子午线的含义 - 时间与经度背后的基准线

什么是子午线

子午线是一条从北极到南极沿地球表面延伸的假想半圆。英文meridian源自拉丁语meridies(正午)，反映了太阳在该线上的各点达到太阳正午这一事实。中文“子午线”中“子”指北方、“午”指南方，同样表达了南北走向的含义。日语中的“子午線”也源于相同的方位概念。

地球上任何一点的经度，由该点与本初子午线(0度经线)之间的角度定义。经度向东延伸180度、向西延伸180度，共计360度。同一条子午线上的所有点共享相同的经度，并同时经历太阳正午，这就是时区划分的地理学基础。

本初子午线 - 格林尼治为何胜出

将零度经线设在何处，纯粹是人为决定。不同于由地球自转轴决定的赤道(纬度0度)，没有任何自然事实指定某条特定经线为本初子午线。历史上各国使用各自天文台所在的经线：法国使用巴黎天文台，西班牙使用加的斯，俄国使用普尔科沃天文台。

在1884年的国际子午线会议上，格林尼治之所以胜出，很大程度上是因为当时大部分海运已经在使用以格林尼治为基准的海图，实务上具有连续性。英国海军力量和商船队主导着海上贸易，格林尼治天文台的航海年鉴和海图已成为事实上的国际标准。会议承认的是既有的主导惯例，而非凭空创造一个新标准。

子午线与时间 - 15度等于一小时

地球每24小时自转360度，因此太阳正午每隔15度经度偏移一小时。当本初子午线处于太阳正午时，东经15度为太阳时13:00，东经30度为14:00，东经135度(日本标准时间子午线)为21:00。这就是时区的理论基础，UTC+N的偏移量意味着该地位于本初子午线以东N×15度处。

日本的标准时间子午线位于东经135度，穿过兵库县明石市。明石市立天文科学馆设有标志该线的纪念碑，该市也被称为“时间之城”。不过，现代日本标准时间由NICT的原子钟生成，而非基于天文观测，尽管子午线仍保留着象征性的参考意义。

GPS时代的子午线 - 102米的偏移

格林尼治天文台地面上那条供游客拍照的本初子午线标志，位于GPS测量的零度经线以西约102米。现代测量以地球质心为参考，而非格林尼治当地的铅垂线，局部铅垂方向与地心法线之间的微小角度造成了这一偏差。

当前国际经度参考是IERS参考子午线，它由分布在世界各地的VLBI站和GPS参考点统计推算得出，位于历史格林尼治标线以东约102米。这一偏移在实际应用中没有影响：时区、导航和日常制图无缝使用现代参考，而那条著名的旅游标线仍然是广受喜爱的历史遗迹，而非在用的科学标准。

其他重要子午线

与本初子午线正对的180度经线是反经线，对应国际日期变更线的理论位置。各国的标准时间子午线也很重要：日本为东经135度，印度为东经82.5度(对应UTC+5:30)，中国为东经120度(尽管国土跨度很大，但全国统一使用UTC+8)。

当一个国家的标准时间子午线远离其实际领土时，太阳时与时钟时间之间会产生显著差异。西班牙西部(西经9度)距其标准时间子午线(东经15度，UTC+1)相差24度，太阳时与时钟之间存在约1小时36分钟的差距。在这种情况下，时钟的正午比太阳到达最高点约早1小时36分钟，因此整个生活作息相对于太阳是提前的。