علامت را بهم وصل کنیم پاره خطی بدست می آید که عمود منصف آن که از مرکز دایره می گذرد دقیقا رو به چوب امتداد شمال را نشان می دهد. برای رسم عمود منصف می توانید ازمرکز دایره خطی به پاره خط عمودکنید(روش رسم عمود منصف با خط کش و پرگار را یادبگیرید )
می توان بجای یک دایره ( یا کمان )چندین دایره رسم کرد و در مورد هر دایره این کار را انجام داد و مزیت این روش در آن است که اولا دقت کار را بالا می برد و ثانیا اگر به علت ابری شدن هوا  و یا عوامل دیگر … علامت انتهای سایه را نتوانستیم روی یک دایره ( یا کمان ) علامت بزنیم از دایره های دیگر استفاده می کنیم .

شکل شماره ۱۵ – روش دایره های هندی

۶- استفاده از نقشه و Gps

تمام روش هائی که شرح داده شد روش هائی بودند که بصورت عملی می توان طول و عرض جغرافیائی را اندازه گیری کرد روش هائی که قرن هاست منجمان و جغرافیدانان و…. سایر مردم برای اهداف مختلف استفاده کرده و می کنند . امروزه استفاده از این روش ها بیشتر به منظور آموزش نجوم و جغرافیا است و نشان دادن این موضوع که چگونه با وسائل ساده بدون تکنولوژی پیشرفته می توان طول و عرض جغرافیائی را اندازه گرفت .

۱) استفاده از نقشه

در صورتی که روی نقشه موقعیت خود را بدانید و نقشه ای داشته باشید که خطوط طول و عرض جغرافیائی را بدقت مشخص کرده باشد می تواند طول و عرض جغرافیائی را بدست آورید . نقاطی که دقیقا روی خطوط هستند می توانید از روی نقشه بخوانید و نقاطی هم که روی خطوط نیستند با خط کش میلیمتری و پیدا کردن این که هر میلیمتر چند درجه و دقیقه و ثانیه می شود ( با تناسب بستن ) بدست آورید ( شکل شماره ۱۶)
بدیهی است هر چقدر نقشه دقیق تر باشد و دقیق تر اندازه بگیرید دقت عمل بیشتر می شود

شکل شماره ۱۶ – خطوط طول و عرض جغرافیائی روی نقشه

۲) استفاده ازGps

 ساده ترین کار استفاده از دستگاه GPS است که تقریبا روی بیشتر گوشی ها موجود می باشد و علاوه بر مختصات محل شما نقشه گوگل را هم به شما نشان می دهد . ( GPS اختصاصی از GPS گوشی دقیق تر است )

شکل شماره ۱۷ – GPS اختصاصی

۷ – تاریخچه استفاده از طول و عرض جغرافیائی

تقسیم بندی کره زمین به مدارها و نصف النهار ها چیز جدیدی نیست از دوران باستان که دانش جغرافیا شکل گرفت این نیاز بوجود آمد که برای مشخص کردن نقاط در روی زمین لازم است سیستم مختصاتی بکار رود تا بر اساس آن بتوان نقاط مختلف ( شهرها و کشورها و… ) را روی زمین مشخص کرد و نقشه های مختلف از آن محل ها کشید . بدون یک سیستم مختصات کامل امکان کشیدن نقشه های مفید نیز امکان نداشت .
بنابر این از همان دوران باستان برای نظامیان , دریانوردان ,تاجران و بازرگانان و… این یک نیاز حیاتی تلقی شد.

۱) در ایران باستان 

مدارکی در دست است که نشان می دهد ایرانیان از دیر باز به کروی بودن زمین اعتقاد داشتند و زمین را به مدارات و نصف النهارات تقسیم می کردند ( حتی قبل از بطلمیوس ) و شهری به نام  “گنگ دژ “ ( بین خراسان و سیستان با عرض جغرافیائی ۳۳/۵درجه شمالی) را در سال ۱۷۶۷ قبل از میلاد به عنوان نصف النهار مبدا تعیین کردند  .

با این حساب اولین نصف النهار مبدا از آن ایرانیان است .( توضیحات مفصل در کتابی که به تازگی تحت نام
 “گنگ دژ یا گرینویچ ؟! “ منتشر شده مطالعه کنید . )

ابوریحان بیرونی و خواجه نصیرالدین طوسی هم این مطلب را تایید کردند  .

