Nollameridiaani

Nollameridiaani eli nollapituuspiiri on pituuspiiri, jonka pituus­aste on määritelty nollaksi (0°). Nolla­meridiaani ja sille vastakkainen, 180°:n meridiaani yhdessä muodostavat maapallon yhden isoympyrän.
Nolla­leveys­piiri eli päiväntasaaja on määräytynyt maapallon pyörimis­akselin suunnan perusteella. Sitä vastoin nolla­pituus­piiri on peri­aatteessa mieli­valtaisesti valittavissa, ja useita eri pituus­piirejä on eri maissa ja eri aikoina käytetty nolla­pituus­piireinä. Vuonna 1884 tehdyn kansain­välisen sopimuksen mukaisesti sellaisena käytetään nykyisin Greenwichin pituuspiiriä.
Nolla­meridiaani ja sille vastakkainen meridiaani jakavat maapallon läntiseen ja itäiseen pallon­puoliskoon.

Historia

Pituus­piirin käsitteen kehittivät kreikkalainen Eratosthenes (noin 276–195 eaa.) Aleksandriassa ja Hipparkhos (noin 190–120 eaa.) Rhodoksella, ja myöhemmin maan­tieteilijä Strabon määritti sen monille kaupungeille. Kuitenkin vasta Klaudios Ptolemaios (90–168 jaa.) ensimmäisenä käytti pituus­piirejä johdon­mukaisesti teoksessaan Geographia olevassa maailman­kartassa.
Ptolemaios käytti lähtökohtana Atlantissa sijaitseviksi oletettuja "Onnellisten saaria", joiden yleensä on tulkittu tarkoittavan Kanarian­saaria (13–18° länteen Greenwichistä), joskin hänen kartallaan ne ovat lähempänä Kap Verden saarten todellista sijaintia (22–25° länteen Greenwichistä). Täten hänen nolla­pituus­piirinsä on mukavasti Afrikan läntisimmänkin kohdan (17,5° W) länsi­puolella, minkä vuoksi kartassa esiintyy vain itäisiä pituuspiirejä; negatiivisia lukujahan ei tuohon aikaan vielä käytetty. Hänen nolla­pituus­piirinsä on suunnilleen 18° 40′ länteen Winchesteristä ja noin 20° länteen Greenwichistä.
 Siihen aikaan pituus­piirit määritettiin pääasiassa sen mukaan, mihin aikaan päivästä kuun­pimennykset havaittiin eri seuduilla.
Ptolemaioksen Geographia painettiin ensimmäisen kerran karttoineen Bolognassa vuonna 1477, ja monet varhaiset karttapallot vielä seuraavalla vuosi­sadalla laadittiin sen avulla. Mutta edelleen toivottiin, että olisi olemassa jokin "luonnollinen" peruste nolla­pituus­piirin valinnalle. Kristoffer Kolumbus ilmoitti vuonna 1493, että kompassi osoitti tarkalleen pohjoiseen jossakin Keski-Atlantilla, ja tätä seikkaa käytettiin hyväksi huomattavassa Torde­sillasin sopi­muk­sessa, jolla ratkaistiin Espanjan ja Portugalin kiistat vastikään löydetyistä maista. Sopimuksen mukainen raja­linja oli itse asiassa 370 peninkulmaa länteen Kap Verdestä. Tämän osoittaa Diogo Ribeiron kartta vuodelta 1529. São Miguelin saarta Azoreilla käytti samasta syystä lähtökohtana vielä Christopher Saxton vuonna 1594, vaikka silloin jo tiedettiin, ettei kompassin nolla­poikkeaman linja kulkenut suoraan mitään pituus­piiriä pitkin.
Vuonna 1541 Mercator laati kuuluisan 41 cm:n läpimittaisen kartta­pallonsa ja sijoitti nolla­meridiaanin kulkemaan tarkalleen Kanarian­saarten Fuerteventuran kautta (14° 1′ W). Hänen myöhemmissä kartoissaan nolla­kohtana olivat Azorit Maan magneettikenttää koskeneen hypoteesin mukaisesti. Mutta kun Abraham Ortelius laati ensimmäisen nyky­aikaisen kartastonsa vuonna 1570, lähtö­kohtana alettiin käyttää muitakin saaria kuten Kap Verdeä. Hänen kartastossaan pituus­piirit laskettiin 0°:sta 360°:een, ei läntisestä 180°:stä itäiseen 180°:een kuten nykyisin on tapana.  Samoin menettelivät meren­kulkijat pitkälle 1700-luvulle saakka. Esimerkiksi Jacob Roggeveen ilmoitti vuonna 1722 loki­kirjassaan Pääsiäis­saaren sijaitsevan pituus­piirillä 268° 45′ (Fuerta­venturasta laskettuna).
Vuonna 1634 Ranskan pääministeri, kardinaali Richelieu määräsi Kanarian­saarten läntisimmän kohdan, Ferron (nyk. El Hierro, 19° 55′ länteen Pariisista), viralliseksi nolla­pituus­piiriksi. Kuitenkin maan­tieteilijä Delisle päätti pyöristää tämän tasan 20°:ksi, jolloin lähtö­kohtana itse asiassa oli Pariisin pituus­piiri, vaikka se olikin merkitty lukemalla 20° eikä 0°.
1700-luvun alussa kysymys pituus­asteen tarkemmasta määrittämisestä merellä sai osakseen suurta huomiota, mikä johti siihen, että John Harrison keksi merenkulkijoiden käyttämän, riittävän tarkan kronometrin.  Mutta varsinaisesti vasta tarkemmat tähti­kartat, joita vuosina 1680–1719 laati Britannian kuninkaallinen astronomi John Flamsteed ja myöhemmin hänen seuraajansa Edmund Halley, tekivät meren­kulkijoille mahdolliseksi määrittää pituus­piiri tarkemmin kuun sijainnin perusteella Thomas Godfreyn ja John Hadleyn keksimän oktantin avulla. Vuosien 1765 ja 1811 välillä Nevil Maskelyne julkaisi 49 laitosta Nautical Almanac-teoksesta, ja ne oli laskettu Greenwichin kuninkaallisen tähti­tornin pituus­piirin mukaan. Onkin sanottu, että Maskelynen taulukot eivät ainoastaan tehneet kuuhun perustuvaa paikan­määristyä mahdolliseksi, vaan ne myös tekivät Greenwichin meridiaanista yleis­maailmallisesti käytetyn noll­a­meridiaanin. Jopa Nautical Almanacin ranskan­kielisissa käännöksissä käytettiin Maskelynen laskelmia Greenwichistä luettuna siitä huolimatta, että kaikki muut taulukot teoksessa Connaissance des Temps perustuivat Pariisin meridiaaniin.
Myös Suomessa käytettiin Ferroa nolla­pituus­piirinä vielä 1800-luvun lopulla. Niinpä Suomen Valtiokalenterissa ilmoitettiin Helsingin tähtitornin sijaitsevan 42° 37,5′ itään Ferrosta ja samalla 5° 21,9′ länteen Pulkovan observatoriosta.
Vuonna 1884 Washingtonissa pidetyssä kansain­välisessä meridiaani­konferenssissa 22 maata äänesti sen puolesta, että Greenwichin meridiaani valittiin kansain­väliseksi nolla­meridiaaniksi. Ranskalaiset ehdottivat "neutraalia" linjaa mainiten mahdollisina esi­merkkeinä Azorit ja Beringin salmen, mutta luopuivat yrityksestä ja käyttivät Pariisin meridiaania vuoteen 1911 saakka.

