miniatura|300px|Os meridianos ligam os polos Norte e Sul.
Em geografia e geodésia, um meridiano é uma linha de coordenada que liga os pontos de mesma longitude. A longitude é a posição angular a leste ou a oeste de um meridiano primário, expressa em graus ou em outra unidade angular. A posição de um ponto ao longo de um meridiano é dada pela latitude, medida ao norte ou ao sul da linha do Equador. Na projeção de Mercator e na projeção de Gall-Peters, os meridianos são representados perpendicularmente aos paralelos.
Em um modelo de Terra esférica, um meridiano é um semicírculo máximo entre os polos. Em um elipsoide de revolução, é metade de uma elipse norte-sul. Um meridiano e o respectivo antimeridiano formam juntos uma curva fechada, chamada círculo meridiano, que é uma circunferência no modelo esférico e uma elipse no modelo elipsoidal. No elipsoide WGS84, o comprimento entre um polo e o outro ao longo de um meridiano é de aproximadamente 20.003,93144 km.
Os meridianos convergem nos polos. A distância entre dois deles, medida ao longo de um paralelo, é máxima no Equador e diminui com o aumento da latitude até chegar a zero nos polos.
Definição geodésica Na geodésia, a superfície da Terra é aproximada por um elipsoide de referência. Em um elipsoide de revolução, um plano meridiano contém o eixo de rotação do elipsoide. Sua interseção com a superfície forma uma elipse meridiana. Os dois polos dividem essa elipse em dois meridianos opostos.
A longitude geodésica de um ponto é o ângulo entre o plano de um meridiano de referência e o plano meridiano que contém esse ponto. Fora dos polos, cada ponto do elipsoide pertence a um único meridiano. Nos polos, todos os meridianos se encontram e a longitude não determina uma direção única.
Como o elipsoide de revolução tem simetria em torno de seu eixo, todos os seus meridianos têm o mesmo comprimento. Os meridianos e os paralelos formam uma rede de coordenadas sobre sua superfície. Um trecho de meridiano compreendido entre duas latitudes é chamado arco de meridiano, e seu comprimento varia conforme as latitudes e os parâmetros do elipsoide adotado.
O zero de longitude não possui uma referência natural equivalente ao Equador para a latitude. Um meridiano precisa, por isso, ser escolhido por convenção como origem das longitudes. Nos referenciais geocêntricos usados pela geodésia espacial, o plano de longitude zero é definido matematicamente. As convenções do IERS denominam meridiano zero do ITRF o plano que contém o geocentro, o polo do ITRF e a origem de seu eixo x.
Etimologia O termo meridiano vem do latim meridies, "meio-dia". O ponto subsolar atravessa um meridiano no meio-dia solar correspondente, entre o nascer e o pôr do Sol nesse meridiano. O Sol também atravessa o meridiano celeste do observador na passagem meridiana. A mesma raiz latina originou as expressões ante meridiem e post meridiem, abreviadas como a.m. e p.m. no sistema horário de 12 horas.
História Eratóstenes empregou uma linha de referência para longitude em seus trabalhos geográficos no século III a.C. Em épocas posteriores, cidades, observatórios e ilhas diferentes foram adotados como origem das longitudes. Entre os meridianos de referência usados em mapas e levantamentos estiveram os de El Hierro, Paris e Greenwich.
Como não há um zero natural de longitude, diferentes Estados e instituições podiam usar suas próprias origens sem alterar a geometria do sistema. A coexistência de referências tornou mais difícil combinar mapas, posições e horas locais. No século XIX, a expansão das ferrovias, da navegação de longa distância e das comunicações aumentou a procura por uma origem comum de longitude e por sistemas uniformes de tempo.
A relação entre longitude e tempo também permitia determinar posições. Como a Terra completa aproximadamente 360° de rotação em 24 horas, uma diferença de uma hora no tempo solar corresponde a 15° de longitude. Navegadores podiam comparar o meio-dia local com um relógio ajustado à hora de um meridiano de referência para calcular sua longitude.
Conferência Internacional do Meridiano
A Conferência Internacional do Meridiano reuniu-se em Washington, D.C., em outubro de 1884, com 41 delegados de 25 países. Suas resoluções recomendaram a adoção de um único meridiano primário internacional, passando pelo centro do instrumento de trânsito do Observatório Real de Greenwich. A longitude seria contada a partir dele para leste e para oeste até 180°, com as longitudes orientais positivas e as ocidentais negativas.
A conferência também propôs um dia universal baseado no dia solar médio. Ele começaria à meia-noite média do meridiano inicial e seria contado de zero a 24 horas. Outra resolução manifestou a expectativa de que os dias astronômico e náutico passassem a começar à meia-noite.
A conferência não instituiu um sistema mundial de fusos horários. As zonas de hora padrão espalharam-se por decisões posteriores de governos e administrações. Muitas passaram a usar diferenças inteiras de horas em relação ao tempo de Greenwich.
Greenwich já era uma referência comum na navegação. No fim do século XIX, 72% do comércio marítimo mundial dependia de cartas náuticas que usavam Greenwich como origem das longitudes. Os Estados Unidos também já haviam adotado Greenwich como base de seu sistema de hora padrão.
Meridiano de Greenwich e referência moderna miniatura|upright=0.85|O meridiano primário astronômico histórico em Greenwich, na Inglaterra. O zero de longitude dos referenciais geodésicos modernos passa cerca de 102 m a leste dessa linha.
O Meridiano de Greenwich adotado em 1884 passava pelo círculo de trânsito de Airy no Observatório Real de Greenwich. Outros meridianos eram definidos pela diferença angular entre seus planos e o plano de Greenwich. O antimeridiano correspondente está a 180° de longitude e fica próximo da Linha Internacional de Data, cuja trajetória se desvia do meridiano em diferentes regiões para acompanhar limites políticos e administrativos.