 متن کامل کتاب را می توانید از اینجا دانلود کنید

[zarinpalpaiddownloads id=”8″]

۲) اقدامات هیپارکوس

هیپارخوس یا ابرخس ( به یونانی  Hipparchus  ) ستاره‌شناس، جغرافی‌دان و ریاضی‌دان یونانی دوره هلنی است ( ۱۹۰قبل از میلاد – ۱۲۰ سال قبل از میلاد)  که  از او به عنوان بنیان‌گذار مثلثات نام برده می‌شود اما شهرت اصلی‌اش به دلیل کشف دیگری در مورد حرکت تقدیمی محور زمین است.
او پیشنهاد کرد که محیط دایره به ۳۶۰ قسمت تقسیم شود و آن را درجه نام گذاشتند و بعد هر درجه به ۶۰ قسمت (دقیقه) و هردقیقه به ۶۰ قسمت(ثانیه ) تقسیم کرد که از سیستم بابلی (مبنای ۶۰ تائی) گرفته شد .
او نخستین کسی بود که سیستم مختصات جغرافیائی (بر پایه مدارها و نصف النهارها ) را بنیان نهاد و برای
تعیین اختلاف طول جغرافیائی از اختلاف زمان نسبی در گرفت ها (خسوف و کسوف) استفاده کرد .

شکل شماره ۱۹ – هیپارکوس

۳) بطلمیوس

کلاودیوس بَطلَمیوس  (۹۰–۱۶۸ میلادی):  یکی از فیلسوفان و اخترشناسان یونان باستان بود که به احتمال زیاد در اسکندریه واقع در مصر می‌زیست. مهمترین دستاوردهای بطلمیوس اثبات کروی بودن زمین بود و بعد نظریه زمین مرکزی بود که تا ۱۵۰۰ سال بر دانش نجوم چیرگی داشت .
در جغرافیا او سرآمد عصر خود بود بطلمیوس دستاوردهای هیپارخوس و پیشنیان قبل از خودش را جمع آوری کرده و نخستین کتاب جغرافیای عمومی را در ۴۱ جلد نوشت .
او شبکه خطوط طول و عرض جغرافیائی را که هیپارکوس روی آن کار کرده بود کامل کرد . جلد های ۲ تا ۷ کتاب جغرافیای عمومی عمدتا شامل جداولی بود که طول و عرض جغرافیائی نقاط مختلف و شهرهای مختلف را در آن نوشته بود .او نصف النهار مبدا را نصف النهارجزایر خالدات (قناری)در نظر گرفت و مختصات ۸۰۰۰ مکان مهم آن روز را در آن ثبت کرد که شامل ۴۲۰۰ شهر می شد که تعداد کل شهرهای جهان تا آن روز میشد.البته او توجه ویژه ای هم به ایران داشته و نقشه ها ومختصات نقاط مختلفی ازایران را که درکتاب های خود ارائه دادبعدها منبع مهمی برای سایر جغرافیدانان شد.جلد هشتم کتاب او عمدتا شامل نقشه های جغرافیائی جهان آن روزبود .
بنابر این اصطلاح طول و عرض جغرافیائی نخستین بار توسط بطلمیوس به کار گرفته شد  .
نکته  : بجز بطلمیوس کسان دیگری نظیر (هیپارخوس ) هم روش تقسیم زمین به مدارها و نصف النهارها را پیشنهاد دادندولی محاسبه دقیق مختصات شهرها و نقاط مختلف و بکار گرفتن سیستم مختصات به طور وسیع نخستین بار توسط بطلمیوس استفاده شد و از آن زمان این روش توسط همه جغرافیدانان به کار گرفته شد

شکل شماره ۲۰ – بطلمیوس

۴) چرا جزایر قناری به عنوان نصف النهار مبدا برگزیده شد؟

در روزگار بطلمیوس و تا قبل ازسفرهای دریانوردان بزرگ اروپائی(واسکودوگاما , کلمب,  ماژلان و… )در اواخر قرن ۱۶ جزایر قناری یا خالدات غربی ترین نقطه زمین به حساب می آمدند و جغرافیای غرب جزایر قناری شناخته شده نبود بنابر این طبیعی بود که نصف النهار جزایر قناری به عنوان نصف النهار مبدا در نظر گرفته شود .
نزدیکترین نقطه این مجمع الجزایر به ساحل در حال حاضر بیش از صدکیلومتر می باشد . در زمان بطلمیوس که دریانوردان قدیم که از قطب نما استفاده نمی کردند به سه جزیره  آن براحتی رفت و آمد می کردند و آن نقطه را غربی ترین نقطه جهان می دانستند آنها جزیره فرو یا هرو را به عنوان نصف النهار مبدا انتخاب کردند .
در ایران دوران ساسانیان هم جزایر قناری را به عنوان نصف النهار مبدا در نظر گرفتند . «جزایر قناری» را در متن‌های فارسی میانه «جاودان کَث» می‌نامیدند که به معنای شهر جاودان است. ایرانیان این جزایر را نقطه آغاز نیمروز (نصف‌النهار) می‌شمردند.
پس از ظهور اسلام و ترجمه کتاب‌های پهلوی به زبان عربی، این اصطلاح نیز به گونه «جزایر خالدات» به عربی ترجمه شد. و دریانوردان مسلمان هم ابتدا جرایر خالدات را به عنوان نصف النهار مبدا برگزیدند . ولی بعد که این جزایر به زیر آب رفتند (احتمالا جزایر نزدیکتری که رفت و آمد می کردند ) غربی ترین نقطه آفریقا را مبدا گرفتند .
هر چند بعضی ها کعبه را به عنوان نصف النهار مبدا در نظر گرفتند .
قناری یا کاناری از ریشه لاتین به معنی سگ است و «گران کاناریا» سگ‌های بزرگ معنی می‌دهد (سومین جزیره بزرگ در بین جزایر قناری) این نام را رومیان بخاطر وجود سگ ها در آن جزیره به این مجمع الجزایر دادند(نام پرنده ای به نام قناری هم بخاطر این که بومی این جزایر است به آن داده شده است) آنها نیز جزایر خالدات را که در غربی ترین نقاط امپراتوری روم بود به عنوان نصف النهار مبدا انتخاب کردند .
با شروع عصر دریانوردی در اواخر قرن ۱۶ تا مدت ها جزایر قناری مبدا نصف النهار بود و بعد به پاریس و گرینویچ تعغیر مکان داد.با این حساب نصف النهار جزایر قناری بیش از ۱۷ قرن نصف النهار مبدا بود .

