طول جغرافي

السؤال: كم عدد خطوط الطول؟


خطوط الطول عبارة عن أنصاف دوائر وهمية تحيط بالكرة الأرضية توصل بين القطب الشمالي والقطب الجنوبي، ويبلغ عددها 360 خط طول ؛ كل خط طول يتميز بدرجة (زاوية) ، ويبدأ العد من الخط الصفري المار بغرينيتش. الخط غرينيتش هو خط الظول 0 وهو يمر بمدينة غرينيتش في بريطانيا .  بين كل خطين متتاليين 1°.  وبالتحرك شرقا يأتي خط الطول 1° ثم خط الطول 2 ° وهو الحدود الشرقية لـ المملكة المتحدة ، كما نجد باريس على خط طول 2°   (درجة) و 21' (دقيقة (زاوية)) ، وهكذا نجد الإسكندرية على خط طول 30° شرقا .  بالمثل عند التحرك في اتجاه الغرب من غرينتش يعد خط الطول  1° ولكن غربا ، ثم 2 ° غربا ، وهكذا.     
نعطي هنا بعض المدن الشهيرة وموقعها على خط الطول الجغرافي: 
غرينيتش = 0°
غرب باريس = 2°  شرقا
مدينة تونس =  10°  شرقا
القدس = 35°  شرقا
موسكو = 37°  شرقا
مكة المكرمة = 40°  شرقا
كابل = 69° شرقا
جاكارتا = 106 ° شرقا
هونغ كونغ = 114 ° شرقا
طوكيو = 121 ° شرقا
هاواي = 155 ° غربا
سان فرانسيسكو = 122 °  غربا
نيويورك = 73 ° غربا
إيرلندا = 8 ° غربا
نلاحظ أن عدد خطوط الطول شرقا 180 وعدد خطوط الطول غربا 180 ، والجميع يكملون دائرة زاويتها 360 °. هذا التقسيم اتفقت عليه جميع الدول. 
بهذا النظام  يحدد التوقيت في مختلف دول العالم ، لأن الكرة الأرضية تدور حول محورها من الغرب إلى الشرق . بل أن هذا النظام  يحدد أيضا توقيت المدن المختلفة ؛ فالمسلمين مثلا يؤدون صلواتهم حسب توقيت مدينتهم أو قريتهم المحلية . لهذا ليس غريبا أن يشمل تقسيم خطوط الطول بالدرجة الزاوية ، والدقيقة الزاوية ، والثانية الزاوية ؛  فكل درجة من خط الطول مقسمة إلى 60 دقيقة (زاوية)، وكل دقيقة مقسمة إلى 60 ثانية (زاوية ). خط الطول 80 يكون درجته 80° ، وموقع المدينة المنورة  مثلا نجده على خط طول  =   شرق ، أو بالتالي 
39° 36' 0' '   شرق .
ولكن احداثيات خط الطول للمدينة المنورة هذا يتفق مع خط الطول الذي تقع عليه مدينة الرقة في سوريا . لهذا لا بد من إدخال خطوط العرض في الإعتبار للتعريف بالبلد ، فنجد احداثيات المدينة المنورة هي:
خط الطول  =    شرقا
خط العرض =     شمالا
وأما الرقة فإحداثياتها:
خط الطول  =   شرقا
خط العرض =   شمالا
الدراسة والاكتشاف
في 1612م اقترح غاليليو غاليلي أن بالمعرفة الدقيقة  لمدارات أقمار المشتري  يمكن استخدام مواقعها كساعة عالمية ، وأن هذا سيساعد على إمكانية تحديد خطوط الطول على الارض  بدقة. ولكن الأسلوب الذي وضعه غاليليو لم يكن عمليا للملاحين على متن السفن البحرية.

وفي عام 1714م أصدرت الحكومة البريطانية "قانون خط الطول"، حيث عرضت مكافآت مالية كبيرة للشخص الأول الذي يستطيع وضع طريقة عملية لتحديد خطوط الطول من داخل السفن البحرية، لحل مشاكل البحارة في تحديد مواقعهم في  البحار.
بمقارنة موقع كل من القمر والمريخ مع مواقعها المتوقعة، كان فسبوتشي قادرة تحديد خطوط الطول.ولكن هذا الأسلوب واجه عدة قيود:
أولاً، أنه يتطلب حدوث حدث فلكي معين (اصطفاف القمر والمريخ على نفس السوية بالنسبة للأرض)، وهذا يتطلب المراقبة المستمرة لاستباق هذا الحدث عن طريق وضع تقويم فلكي.
ثانيا، يجب معرفة الوقت بشكل دقيق، حيث كان من الصعب التأكد من أراض أجنبية.
وأخيراً، هذه الطريقة تتطلب منصة قياس مستقرة، مما يجعل هذه التقنية عديمة الفائدة على متن سفينة بحرية تهتز.