Os meridianos de 0° a 180° a oeste da origem são usados para longitudes ocidentais e os de 0° a 180° a leste para longitudes orientais. Na convenção geográfica comum, essas duas faixas correspondem aos hemisférios Ocidental e Oriental.
A origem astronômica histórica em Greenwich não coincide com o zero de longitude dos referenciais geocêntricos usados por sistemas modernos de navegação por satélite. Em Greenwich, a diferença é de aproximadamente 102,478 m para leste.
A diferença não resulta de uma simples transferência física da linha de Greenwich. As longitudes astronômicas históricas dependiam da vertical local, afetada pelo campo gravitacional, enquanto os sistemas geodésicos espaciais adotam referenciais geocêntricos. A orientação dos referenciais posteriores foi mantida em continuidade com os sistemas usados para determinar a rotação da Terra.
A posição do zero geodésico não é marcada no Observatório Real de Greenwich como a antiga linha astronômica, mas pode ser localizada por receptores de navegação por satélite.
O uso de um dia universal não eliminou imediatamente convenções anteriores. O dia civil começava à meia-noite, enquanto o dia astronômico e o dia náutico ainda podiam ser contados a partir do meio-dia. Essas convenções foram modificadas em momentos diferentes.
Uso em demarcações Linhas norte-sul definidas a partir de meridianos ou de posições longitudinais também foram usadas para delimitar territórios e áreas de jurisdição. Em 1494, o Tratado de Tordesilhas entre Portugal e Castela determinou uma linha de demarcação de polo a polo, situada a 370 léguas a oeste das ilhas de Cabo Verde. As terras encontradas a leste dessa linha ficariam sob a Coroa portuguesa e as situadas a oeste, sob a Coroa de Castela.
A linha passou a ser chamada Meridiano de Tordesilhas, embora o tratado não lhe atribuísse uma longitude em graus. A determinação prática de sua posição era dificultada pela incerteza sobre a dimensão da Terra, pelo comprimento da légua e pela determinação de longitudes no mar.
Meridiano magnético O meridiano magnético de um lugar é o plano vertical determinado pela direção local das linhas do campo magnético terrestre. Sua direção horizontal corresponde à indicada por uma agulha de bússola ideal, livre de perturbações locais.
O campo magnético terrestre varia no espaço e no tempo. Uma bússola tende a alinhar-se com a componente horizontal desse campo, e não diretamente com o meridiano geográfico.
O ângulo horizontal entre o meridiano magnético e o meridiano astronômico é a declinação magnética. Navegadores podiam comparar o azimute observado do nascer ou do pôr do Sol com a direção da bússola para estimar essa diferença.
Meridiano verdadeiro Na literatura de agrimensura, meridiano verdadeiro é uma expressão histórica para a direção meridiana determinada em relação aos polos geográficos, em oposição ao meridiano magnético. Em terminologia geodésica mais precisa, distingue-se o meridiano astronômico, obtido a partir da vertical local e do eixo de rotação terrestre, do meridiano geodésico, definido sobre um elipsoide de referência.
A diferença entre a direção do meridiano astronômico e a do meridiano magnético é a declinação magnética.
Henry David Thoreau usou uma linha de meridiano verdadeiro como referência em seus levantamentos na região de Concord, em Massachusetts. A comparação dessa linha com sua bússola permitia verificar a declinação antes e depois de seus trabalhos de campo.
Passagem meridiana
A passagem meridiana ocorre quando um corpo celeste atravessa o meridiano celeste do observador. Na passagem superior, o corpo alcança sua maior altitude nesse ciclo diário. A hora da passagem também pode ser estimada observando o astro em uma mesma altitude antes e depois da culminação e calculando o ponto médio entre os dois instantes.
Na navegação astronômica, a altura do Sol durante sua passagem meridiana e sua declinação podem ser usadas para calcular a latitude. Em uma forma elementar, com os sinais ajustados à posição relativa do observador e do Sol:
A declinação de uma estrela é sua distância angular ao norte ou ao sul do equador celeste.
A passagem do Sol pelo meridiano local não coincide necessariamente com 12h00 no horário civil. A equação do tempo produz uma diferença entre o tempo solar aparente e o tempo solar médio, e a hora legal de um lugar também depende do fuso horário adotado.
Meridiano padrão Um meridiano padrão é um meridiano usado como referência para a hora padrão de uma região. A relação entre a rotação terrestre e a longitude dá 15° por hora em uma divisão ideal de 360° por 24 horas.
A adoção de horas padronizadas espalhou-se no fim do século XIX e no início do século XX. Em uma divisão geométrica ideal, os meridianos centrais de fusos sucessivos ficam separados por 15°.
As zonas horárias legais não precisam seguir esses meridianos. Suas fronteiras são definidas pelos Estados e costumam acompanhar limites políticos. Algumas usam diferenças de 30 ou 45 minutos em relação ao UTC, como ocorre na Índia, no Nepal e em partes da Austrália e da Nova Zelândia.
Medição da rotação da Terra As determinações astronômicas tradicionais de latitude e longitude dependem da direção da vertical local e sofrem os efeitos das variações do campo gravitacional. Essa diferença entre coordenadas astronômicas e geodésicas explica parte da separação entre a antiga linha astronômica de Greenwich e o zero dos referenciais geocêntricos.
A geodésia espacial permite definir sistemas terrestres de referência a partir de observações de estações distribuídas pela Terra. O ITRF fornece posições e velocidades de estações em um sistema geocêntrico e é usado, junto com parâmetros da orientação terrestre, no estudo da rotação da Terra.
O plano de longitude zero do ITRF é definido independentemente de uma marca física sobre a superfície terrestre.
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