شکل شماره ۲۱- منظره ای از جزایر قناری

 

شکل شماره ۲۲ – موقعیت جزایر قناری

۵) جغرافیدانان ایرانی و اسلامی

۱) موسی خورنی : جغرافی دان ارمنی عصر ساسانی، کتاب شهرستان هاي ایران را بر مبناي جغرافیاي بطلمیوس نگاشته است. او هم مانند بطلمیوس نصف النهار جزایر خالدات  را مبدا گرفت .
بعد از اسلام اهمین جغرافیا و اندازه گیری های جغرافیائی بسیار اهمیت پیدا کرد . امپراتوری اعراب گشترش پیدا کرد و برای اداره این امپراتوری به دانش جغرافیا در سطح بالائی نیاز بود از طرفی یکی از مهمترین فرایض دینی مسلمانان نماز و حج بود.بنابر این تعیین جهت قبله برای فریضه نماز نیاز به محاسبات نجومی و جغرافیائی داشت از طرفی مسیر کاروان ها برای حج و پیدا کردن بهترین مسیرها و… نیاز به اندازه گیری مختصات نقاط مختلف و رسم نقشه های دقیق داشت . بنابر این اندازه گیری طول و عرض جغرافیائی از  اهمیت ویژه ای برخوردار شد .
۲) ابوریحان بیرونی : ابوریحان محمد بن احمد بیرونی(زادهٔ ۱۴ شهریور ۳۵۲ خورشیدی درخوارزم – درگذشتهٔ ۲۲ آذر ۴۲۷، غزنین) دانشمند و ریاضی‌دان، ستاره‌شناس، تقویم‌شناس، انسان‌شناس، هندشناس، تاریخ‌نگارِ، گاه‌نگار و طبیعی‌دان برجستهٔ خوارزمی ایرانی و همه‌چیزدان در سدهٔ چهارم و پنجم هجری است. بیرونی را بزرگ‌ترین دانشمندِ مسلمان و یکی از بزرگ‌ترین دانشمندانِ ایرانی در همهٔ اعصار می‌دانند. از اقدامات بیرونی می توان به موارد زیر اشاره کرد  :
۲-۱) نصف النهار مبدا بیرونی : بطلیموس و پیروانش  نصف النهار مبدا  را از جزایر قناری گرفتند و بعد چون جزائر نام برده در آب فرو رفته بود مبدأ طول را از ساحل بحر مغرب گرفته‌اند . (نزدیک ترین نقطه به جزایر قناری)
ابوریحان بیرونی در قانون مسعودی مبدأ طول بلد( نصف النهار مبدا) را ساحل گرفته است .
۲-۲) او با استفاده از خسوف اختلاف طول جغرافیائی بغداد و خوارزم را تعیین نمود( کتاب قانون مسعودی ۴۲۱ هجری ) او همچنین مختصات بسیاری از شهرهای بلاد اسلامی را اندازه گیری کرد .
۲-۳) با استفاده از زاویه انحطاط افق شعاع زمین را محاسبه کرد.
۳) شریف ادریسی : فرزند محمد (۱۱۰۰- ۱۱۶۶) میلادی. او یکی ازجغرافیدان بزرگ زمان خودش بود .
ادریسی از بیشتر کشورهای اروپائی بازدید کرد و بهترین نقشه ها را تهیه کرده تا سرانجام نتایج کارهای خود را تقدیم پادشاه سیسیل کرد و موقعیت ممتازی در دربار سیسیل بدست آورد از این رو با استفاده از این موقعیت توانست اطلاعات گرانبهائی از کشورهای اروپائی بدست آورد . و بهترین نقشه ها را رسم کند .
و اما شهرت ادریسی بیشتر بخاطر کره جغرافیائی است که در آن خطوط مدارها و نصف النهارها بدقت ترسیم شده است او کره را تقدیم پادشاه سیسیل کرد . متاسفانه اثری از آن کره جغرافیائی بدست نیامده است .

