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本初子午線は、地理座標系において経度が 0° と定義される子午線(経線)です。回転楕円体では、本初子午線とその反子午線 ( 360 度システムにおける180 度子午線) が大きな楕円を形成します。これにより、物体 (地球など)は2 つの半球(東西表記システムの場合、東半球と西半球) に分割されます。球状の天体を 2 つの半球に分割する赤道とは異なり、本初子午線は天文学的に任意です。地球の歴史的な本初子午線それぞれについて、歴史を通じてさまざまな地域でさまざまな慣例が使用または提唱されてきましたが[ 1 ] 、(火星の本初子午線とは異なり)物理地理学に基づいたものはありません。地球の現在の国際標準本初子午線は、 IERS 基準子午線です。これは、以前の標準であるグリニッジ子午線から派生したものですが、若干異なります。 [ 2 ]
地球と月の経度は、本初子午線（0°）から東西180°まで測定されます。その他の太陽系天体については、経度は0°（本初子午線）から360°まで測定されます。西経は、天体の自転が順行（または「直接」、地球など）の場合に使用されます。つまり、自転の方向が公転の方向と同じです。東経は、自転が逆行の場合に使用されます。[ 3 ]
ギリシャ人にとって経度の概念は、アレクサンドリアのギリシャ人エラトステネス（紀元前 276年頃-紀元前195年頃）とロドスのヒッパルコス（紀元前190年頃-紀元前120年頃）によって発展させられ、地理学者ストラボン（紀元前64/63年-紀元後24年頃）によって多くの都市に適用された。プトレマイオス（紀元後90年頃-紀元後168年頃）は、著書『地理学』の中で、世界地図に一貫した子午線を使用した最初の地理学者である。
プトレマイオスは、大西洋にある島々のグループである「幸運の島々 」を基準として用いた。これは通常カナリア諸島（西経13度から西経18度）に関連付けられるが、彼の地図はカーボベルデ諸島（西経22度から西経25度）により近い。重要な点は、負の数値がまだ使用されていなかったため、アフリカ大陸の西端（西経17度30分）より十分に西に位置することである。彼の本初子午線は、今日のウィンチェスター（西経約20度）の西18度40分に相当する。 [ 1 ]当時、経度を決定する主な方法は、さまざまな国で報告された月食の時刻を使用することであった。
インドにおける標準時の最も古い記述の一つは、西暦4世紀の天文学論文『スーリヤ・シッダーンタ』に見られる。地球が球形であると仮定したこの書物では、数千年前から続く本初子午線、すなわち経度0度の慣習が、中央インドの歴史的な都市ウッジャインの古代名であるアヴァンティと、北に750km （470マイル）離れた都市ロタク（北緯28度54分、東経76度38分/北緯28.900度、東経76.633度/北緯28.900度、東経76.633度）を通ると説明されている。[ 4 ]
プトレマイオスの『地理学』は1477年にボローニャで地図とともに初めて印刷され、16世紀の初期の地球儀の多くは彼の先例に倣ったが、それでもなお、本初子午線の「自然な」基準が存在するという希望があった。1493年、クリストファー・コロンブスは、羅針盤が大西洋の中央付近で真北を指したと報告し、この事実は、新たに発見された土地をめぐるスペインとポルトガルの領土紛争を解決した1494年の重要なトルデシリャス条約で使用された。トルデシリャス線は最終的に、カーボベルデの西370リーグ（約2,190キロメートル（1,360マイル、1,180海里） ）に確定した。[ a ]これは、 1527年と1529年にディオゴ・リベイロが作成したスペインのパドロン・レアルの複製に示されている。アゾレス諸島のサン・ミゲル島（西経25度30分）は、1594年になってもクリストファー・サクストンによって同じ理由で使用されていたが、その頃には磁気偏角ゼロ線が経線に沿わないことが示されていた。 [ 8 ]