Kansainvälinen nollameridiaani

Lokakuussa 1884 Greenwichin meridiaani valittiin Washingtonissa pidetyssä kansain­välisessä meridiaani­konferenssissa yleis­maailmalliseksi nolla­meridiaaniksi ja samalla kaikkialla maailmassa käytettyjen kello­aikojen lähtö­kohdaksi.

Nollameridiaanin tarkempi sijainti Greenwichissä

Kauan käytetyn nolla­meridiaanin, joka perustuu Greenwichin kuninkaallisen tähti­tornin (engl. Royal Observatory) sijaintiin, määritteli alun perin George Biddell Airy vuonna 1851. Hän määritteli sen kulkemaan rakentamansa meridiaaniympyrän keskipisteen kautta. Sitä ennen se oli määritelty aikaisempien kauko­putkien sijainnin mukaan, josta ensimmäisen oli hankkinut toinen kuninkaallinen tähti­tieteilijä Edmond Halley vuonna 1721. Se oli sijoitettu observatorion äärimmäiseen luoteis­kulmaukseen Flamsteed Housen ja Western Summer Housen väliin. Tämä kohta, joka nykyisin on osa Flamsteed Housea, on noin 43 metriä Airyn meridiaani­ympyrästä länteen, mikä vastaa noin 0,15 sekunnin aikaeroa.  
Juuri Airyn meridiaani­ympyrän kautta kulkeva pituus­piiri valittiin periaatteessa kansain­väliseksi nolla­meridiaaniksi vuonna 1884.
Kaikki nämä Greenwichin meridiaanit määriteltiin maan päällä tehtyjen tähti­tieteellisten havaintojen avulla, jotka tarkistettiin painovoiman suunnan eli luotiviivan avulla. Tämä tähti­tieteellinen Greenwichin meridiaani otettiin laskujen lähtö­kohdaksi ympäri maailman, ensin Kuun sijainnista tehtyjen havaintojen, sitten laivoissa käytettyjen kronometrien, sitten merenalaisisten lennätinkaapelien ja lopulta radio­signaalien avulla.