شکل شماره ۲۳- شریف ادریسی

 ۶) عصر دریانوردان بزرگ 

۱) رنسانس : رنسانس یا دورهٔ نوزایی یا دورهٔ نوزایش، جنبش فرهنگیِ مهمی بود که آغازگر دورانی از انقلاب علمی و اصلاحات مذهبی و پیشرفت هنری در اروپا شد. دوران گذار بین سده‌های میانه (قرون وسطی) و دوران جدید است. آغاز دوران رنسانس در سدهٔ ۱۴ میلادی در شمال ایتالیا و شهر فلورانس شروع شده و تا سدهٔ ۱۵ میلادی، شمال اروپا را نیز فراگرفت. و به عصر روشنگری در اروپا انجامید.
تاثیرات رنسانس بتدریج در همه علوم خود را نشان داد از : انقلاب علمی در شاخه های علوم مختلف تجربی تا فلسفه و سیاست و… تا انقلاب صنعتی و در نهایت دوران اکتشافات جغرافیائی

۲) دوران اکتشافات جغرافیائی : شاهزاده هانری دریانورد (شاهزاده پرتقالی در ۱۳۹۴ تا ۱۴۶۰ میلادی) در سال ۱۴۱۵دژ سبته را از مسلمانان گرفت .او می خواست راهی دریائی به سمت جزایر ادویه (یکی از مجمع الجزایر اندونزی امروزه ) باز کرده تا تجارت ادویه و طلا را از دست مسلمانان در آورد به همین منظور همه کوشش خود را کرد و دریانوردان بیشماری را استخدام کرد تا این مهم را به انجام برسانند تا زمان مرگ هانری در سال ۱۴۶۰ هنوز راه دریائی پیدا نشده بود .اما سرانجام در سال ۱۴۷۸ بارتلومو دیاز توانست دماغه امید نیک را کشف کند و بعد راه دریائی کشف شد و مستعمره کردن جهان توسط اروپا آغاز شد .
بدینسان سفرها و رقابت دریائی بین کشورهای اروپا و دریانوردانشان برسرمستعمره کردن جهان شروع شد .
دریانوردان مشهوری همچون : واسکودوگاما , آلبو کرک , کریستف کلمب,  آمریکو وسپوچی , ماژلان و…. برای اکتشافات جغرافیائی و…که چهره جهان آن روز را دگرگون می کرد و اروپا را به قطب برتر در جهان تبدیل می کرد روانه دریا می شدند . در آن روزگار که استفاده از قطب نما مرسوم شده بود و دیگر دریانوردان نمی ترسیدند به وسط دریاها و اقیانوس ها بروند برای مشخص کردن موقعیت خودشان در دریاها و اقیانوس ها همچنین مشخص کردن محل جزایر و سرزمین های تازه کشف شده قبل از هر چیز نیاز به تعیین موقیت جغرافیائی داشتند که آن هم احتیاج به تعیین نصف النهار مبدا آن هم با دقت بسیار بالا داشت . ابتدا آنها هم نصف النهار قناری را انتخاب کردند ولی بعد از کشف آمریکا این نصف النهار دیگر جایگاه گذشته را نداشت . بنابر این در اوائل قرن ۱۸ پاریس را به عنوان نصف النهار مبدا انتخاب کردند .

