Quelle est la longitude?

Les longitudes sont des points géographiques d’orientation indiquant la position est ou ouest de la Terre. Les points sont mesurés en degrés et symbolisés par la lettre grecque λ (épeautre lambda). De plus, il existe des lignes spéciales qui traversent le pôle nord et se dirigent vers le pôle sud, reliant des points situés sur les mêmes longitudes. Ces lignes s'appellent des méridiens. Le méridien le plus spécial est désigné sous le nom de méridien d'origine. Cette longitude particulière traverse Greenwich en Angleterre. Il détient la position de longitude zéro degré (0 °). Afin d'établir la longitude d'autres endroits sur la Terre, les endroits sont mesurés par l'angle est ou ouest par rapport au premier méridien. Il commence de 0 ° à l'est à +180 et à l'ouest, l'angle va jusqu'à -180. La position d'un lieu au nord ou au sud du premier méridien est mesurée par la latitude. Ceci peut être décrit comme l'angle entre la longitude locale et l'équateur.

Il est important de noter que la Terre n'est pas une sphère parfaite. S'il s'agissait d'une sphère parfaite, la longitude à un endroit donné serait égale à l'angle entre le plan vertical nord-sud passant par cet endroit et le plan du méridien Prime / Greenwich. Heureusement que la Terre n’est pas uniforme, la présence de montagnes et d’autres irrégularités à la surface de la Terre permet de décaler le plan vertical à une certaine distance de l’axe. Lorsqu'une intersection entre un plan nord-sud et le méridien de Greenwich / Prime se produit, un angle est créé et cet angle forme la longitude astronomique exacte. Les longitudes identifiées par les cartes sont formées par l'angle entre le méridien qui traverse Greenwich et un plan qui passe perpendiculairement par la courbure choisie comme niveau de la mer. Cette mesure n'est pas très précise car l'avion de Greenwich ne traverse pas le niveau de la mer actuel.

Origine et découverte

L’histoire de la longitude a été enrichie par de grands esprits dans les domaines de l’astronomie, de la cartographie et de la navigation au cours de nombreux siècles. Cette information était et est toujours importante. Par exemple, dans un tracé océanographique sûr, un moyen de définir la longitude et la latitude était indispensable. Le processus de recherche de mesures précises a pris des siècles et la contribution de très grands érudits. Les premiers travaux enregistrés sur les recherches sur la longitude remontent au 3ème siècle avant notre ère par Erastosthenes. Son travail a été construit plus tard par un Hipparque au 2ème siècle avant notre ère. Le 11ème siècle a révélé un grand esprit appelé Al-Burini, qui a découvert que la Terre tournait sur elle-même, découverte qui forme la base de la croyance moderne selon laquelle la longitude et la latitude sont liées.

Solutions initiales

À la recherche de la grandeur, les nations devaient investir dans le commerce, les colonies et les avant-postes à l'étranger. Pour cette raison, la nécessité d'identifier l'emplacement de leurs navires dans la mer à l'aide de sa longitude était d'une grande importance. Des nations comme la France, l’Espagne et les Pays-Bas ont offert de grands prix pour résoudre le problème de la longitude.

L'une des premières solutions au problème de la longitude reposait sur des intervalles de temps. La méthode impliquait que les marins déterminent l’heure locale en utilisant le soleil comme point de référence par rapport à leur heure locale. Cette méthode a résolu le problème des horloges mécaniques ne fonctionnant pas en mer en raison de l'humidité et des mouvements en mer.

L'Anglais Royal Charles II a créé l'Observatoire Royal en 1675 afin de connaître la longitude des lieux afin d'aider les navigateurs. Une méthode appelée Distance lunaire a été découverte, où un emplacement précis des étoiles est enregistré, puis le mouvement de la lune par rapport aux étoiles peut être utilisé pour calculer l'heure à Greenwich. Le défi dans cette méthode était de prédire les mouvements de la lune et le manque de disponibilité d'instruments précis pour l'observation.