اخترع الإنكليزي جون هاريسون، (الكرونومتر البحري)، وهي أداة رئيسية لحل مشكلة الدقة في تحديد خطوط الطول في البحر، وبهذه الطريقة زادت إمكانية البحارة في  قطع مسافات طويلة في  البحار [1] على الرغم من أن جون هريسون حصل على المكافأة التي وضعتها الحكومة البريطانية لاختراعه (الكرونومتر البحري) سنة 1773، إلا أن الكرونومتر ظل مكلفا للغاية وأسلوب المسافة القمرية ظل هو الأسلوب المستخدم لعدة عقود.
وأخيراً، تم تنسيق عمل الكرونومترات البحرية وإشارات التلغراف اللاسلكي، الأمر الذي وضع حلا نهائيا  لمشكلة تعيين خطوط الطول في القرن العشرين.
خط جرينتش

هو خط طول يقع في منتصف الكرة الأرضية بالضبط وتساوي درجته صفر .  ويقع على يمينه 180 خط طول وعلى يساره 180 خط طول، وتسمى خطوط الطول التي على يمينه خط طول شرقا  K والخطوط التي على يساره خط طول غربا. وقد سُمي جرينتش نسبة إلى قرية جرينتش الواقعة جنوبي شرق مدينة لندن في بريطانيا ؛ وقد اختصوا تلك القرية بالذات ليسموا بها خط الطول رقم صفر.
أهمية خطوط الطول
تفيد في تحديد فروق التوقيت بين المدن، أيضا تسهل دراسة الكرة الأرضية.
قياس خطوط الطول مهم على حد سواء لرسم الخرائط والمحيطات وللملاحة أيضا. معظم المستكشفين عانوا على مر التاريخ من مشكلة تحديد خطوط الطول. حيث استغرق العثور على وسيلة لتحديد خطوط الطول عدة قرون.
دوائر العرض
لتكملة الاحداثيات الجعرافية لتعيين مواقع المدن المختلفة ومواقع السفن في البحر أضيفت دوائر عرض إلى خطوط الطول . دوائر العرض هي دوائر وهمية على سطح الكرة الأرضية تبدأ بالخط 0 وهو خط الإستواء . وتقسم المناطق الشمالية بدوائر بين 0 درجة و 90 درجة وتسمى شمالا؛ وتقسم المناطق الجنوبية على الارض إلى دوائر بين 0 (خط الإستواء) و 90  جنوبا. 
تم احتساب دوائر  العرض من خلال مراقبة الرباعي أو أسطرلاب  و ارتفاع الشمس أو النجوم وتم رسمها بشكل دوائر أفقية على الخرائط .
بواسطة معرفة خط الطول ودائرة العرض التي تقع عليها مدينة ما ، يمكن التعرف على المدينة (أنظر مثال المدينة المنورة والرقة أعلاه).
حساب خطوط الطول
ويعطى خط الطول كمقياس زاوي يتراوح بين 0° على خط الطول الرئيسي + 180 ° شرقا وغربا −180°. الحرف اليوناني λ (لامدا)، [2][3] يستخدم للدلالة على الموقع إذا كان شرق أو غرب خط الطول الرئيسي.
كل درجة من خط الطول شبه مقسمة إلى 60 دقيقة، وينقسم كل منها إلى 60 ثانية. ويتم كتابة خط طول بهذه الطريقة 30 23° 27′ هي المحدد الثواني مع كسر عشري. يستخدم تمثيل بديل درجة ودقيقة، حيث عن أجزاء لمدة دقيقة بالتدوين العشري مع جزء صغير، وبالتالي: كما يمكن التعبير عن 27.500′ 23° ككسر عشري: 23.45833 درجة شرقا لإجراء العمليات الحسابية، قد يتم تحويل قياس الزوايا بالتقدير الدائري، حتى أنه يمكن التعبير عن خط الطول بدلالة الرمز (باي) (π (pi، حيث كل واحد باي يساوي 180°.
لإجراء العمليات الحسابية، يتم استبدال الشرق والغرب بعلامة سالبة في نصف الكرة الغربي وعلامة إيجابية في النصف الشرقي. حيث يمكن الجمع بين خط طول محدد وخط عرض محددة (عادة ما تكون خطوط العرض إيجابية في نصف الكرة الشمالي) تعطي موقعا دقيقا على سطح الأرض وهذا يتم باستخدام نظام الاحداثيات الديكارتي (جملة ديكارت)
وقد يحدد خط الطول عند نقطة معينة بحساب الفارق الزمني بين الموقع المراد حساب خط الطول عنده و "التوقيت العالمي" (UTC). إن هناك24 ساعة في يوم و 360 درجة في حلقة مفرغة، تتحرك الشمس بالنسبة للارض بمعدل 15 درجة كل ساعة (360 درجة/24 ساعة = 15 درجة للساعة الواحدة). إذا كان هناك شخص ما في المنطقة الزمنية (UTC) -3) ثلاث ساعات قبل التوقيت العالمي) فان هذا الشخص موجود قرب خط طول 45° (3 ساعات × 15 ° كل ساعة = 45 °). واستخدمت الكلمة قرب نظراً لأن هذه النقطة قد لا تكون في وسط المنطقة الزمنية؛ كما يتم تعريف المناطق الزمنية سياسيا، حتى تلك المراكز والحدود، وهذا يؤدي في كثير من الأحيان ألا تكون خطوط الطول من مضاعفات 15°. فهاذا يفرض وجود الكرونومتر لحساب خط الطول في موقع معين حيث يعين التوقيت الدولي UTC وتحديد التوقيت المحلي عن طريق المراقبة الفلكية أو الطاقة الشمسية.
وترد تفاصيل أكثر تعقيداً مما هو موضح هنا في المقالات التالية:
مقالة عن التوقيت العالمي
مقالة عن معادلة الوقت
خواص خطوط الطول