1541年、メルカトルは 41cmの地球儀を作り、カナリア諸島のフエルテベントゥラ島（西経14度1分）を通る本初子午線を正確に描きました。彼の後の地図では、磁気仮説に従ってアゾレス諸島が使われましたが、オルテリウスが1570年に最初の近代的な地図帳を作成した頃には、カーボベルデなどの他の島々が使われるようになっていました。彼の地図帳では、経度は今日一般的な西経180度から東経180度ではなく、0度から360度まで数えられました。この慣習は18世紀まで航海士によって続けられました。[ 9 ] 1634年、リシュリュー枢機卿は、パリの西19度55分にあるカナリア諸島の最西端の島、エル・イエロ島を子午線として選びました。地理学者のドリールはこれを20度に丸めることに決め、単にパリの子午線を偽装したものになりました。[ 10 ]
18世紀初頭、海上での経度測定の精度向上をめぐる争いが繰り広げられ、ジョン・ハリソンによる航海用クロノメーターの開発につながった。主に初代英国王室天文官ジョン・フラムスティードが1680年から1719年にかけて作成し、後継者エドモンド・ハレーが普及させた正確な星図により、航海士はトーマス・ゴッドフリーとジョン・ハドレーが開発した八分儀を用いて、月による経度測定法をより正確に行えるようになった。[ 11 ]
18世紀には、ヨーロッパのほとんどの国が独自の基準子午線を採用し、通常は首都を基準としていました。そのため、フランスではパリ子午線が、プロイセンではベルリン子午線が、デンマークではコペンハーゲン子午線が、イギリスではグリニッジ子午線が基準子午線でした。
1765年から1811年の間に、ネヴィル・マスケリンはグリニッジ王立天文台の子午線に基づいて航海暦を49号発行した。「マスケリンの表は、月の法則を実用的にしただけでなく、グリニッジ子午線を普遍的な基準点にした。航海暦のフランス語訳でさえ、他のすべての表がパリ子午線を基準としていたにもかかわらず、グリニッジからのマスケリンの計算を保持していた。 」 [ 12 ]
1884年、ワシントンDCで開催された国際子午線会議で、22か国がグリニッジ子午線を世界の基準子午線として採用することに投票した。[ 13 ]フランスはアゾレス諸島とベーリング海峡を挙げて中立線を主張したが、最終的には棄権し、1911年までパリ子午線を使い続けた。
現在の国際標準本初子午線は、IERS基準子午線です。 国際水路機関は、 1983年にすべての海図用にIRMの初期バージョンを採用しました。[ 14 ]これは、1989年3月3日に国際民間航空機関によって航空航法用に採用されました。[ 15 ]
1984年以降、地球の本初子午線の国際標準はIERS基準子午線です。1884年から1984年までは、グリニッジ子午線が世界標準でした。これらの子午線は互いに非常に近い位置にあります。
1884年10月、アメリカ合衆国ワシントンDCで開催された国際子午線会議において、代表者（25か国を代表する41人の代表者）によって、グリニッジ子午線が世界中の共通の経度ゼロ点および時刻基準として選ばれた。[ 16 ] [ b ]
グリニッジ王立天文台を拠点とする歴史的な本初子午線の位置は、 1851 年にジョージ・エアリー卿によって確立されました。エアリー子午線は、彼が初めて観測を行った時からエアリー子午環の位置によって定義されていました。 [ 18 ]それ以前は、一連の初期の子午線観測装置によって定義されていましたが、最初のものは 1721 年に第 2 代王室天文官エドモンド・ハレーによって取得されました。それは、フラムスティード・ハウスと西サマーハウスの間の天文台の北西の隅に設置されました。現在フラムスティード・ハウスに吸収されているこの場所は、エアリー子午環の西約 43 メートル (47 ヤード) の位置にあり、これは経度約 2 秒に相当する距離です。[ 19 ] 1884年の国際子午線会議で、原則として（パリ子午線の採用を主張したフランス代表は棄権したが）エアリーの子午線が世界の本初子午線として採用された。[ 20 ] [ 21 ]