Acte de longitude de 1714

L'année 1714 fut une excellente année pour la recherche de longitude. Le gouvernement britannique a offert un prix de 20 000 £ pour une solution à la question de la longitude d'un demi-degré, ce qui équivaut à 2 minutes. Comme motivation, deux solutions ont été créées en même temps. Un horloger du nom de John Harrison a apporté sa première contribution pertinente en créant le Marine Timekeeper H4. Cet instrument a par la suite été renommé le chronomètre marin. Les autres contributeurs incluent John Hadley et l'astronome allemand Tobias Mayer, qui ont perfectionné les catalogues et instruments astronomiques antérieurs à utiliser dans la méthode Distance lunaire. L'astronome Royal Nevil Maskelyne a apporté une contribution remarquable à ses efforts sur le Nautica Almanac et le tableau de longitude. L'Observatoire Royal reste un point de test pour les spécialistes de la marine et les observateurs astronomiques. Ces efforts ont fortement contribué à ce que Greenwich devienne le premier méridien de référence.

Calculs de longitude

La longitude est indiquée par une mesure angulaire allant de 0 ° à + 180 ° vers l'est et de -180 ° vers l'ouest. Lambda (λ) a été utilisé pour désigner des lieux situés à l'est ou à l'ouest du méridien d'origine. Chaque degré de longitude est séparé par 60 minutes et une minute est divisée en 60 secondes. Pour des raisons de précision, les secondes sont saisies par des décimales telles que 23 ° 27, 5 ′ E. Cette position peut également être écrite sous forme de fraction décimale telle que 23, 45833 ° E. une fraction signée de π (pi) ou une fraction non signée de 2 π. Lors des calculs, le suffixe ouest / est est supprimé pour être remplacé par le symbole négatif (-) à l’ouest du méridien, alors que le signe positif (+) est utilisé pour désigner des positions situées à l’est du premier méridien. Une intersection d'une longitude et d'une latitude spécifiques est ensuite utilisée pour calculer la position d'un lieu sur la Terre.

Pour déterminer la longitude d'un lieu, la différence de temps entre ce lieu et le temps universel coordonné (UTC) est calculée. Vitesse de déplacement du soleil dans le ciel = nombre de degrés dans un cercle / nombre d'heures dans une journée = 360 ° 24 heures = 15 ° par heure. Par conséquent, pour une personne ayant 4 heures d'avance sur l'heure UTC, cette personne est proche de 60 ° de longitude (4 heures × 15 ° par heure = 60 °). Afin d'être précis dans ce calcul, il est nécessaire de disposer d'un chronomètre fixé à UTC et de pouvoir également déterminer l'heure locale d'un lieu à l'aide d'une observation astronomique ou de moyens solaires.

Singularité et discontinuité de la longitude

En mathématiques, la singularité peut être définie comme un point auquel une entité mathématique ne peut pas être définie ou ne se comporte pas de manière normalisée, alors que la discontinuité est définie comme le manque de continuation d'une fonction en un point de son champ. Lors des calculs, il est important de savoir que la longitude est singulière aux pôles, de sorte que les calculs peuvent ne pas être très précis à ces points. Le point méridien ± 180 ° représente une forme de discontinuité qui doit être manipulée avec soin. Pour prédire et éviter les erreurs de calcul, la longitude et la latitude pourraient être remplacées par la représentation de la position horizontale lors des calculs.

Influence des plaques tectoniques sur la latitude

Les plaques tectoniques se déplacent constamment à une vitesse de 50-100 mm par an. Cela signifie que différents endroits sur la Terre se déplacent toujours les uns par rapport aux autres. Ces mouvements augmentent les distances longitudinales entre deux points à un endroit particulier. Par exemple, la différence entre l’Ouganda sur la plaque africaine et l’Équateur sur la plaque sud-américaine s’accroît d’environ 0, 0014 seconde d’arc par an. Pour réduire le changement de longitude ou de latitude entre les endroits sur la même plaque, un cadre de référence peut être utilisé lorsque les points / coordonnées sont fixés sur une plaque unique, telle que NAD83 pour l'Amérique du Nord.

Longueur d'un degré de longitude

La longueur en milles ou toute autre mesure d'un degré entre les longitudes dépend uniquement du rayon du cercle de latitude. Comme les degrés de latitude sont parallèles, vous constaterez que la distance entre chaque degré de latitude restera presque constante. D'autre part, comme les degrés de longitudes sont plus éloignés l'un de l'autre, plus près de l'équateur et plus près des pôles, la distance entre deux points longitudinaux varie considérablement. Les latitudes sont approximativement distantes de 69 milles, mais ce chiffre varie entre 68, 703 milles près de l’équateur et environ 69, 407 près des pôles. Un degré de la longitude a été enregistré pour être le plus élevé à l'équateur à 69.172 miles à l'équateur. Ce chiffre diminue progressivement à 0 aux pôles à mesure que les longitudes se confondent.

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