شکل های شماره ۲۴ تا ۲۸ دریانوردان بزرگ

  ۷) تاریخچه نصف النهار گرینویچ

۱)رصدخانه گرینویچ : در سال ۱۶۸۵ چارلز دوم(پادشاه انگلیس)  اقدام به تاسیس رصد خانه ای کرد که بعد ها به یکی از مهمترین رصدخانه ها و مراکز علمی دنیا تبدیل شد . در آن زمان انگلستان در امر دریانوردی پیشتاز بود و برای کمک به توسعه دریانوردی و  رفع مشکلات آن  اقدام به تاسیس این رصد خانه کردند که خدمات بسیار زیادی به امر توسعه دانش نجوم و دریانوردی کرد . خدماتی که این رصد خانه انجام داد عبارتند از :
نشر سالنامه هایی مانند تقویم نجومی دریایی که برای تهیه تقویم ها ، ‌مساحی و دریانوردی اهمیت دارند ، ‌و نظاره کردن خورشید که از جنبه ی ترافیک رادیویی مورد توجه است همچنین تهیه دقیق جدول مختصات ستارگان که برای دریانوردان و برای اندازه گیری طول جغرافیائی بسیار مهم می باشد .
در سال ۱۹۴۸ مدتی بعد از جنگ جهانی دوم این رصدخانه به موزه تبدیل شده و وسائل بسیار با ارزشی همچون تلسکوپ نیوتون و بسیاری از اشیاء با ارزش تاریخی درآن نگهداری می شود .
۲) رصدخانه گرینویچ به عنوان نصف النهار مبدا :  در قرن ۱۹ قدرت های مهم دریائی در رقابت تنگاتنگی قرار داشتند و برای تعیین نصف النهار مبدا اختلاف سلیقه زیادی داشتند هر کدام سعی می کردند پایتخت خودشان(یا هر شهر و یا نقطه مهم دیگری را که دوست داشتند ) به عنوان نصف النهار مبدا برگزینند .
بعد از این که نصف النهار مبدا از جزابر قناری به پاریس انتقال دادند تا مدتی خیلی از دریانوردان تبعیت می کردند ولی بعد اختلافات شروع شد و هر کشور برای خودش نصف النهار مبدا مختص به خودش را داشت .
کار به جائی رسید که ساعت های دو کشتی که در کنار هم حرکت می کردند ساعت متفاوتی را نشان می دادند و از طرفی با این روش نمی شد به هیچ نقطه ای در جهان مختصات استاندارد نسبت دهند .
سرانجام در کنفرانسی بین ۱۳ تا ۲۲ اکتبر سال ۱۸۸۴، تصمیم گرفته شد که نصف النهار کشوری که دارای امکانات و تجهیزات و منابع علمی بیشتری نسبت به دیگر کشورها داشته باشد به عنوان نصف النهار مبدا انتخاب شود.بر این اساس،مشخص شدکه بریتانیا از دیگر کشورها پیشروتر است و بخاطر خدماتی که رصدخانه گرینویچ به دریانوردی و نجوم کرده بود به عنوان نصف النهار مبدا انتخاب شد. ( با این حال فرانسه و برزیل رای منفی دادند )
۳) اشتباه در محاسبه طول جغرافیائی گرینویچ : در اوت ۲۰۱۵ دانشمندان اعلام کردند که در تعیین نصف النهار مبدأ واقع در گرینویچ لندن اشتباه صورت گرفته است مرتکب اشتباه شده اند . در واقع نصف النهار صفر درجه از ۱۰۲ متری شرق گرینویچ می گذرد و این رصدخانه روی نقطه صفر قرار ندارد

شکل شماره ۲۹- رصدخانه گرینویچ

۸- تاریخچه پیدا کردن روش اندازه گیری طول جغرافیائی 

روش هائی که برای اندازه گیری عرض جغرافیائی شرح داده شد در زمان های قدیم هم از آن استفاده می کردند . جهانگردان , جغرافیدانان و مهمتر از همه دریانوردان قدیم عرض جغرافیائی را  با استفاده از همین روش ها بدست می آوردند (هر چند دقت خیلی بالا نیاز نداشتند) ولی مسئله طول جغرافیائی از دیرباز یک مشکل بزرگ بود و  نمی توانستند براحتی آن را بدست آورند .
در ایامی که دریانوردان بزرگ ( کلمب و ماژلان و… ) سرتاسر دریاها و اقیانووس ها را برای کشف سرزمین های جدید طی می کردند ,   در ایامی که کشورهای بزرگ اروپا ناوگان به دریا انداخته و در اقیانوس های بیکران در حال گشت و گذار بودند . و با هم در حال رقابت و هر کدام محدوده ای برای خودشان داشتند ,در ایامی که کشتی ها برای سفر تدارک دیده و مقدار محدودی آب و آذوقه بر می داشتند ,  بسیاری از کشتی ها بعلت عدم آگاهی از موقعیت نابود می شدند . اگر یک کشتی به دلیل هوای بد و عدم ناوبری صحیح و یا طوفان از مسیر خود منحرف می شد ممکن بود برای همیشه گم شده و با تمام شدن آذوقه و آب شیرین همه ملوانان از گرسنگی بمیرند و یا وارد محدوده کشورهای دیگر شده و موجب جنگ و نابودی ناوگان شود و….مصیبت دیگر این بود که گاهی جزایر و سرزمین هائی را پیدا می کردند و بعد بخاطر نداشتن مختصات گم کرده و بار دوم نمی توانستند آنها را پیدا کنند . 
یکی از اقدامات دریانوردان این بود که ازجرایری که شناخته شده بود و مختصات آن معلوم شده بود برای تصحیح مسیر استفاده می کردند . بنابر این از ستاره شناسان بزرگ ( گالیله , هالی , نیوتن و… ) کمک خواستند آنها هم روی به آسمان آوردند و روش هائی را هم پیدا کردند .