IERS:in referenssimeridiaani

Tekokuut tekivät mahdolliseksi ottaa lähtö­kohdaksi Maan massakeskipiste sen pinnan sijasta, sillä kaikki teko­kuut kiertävät Maan massa­keski­pistettä riippumatta pinnan epä­säännölli­syyk­sistä. Ensimmäisessä satelliittipaikannusjärjestelmässä Transitissa 1960-luvulla valittiin nolla­meridiaaniksi maa­keskinen ellipsoidi NAD27. Se kehitettiin laboratoriossa, joka sijaitsi Washington D.C.:n ja Baltimoren puoli­välissä. Koska laboratorion sijainnin pituus­piiriksi haluttiin kokonaisluku mutta pituus­piirit haluttiin muutoin numeroida totuttuun tapaan, tuli järjestelmän nolla­meridiaani kulkemaan 5,3″ Airyn meridiaani­ympyrää idempänä. Greenwichin leveys­pirillä tämä vastaa noin 102,5 metrin eroa. Tämän hyväksyi virallisesti Bureau International de l'Heure (BIH) vuonna 1984 ottaessaan käyttöön BTS84:n (BIH Terrestral System), josta myöhemmin tuli WGS84 (World Geodetic System), sekä useissa kansain­välisissä maan­päällisissä vertailu­järjestelmissä (ITRF).
Maan tektonisten laattojen liikkeen vuoksi maan päällä kulkeva nolla­meridiaani on hitaasti siirtynyt länteen päin, nyt jo muutaman sentti­metrin lähemmäksi Airyn meridiaani­ympyrää, tai Airyn meri­diaani­ympyrä on siirtynyt saman verran kohti nykyistä virallista nolla­meridiaania. Satelliittien avulla tuli mahdolliseksi laatia tarkempia ja yksityis­kohtaisia maailman­karttoja. Tämän myötä on tullut tarpeelliseksi ottaa käyttöön referenssi­meridiaani, joka kulkee mahdollisimman lähellä Greenwichiä mutta jossa on otettu huomioon myös 
manner­laattojen liikkeen vaikutus ja Maan pyörimis­liikkeen vaihtelut. Tämän tuloksena on määritelty IERS:in kansainvälinen perusmeridiaani. Sitä käyttää nollameridiaanina (0°) Kansainvälisen maan pyörimis- ja vertailu­järjestelmä­palvelu( International Earth Rotation and Reference System Service), joka määrittelee yhteyden
pituus­piirin ja ajan välillä. Satelliittien ja avaruudessa olevien radio­lähteiden kuten kvasaarien avulla on todettu, että Airyn meridiaani­ympyrä siirtyy koilliseen noin 2,5 sentti­metriä vuodessa tämän maa­keskeisen koordinaatti­järjestelmän suhteen. Noin vuonna 1999 kansain­välinen referenssi­meridiaani (IRM) kulki 5,31 kulmasekuntia tai 102,4 metriä Greenwichin observatoriossa olevan Airyn meridiaani­ympyrän itä­puolitse.  Tähän referenssimeridiaaniin perustuu myös GPS-paikannus­järjestelmä.

Nollameridiaani ja aikavyöhykkeet

Nolla­meridiaaniin liittyvät läheisesti myös maapallon aika­vyöhykkeet. Useiden vuosi­kymmenien ajan maapallon aika­järjestelmä perustui Greenwichin nolla­meridiaanin keskiaurinkoaikaan (GMT). Useimmissa maissa virallinen aika oli täysiä tunteja edellä Greenwichin ajasta tai siitä jäljessä.
Koska maapallon pyörimisliike kuitenkaan ei ole aivan tasaista, on sekunti nyttemmin määritelty uudelleen, cesiumatomin erään spektriviivan taajuuden perusteella. Tähän perustuu myös nykisin käytössä oleva aika­järjestelmä, UTC. Siinä sekunnin määritelmä ei enää perustu maa­pallon pyörimis­liikkeeseen, mutta viralliseen aikaan lisätään tarvittaessa karkaussekunti, jonka avulla UTC saadaan jatkuvasti pysymään mahdollisimman lähellä nolla­meridiaanin keskiaurinkoaikaa. Täten UTC on käytännössä kuta­kuinkin sama kuin GMT. Useimmissa maissa virallinen aika on nykyisin täysiä tunteja edellä UTC:tä tai siitä jäljessä.
Päivämääräraja kulkee pääasiassa pituus­piiriä 180° pitkin, mutta poikkeaa siitä muutaman pituus­asteen verran eräiden saaristojen sekä Beringin salmen kohdalla.