これらのグリニッジ子午線はすべて、地球表面からの天体観測によって決定され、地表の重力方向に沿って鉛直線を用いて方位が定められました。この天文グリニッジ子午線は、まず月距離法、次に船舶に搭載されたクロノメーター、海底通信ケーブルによる電信線、そして無線時刻信号によって世界中に普及しました。これらの方法を用いてグリニッジ子午線に基づいて最終的に確立された遠隔経度の一つが、北米測地系1927 （NAD27 ）です。NAD27は、その表面がアメリカ合衆国の海面下に最もよく一致する楕円体です。
1973年以降、国際時刻局、そして後に国際地球回転基準システムサービス（IERS）は、エアリー通過円などの光学機器への依存から、月レーザー測距、衛星レーザー測距、超長基線干渉法などの技術へと移行しました。これらの新しい技術によって、地球の重心を通る平面を持つIERS基準子午線が確立されました。これは、垂直偏向（局所的な垂直は、近くの山などの影響を受ける）の影響を受けるエアリー通過によって確立された平面とは異なります。局所的な垂直に依存することから、地球の中心に基づく子午線を使用するように変更されたことにより、現代の主子午線は、エアリー通過円を通る天文グリニッジ主子午線から東に5.3秒角ずれることになりました。グリニッジの緯度では、これは102メートル（112ヤード）に相当します。[ 22 ]これは、1984 年に国際時間局(BIH) によって、後に WGS84 (世界測地系 1984) およびさまざまな国際地球基準座標系(ITRF)となった BTS84 (BIH 地球システム) を通じて正式に受け入れられました。
地球のプレートテクトニクスの動きにより、地球表面の経度 0° の線は、1984 年 (または 1960 年代) 以降、このずれた位置から西へ数センチメートルずつゆっくりと移動してきました。つまり、エアリー通過円に向かって移動しています (または、見方によってはエアリー通過円が東へ移動しています)。衛星技術の導入により、より正確で詳細な地球地図を作成できるようになりました。これらの進歩に伴い、エアリー通過円から導き出されつつも、プレートの動きや地球の自転の仕方の変化の影響も考慮に入れた基準子午線を定義する必要性も生じました。[ 23 ] その結果、IERS 基準子午線が確立され、経度と時間の関係を定義し維持する国際地球回転基準システムサービスによって、地球の本初子午線 (経度 0°)を示すために一般的に使用されています。世界中の様々な観測所から衛星や天体コンパクト電波源（クエーサー）を観測した結果に基づくと、エアリーの通過円は、地球中心の経度0度を基準として、年間約2.5センチメートル（1インチ）ずつ北東方向に移動している。
また、米国国防総省が運用する全地球測位システム、WGS84 、およびその2つの正式なバージョンである理想的な国際地球基準システム（ITRS）とその実現である国際地球基準フレーム（ITRF）の基準子午線でもある。[ 24 ] [ 25 ] [ c ]地球上の現在の慣例では、国際日付変更線の基礎として、IRMの反対側の経度180°の線を使用している。
地球上では、北極から南極に向かって南下するIERS基準子午線（2016年時点）は、8つの国、4つの海、3つの大洋、1つの海峡を通過します。
地球上と同様に、本初子午線は任意に定義されなければなりません。多くの場合、クレーターなどのランドマークが用いられますが、他の天体や磁場を基準として定義される場合もあります。以下の惑星系における本初子午線は定義されています。
国際協定により経度0°を定義しているため、現在世界の本初子午線と呼べる唯一の子午線です。IRMは、エアリー通過円の緯度で、歴史的な世界の本初子午線の東102.5メートル（112ヤード）の地点を通過します。天文台全体と歴史的な本初子午線は現在、真の本初子午線の西側に位置しています。
[西経は自転が順行の場合に使用され、東経は自転が逆行の場合に使用される。...地球、太陽、月は、従来この定義には当てはまらない。これらの自転は順行であり、経度は東西ともに180°、または東を正とする360°となる。[脚注省略]
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