۱) روش گالیله 

گالیله با استفاده از رصد قمرهای مشتری با تلسکوپ و محاسبه دوره تناوب آنها مشکل را حل کند این قمرها هر کدام سالی ۱۰۰۰ بار دچار کسوف می شوند و رصد این قمرها می تواند اختاف ساعت را مشخص کند .مشکل این روش این بود که که باید از تلسکوپ های قوی استفاده می شد . روش گالیله در سال ۱۶۴۲ بعد از مرگ گالیله پذیرفته شد ولی فقط در خشکی کاربرد داشت . و در دریا هنوز قابل استفاده نبود
با این روش مختصات بسیاری از جزایر و سرزمین ها بدست آمد . و جغرافیدانان پی  بردند که بسیاری از فواصل را اشتباه حساب کردند و مجبور شدند بسیاری از نقشه ها را دوباره بکشند .
بسیاری از مستعمرات دوباره کوچک شدند . وقتی نقشه های جدید را به نزد پادشاه فرانسه بردند او در کمال حیرت اعلام کرد که بیشتر مستعمراتش را به ستاره شناسان باخته است تا به دولت های متخاصم .
یکی دیگر از نکات فرعی رصد قمرهای  مشتری پیدا کردن سرعت نور بود که همان زمان مشخص شد . 

شکل شماره ۳۰ – گالیله

۲) اشتباه کلمب

در سال ۱۴۹۲که پرتقالی ها راه دریائی جدید را به سمت جزایر ادویه بدست گرفته بودند و ثروت سرشاری بدست می اوردند . دریانوردی شجاع  به نام کریستف کلمب با حمایت ملکه اسپانیا از اقیانوس اطلس راهی غرب شد .
کلمب که پی برده بود زمین کروی است تصور کرده بود که می تواند براحتی از سمت غرب به آسیا برسد و خود را به جزایر ادویه برساند و راه جدیدی پیدا کند و تجارت ادویه را از دست پرتقالی ها بگیرد . او گمان می کرد آسیا خیلی بزرگتر از آنچه واقعا است می باشد و همچنین زمین کوچکتر از آنچه واقعا است می باشد .  
با این محاسبات به طرف غرب حرکت کرد تا طی یک مسیر نه چندان طولانی براحتی بتواند خود را از سمت غرب به قاره آسیا برساند ولی به قاره آمریکا رسید و گمان کرد به هند در آسیا رسیده است . او بومیان سرخپوست را هندی خواند ( واژه Indian  هم به معنی سرخپوست و هم به معنی هندی به کار می رود ) و بعد ها هم که ثابت شد به قاره جدیدی رسیده است هنوز پافشاری می کرد که به هند رسیده است و تا آخر عمر هم نخواست قبول کند که اشتباه کرده و قاره جدیدی را کشف کرده است . 

۳) فاجعه ماژلان

ماژلان دریانورد پرتقالی در بهار ۱۴۸۰ متولد شد و مانند کلمب علاقه زیادی به دریانوردی داشت . او که پی برده بود کلمب اشتباه کرده و قاره ای جدید بین  اروپا و آسیا می باشد سعی کرد راه کلمب را  ادامه داده در ضمن به طور عملی با حرکت از غرب به شرق برگشته و کروی بودن زمین را در عمل ثایت کند .
ماژلان در بیستم سپتامبر ۱۵۱۸با ۵ کشتی جنگی و ۲۷۰ سرنشین به طرف غرب به راه افتاد و تا ۶ دسامبر به سواحل برزیل رسید و در راه پیدا کردن گذرگاهی که به اقیانوس جدید راه پیدا کند در امتداد سواحل برزیل حرکت کرد و چون پیدا کردن گذرگاه طولانی شد و خدمه نا امید شدند کار به شورش و… کشید و ۲ فروند از کشتی هایش را از دست داد و… تا گذرگاه دریائی (که به نام خودش گذرگاه ماژلان نامیده شد) کشف کرد .
برای حرکت در اقیانوس جدید ماژلان دچار یک اشتباه بزرگ شد او که نتوانسته بود طول جغرافیائی را بدرستی محاسبه کند گمان کرد با یک دریای کوچک سروکار دارد که حداکثر دو هفته در راهند و آذوقه ۲هفته را برداشت و وقتی سفر بیش از۶ماه طول کشید قحطی و گرسنگی در کشتی بروز کردو تعداد زیادی تلفات داد وحتی کار به آدم خواری رسید و…