باستخدام خطوط الطول، استطاع العلماء حساب الزمن في مدينة معينة بمعرفة زمن مدينة أخرى، وكذلك خط طولها وذلك باستخدام الخواص التالية لخطوط الطول استطاعوا حساب:
المدن التي على خط طول واحد لها نفس التوقيت تقريبا، فمثلا الساعة في مدينة القاهرة 5:00 ص وهي على خط طول 30° شرقا (شرق جرينتش) فإن الساعة ستكون في الخرطوم 5:00 ص، ويرجع ذلك أن خط الطول الذي يمر بالقاهرة هو نفس خط الطول الذي يمر بالخرطوم.
عند دوران الأرض حول نفسها فإنها تأخذ 4 دقائق بين كل خط طول والآخر أي أن فرق الزمن بين كل خط طول والآخر 4 دقائق، وكذلك أيضا فإنها تشرق على 15 خط طول في الساعة.
الأرض تدور من الغرب إلى الشرق حول نفسها. ويعني ذلك أن المدن التي تقع شرق خط جرينتش تشرق عليها الشمس قبل التي تقع غربه.
كيفية حساب فرق التوقيت

مثال: إذا كانت الساعة في مدينة جرينتش الآن 7:30 مساء فكم تكون الساعة في مدينة القاهرة الواقعة على خط الطول 30° شرقا
اولا يحسب فرق الخطوط وهو طرح خطي الطول من بعضهما
الفرق بين خطي الطول = 30 – 0 = 30° خط طول
ثم يحسب فرق زمن دوران الأرض حول نفسها بين المدينتين بضرب خط طول القاهرة 30 في 4 ،  حيث 4 هو فرق الزمن بين إشراق الشمس بين خطي متتاليين . (زاوية 1 ° تعادل 4 دقائق زمنية) 
فرق الزمن بين القاهرة وغرينيتش = 30 × 4 = 120 دقيقة
فرق التوقيت بالساعات = 






120
60





{\displaystyle {\tfrac {120}{60}}}

 = ساعتين
ثم يُضاف الزمن الموجود في مدينة غرينتش (المدينة المعروف توقيتها) إلى فرق الزمن إذا اتجهنا شرقا ؛ ويُطرح إذا اتجهنا غربا . وبما أن القاهرة في الشرق  فإننا نضيف ساعتين على توقيت غرينيتش وبذلك نعرف توقيت القاهرة. 
الزمن في القاهرة = 2 + 7.30 = 9.30 
إذاً الساعة في القاهرة    9:30  حسب "توقيت جرينتش".
كوس φ يقلل من 1 عند خط الاستواء إلى الصفر في القطبين، حيث يقلل طول درجة من خط الطول وبالمثل. وهذا يتناقض مع زيادة طول درجة من خط الاستواء إلى القطب صغيرة (1%). ويبين الجدول سواء بالنسبة لمجسم اهليلجي WGS84 مع = 6,378,137.0 m و b = 6,356,752.3142 م. علما بأن المسافة بين نقطتين 1 درجة عن بعضها البعض في نفس دائرة خط العرض، يقاس على طول هذه الدائرة من خط العرض، أكثر قليلاً من (الجيوديسية) أقصر مسافة بين تلك النقاط؛ والفرق أقل من 0.6 متر.
المراجع

انظر أيضاً
عرض جغرافي
غرينتش
خط الاستواء
جغرافيا
علوم الأرض
علم تشكل الأرض
سماء الربيع
سماء الشتاء
خارطة النجوم

تصنيف:خطوط طول
تصنيف:خطوط وهمية
تصنيف:علم الخرائط
تصنيف:علم تقسيم الأرض
تصنيف:مصطلحات بحرية
تصنيف:ملاحة