شکل های شماره ۳۱ و ۳۲ – مسیر حرکت کریستف کلمب و ماژلان

۴) راه حل آمریکو وسپوچی

آمریکو وسپوچی یا وسپوس از دریانوردان بزرگ  بود . او در سال ۱۴۵۴ در شهر فلورانس متولد شد . پدرش از تجار ثروتمند شهر فلورانس بود او از همان کودکی به دریانوردی علاقه فراوانی داشت . او از همان ابتدا به ادعاهای کلمب مبنی بر این که به آسیا رسیده شک کرد و ادعاهایی او را خیالی دانست .  کلمب دریانوردی ماهر و جغرافیدانی ناشی بود ولی وسپوچی هم در دریانوردی ,هم در جغرافیا و هم در نجوم  تبحر داشت .
در سال ۱۴۹۹ که کلمب سه سفرش را تمام کرده بود در یک کشتی اسپانیائی تحت فرماندهی ناخدا “اخدا” (okhda) راهی سفر شد و در ۲۷ ژوئن ۱۴۹۹ به برزیل رسید . و بیش از هر دریانوردی سواحل جدید را کشف کرده و از آنها نقشه های دقیقی تهیه کرد .
او تمام تمرکز خود را روی اندازه گیری طول جغرافیائی گذاشت و بالاخره راه حل را پیدا کرد .
راه حل وسپوچی :  برای محاسبه طول جغرافیائی باید  این روش ها را انجام دهیم
۱) یک افق مناسب (محلی که دور تا دورش تا جائی که امکان داشته باشد خالی از ارتفاعات و موانع باشد . بخصوص در افق شرقی و غربی (بهترین حالت در یک دست هموار ) پیدا کنیم
۲) با استفاده از ساعت شنی (تنها ساعت  مورد استفاده در ان زمان ساعت شنی بود در واقع مشکل طول جغرافیائی نبودن ساعتی بود که ساعت ها و دقیقه ها و… را نشان دهد ) فاصله زمانی از طلوع تا غروب خورشید را اندازه بگیری و چند شب تکرار کرده تا ببینی شب ها کوتاه تر می شود یا بلندتر و چقدر تعغیر می کند
۳) بعد اگر طول روز را از ۲۴ ساعت کم کنی طول شب بدست می آید و با استفاده از همان ساعت شنی نیمه شب را حساب می کنی همچنین هر وقت دیگری را می خواستی می توانستی محاسبه کنی
۴) بعد شروع کنی به محاسبه زمان “قران “  ( یعنی لحظه ای که ماه یا سیاره خاصی از کنار ستاره ای مشخص یا سیاره ای مشخص می گذشتند) شکل شماره ۳۳
۵) در مرحله بعد با مراجعه به جداول نجومی محاسبه کنی همین اتفاق قرار است در شهر یا کشور تو در این تاریخ مشخص چه ساعتی اتفاق بی افتد (درجداول نجومی آن دوران و امروزه رویدادهای مهم نجومی از جمله زمان قران کاملا مشخص شده است )
 ۶) در این حالت می توانی اختلاف ساعت کشورخودت را با این مکان بدست آورده و در ۱۵ ضرب کنی
روشی سخت ولی اگر با دقت اجرا شود جواب می دهد .

شکل شماره ۳۳ – یکی از لحظات قران (نزدیکی) نزدیکی ماه و ناهید

۵) چرا قاره امریکا به نام کلمب نامگذاری نشد

وسپوچی طول جغرافیائی بسیاری از مناطق امریکا را بدست آورد و بنابر این توانست نشان دهد که اینجا قاره جدیدی است و هزاران فرسنگ از آسیا فاصله دارد . او یک درجه قوسی را روی زمین ۱۱۱ کیلومتر بدست آورد و محیط زمین را با ۸۰ کیلومتر اختلاف بدقت بدست آورد .
وسپوچی بسیاری از جاهای قاره  جدید را کشف کرد و نقشه های دقیقی تهیه کرد . وسپوچی  نقشه ها یش را برای جغرافیدانی به نام “مارتین والد سیمولر” که از طرف دولت اسپانیا مسئول کشیدن نقشه بود می فرستاد و سیمولر که همه نقشه هایش را از وسپوچی دریافت کرده بود و می دانست که این وسپوچی بود که نشان داد سرزمین کشف شده قاره جدیدی است . از این رو در همه نقشه هایش نام قاره جدید را به نام کوچک وسپوچی ( آمریکو یا آمریکا ) نامگذاری کرد.
در سال ۱۵۰۷ میلادی ، سیمولر نقشه ای منتشر كرد و این قاره جدید را نیز در آن نشان داد . همراه با این نقشه ، جزوه ای ضمیمه كرده بود كه در آن می گفت بهتر است این قاره جدید « به نام كاشفش آمریكو« نام گذاری و آمریكا نامیده شود . و انجمن جغرافیدانان هم این نام را قبول کرده و از آن پس قاره جدید به افتخار آمریکو وسپوچی “ آمریکا “  نامگزاری شد و در عوض یک کشور به نام کریستف کلمب “ کلمبیا “ نامگزاری شد .

شکل شماره ۳۴ – تصویری از آمریکو وسپوچی که چند سال بعد از مرگش کشیده شده است

شکل شماره ۳۵ – وسپوچی در نیمه شب در حالی که جاشوانش به خواب رفته اند ستار گان را رصد می کند

۶) تاریخچه ساخت دقیق ترین ساعت دریانوردی و سر انجام طول جغرافیائی

بزرگترین مشکل آن زمان این بود که ساعت دقیقی که بتواند زمان را نگه دارد و نشان بدهد نبود .بهترین ساعتی که در آن دوران در کشتی ها استفاده می کردند همان ساعت شنی بود .
و چون این یک نیاز اساسی و مهم برای همه کشورها بود دولت های مختلف جایزه های کلانی برای کسی گذاشتند که بتواند یک زمان سنج ( کرنومتر , ساعت ) دقیق بسازد . بهترین ساعت های آن زمان ساعت های بزرگ آونگی بود که دقت کاملی نداشت و فقط  عقربه ساعت شمار داشت .

 در سال ۱۷۱۴ پارلمان انگلستان یک جایزه ۲۰۰۰۰ پوندی برای کسی در نظر گرفت که بتواند یک روش عملی برای پیدا کردن طول جغرافیایی در دریاها ارائه بدهد .در آن روزها این مبلغ بسیار کلان بود (حدود ۳۰ میلیارد تومان امروزی). در سال ۱۷۶۲ بود که یک ساعت ساز انگلیسی به نام جان هریسون پس از سال ها تلاش و بعد از ساخت چندین ساعت دقیق , و البته مقاومت کمیته ویژه ناظر با ساختن یک کرنومتر این جایزه را برد . چیزی که او ساخت یک وسیله مکانیکی بود که به عنوان زمان استاندارد به کار گرفته شد قبل از اینکه ساعتهای کوآرتز و الکترونیکی در بازار در دسترس قرار گیرند این بهترین وسیله بود .

“جان هریسون” که در سال ۱۶۹۳ به دنیا آمد و در سال ۱۷۷۶ درگذشت، اولین ساعت دریایی به نام H4 را ساخت. ساخته‌ او اولین ساعتی بود که آنقدر دقت داشت که برای اندازه‌گیری زمان سفر روی آب استفاده شد. در آزمایش این ساعت روی دریا( این ساعت که در ابعاد جیبی بود)در ۶هفته فقط پنج ثانیه عقب ماند. این ساعت برای اولین بار در ۱۸ نوامبر سال ۱۷۶۱در جاماییکا آزمایش شد.

با ساخت ساعت های دقیق جیبی کافی بود دریانوردان یک ساعت را به وقت گرینویچ (و یا هر نصف النهار مبدا که آن موقع استقاده می کردند ) همراه خود داشته باشند و از روی پدیده های نجومی (نظیر غروب خورشید و یا تعیین ظهر خورشیدی ) براحتی اختلاف ساعت را بدست آورند و آن را در ۱۵ ضرب کنند . تا اختلاف طول جغرافیائی بدست آید . 
۱۵×(ساعت محلی – ساعت گرینویچ ) = طول جغرافیائی بر حسب درجه

شکل شماره ۳۶ – ساعت شنی

برای مطالعه سایر مقاله های نجومی روی شکل زیر کلیک کنید

برای مطالعه مقاله های روانشناسی اینجا  را کلیک کنید .

عکس های طبیعت, طبیعت خوانسار , شکوفه های بهاری  , گلستان کوه ,دانلود آلبوم های کامل بهترین و زیباترین عکس ها ,آلبوم هائی با صدها عکس کیفیت بالا ,  در هیچ کجای اینترنت این عکسها را پیدا نمیکنید , عکس هابدون استفاده از تکنیک های فتوشاپ تهیه شده , کاملا طبیعی 

برای آموزش کامل و حرفه ای گوگل مپ روی شکل زیر کلیک کنید

همه جیز در مورد گوگل مپ

۱) هر گونه اظهار نظر را در فرم اظهار نظر کاربران وارد کنید .
۲) نظرات بعد از تایید مدیریت نشان داده می شود .
۳) با انتقادات و پیشنهادات سازنده خود ما را هرچه بیشتر  همراهی کنید . مدیریت از انتقادات و پیشنهادات سازنده شما استقبال میکند .
۴) هرگونه بهره برداری : کپی تمام و یا قسمتی از مطالب این سایت بدون ارجاع منبع آن ممنوع می باشد .
۵) تکثیر فایل های Pdf با ذکر منبع آزاد ولی فروش آن تحت هر عنوان و با ذکر منبع هم ممنوع می باشد .