ग्रीनविच मीन टाइम खगोल विज्ञान का मानक कैसे बना

हर बार जब आप विश्व घड़ी पर नज़र डालते हैं, GPS निर्देशांक देखते हैं, या खगोलीय अवलोकन दर्ज करते हैं, तो आप 140 से अधिक वर्ष पहले वाशिंगटन D.C. के एक सम्मेलन कक्ष में लिए गए निर्णय पर निर्भर कर रहे हैं। यह तथ्य कि शून्य डिग्री देशांतर पेरिस, या बर्लिन, या गीज़ा के महान पिरामिड के बजाय दक्षिण-पूर्व लंदन की एक पहाड़ी से होकर गुज़रता है — वैज्ञानिक इतिहास की सबसे परिणामी दुर्घटनाओं में से एक है। लेकिन यह दुर्घटना नहीं थी। यह ब्रिटिश समुद्री प्रभुत्व, खगोलीय सटीकता और एक नेविगेशन समस्या का परिणाम था जिसने किसी भी नौसैनिक युद्ध से अधिक नाविकों की जान ली थी।

समस्या: समुद्र में देशांतर

1675 में, चार्ल्स द्वितीय ने एक ही आदेश के साथ ग्रीनविच में रॉयल वेधशाला की स्थापना की: समुद्र में देशांतर निर्धारित करने की समस्या को हल करें। अक्षांश सरल था — पोलारिस या दोपहर के सूर्य की ऊँचाई मापें और आप जान जाते थे कि आप कितने उत्तर या दक्षिण में हैं। लेकिन देशांतर — आपकी पूर्व-पश्चिम स्थिति — तारों से सीधे मापना असंभव था क्योंकि पृथ्वी उनके नीचे घूमती है।

गणित स्पष्ट था: यदि आप अपने जहाज़ की स्थिति पर सटीक स्थानीय समय (तारों द्वारा निर्धारित) और एक संदर्भ मध्याह्न (मान लीजिए, ग्रीनविच) पर सटीक समय जानते थे, तो उन दो समयों के बीच का अंतर आपका देशांतर है। प्रत्येक घंटे का अंतर 15° देशांतर के बराबर है (360° ÷ 24 घंटे)। समस्या संदर्भ मध्याह्न पर पर्याप्त सटीकता के साथ समय जानना था — केवल 4 मिनट की घड़ी त्रुटि का अर्थ 1° की नेविगेशन त्रुटि थी (भूमध्य रेखा पर लगभग 111 किमी)।

1707 में, जिब्राल्टर से लौट रहे ब्रिटिश युद्धपोतों के एक बेड़े ने अपने देशांतर का गलत अनुमान लगाया और कोहरे में सिली द्वीप की चट्टानों से टकरा गया। चार जहाज़ डूब गए। 1,400 से 2,000 नाविक डूब गए — ब्रिटिश इतिहास की सबसे भीषण समुद्री आपदाओं में से एक। ब्रिटिश संसद ने 1714 के देशांतर अधिनियम के साथ प्रतिक्रिया दी, समुद्र में देशांतर ज्ञात करने की व्यावहारिक विधि के लिए £20,000 (आज लगभग £3 मिलियन के बराबर) तक के पुरस्कारों की पेशकश की।

जॉन हैरिसन और समुद्री क्रोनोमीटर

देशांतर समस्या को हल करने की दौड़ दो खेमों में विभाजित हो गई: खगोलविद, जिन्होंने चंद्र दूरी विधि (ज्ञात तारों के सापेक्ष चंद्रमा की स्थिति मापना और पूर्व-गणित सारणियों से देशांतर की गणना) की वकालत की, और घड़ीसाज़, जिनका नेतृत्व जॉन हैरिसन ने किया, जो मानते थे कि पर्याप्त सटीक समुद्री-योग्य घड़ी पृथ्वी पर कहीं भी ग्रीनविच समय रख सकती है।

हैरिसन, यॉर्कशायर के एक स्व-शिक्षित बढ़ई, ने चार समुद्री क्रोनोमीटर बनाने में 31 वर्ष बिताए। उनका पहला, H1 (1735), 72-पाउंड की पीतल की घड़ी थी जिसमें लिग्नम विटे — एक स्व-स्नेहक उष्णकटिबंधीय दृढ़ लकड़ी — से स्नेहित लकड़ी के गियर थे, जो लिस्बन की परीक्षण यात्रा पर लहराते समुद्रों को सहन कर सकी। उनका चौथा, H4 (1759), 5-इंच व्यास की पॉकेट घड़ी थी जिसने 81-दिन की ट्रान्साटलांटिक यात्रा में केवल 5.1 सेकंड खोए — एक सटीकता जो पहले केवल स्थिर भूमि-आधारित पेंडुलम घड़ियों द्वारा प्राप्त की गई थी।

खगोलविदों (आइज़क न्यूटन और नेविल मास्केलिन, खगोलविद रॉयल सहित) के प्रभुत्व वाले देशांतर बोर्ड ने दशकों तक हैरिसन के दावे का विरोध किया। मास्केलिन ने नौवहन पंचांग में प्रकाशित चंद्र दूरी विधि को बढ़ावा दिया — एक प्रकाशन जो रॉयल वेधशाला आज भी जारी रखती है। हैरिसन को अंततः 1773 में, 80 वर्ष की आयु में, राजा जॉर्ज III को व्यक्तिगत अपील के बाद अपनी पूर्ण पुरस्कार राशि मिली।

इस प्रतिद्वंद्विता की विरासत: दोनों विधियाँ जीतीं। हैरिसन का क्रोनोमीटर डिज़ाइन 19वीं सदी के नेविगेशन का मानक बन गया, जबकि मास्केलिन का नौवहन पंचांग 1906 तक चंद्र दूरी सारणियाँ प्रकाशित करता रहा और आज तक मूलभूत खगोलीय पंचांग बना हुआ है — अब U.S. नौसेना वेधशाला और HM नौवहन पंचांग कार्यालय द्वारा संयुक्त रूप से निर्मित।

1884 का अंतर्राष्ट्रीय मध्याह्न सम्मेलन

19वीं सदी के अंत तक, रेलवे समय-सारणियों और ट्रान्साटलांटिक टेलीग्राफ केबलों के प्रसार ने एक एकल, सार्वभौमिक प्रधान मध्याह्न को आर्थिक आवश्यकता बना दिया। विभिन्न देश भिन्न मध्याह्न उपयोग करते थे — फ्रांस पेरिस, जर्मनी बर्लिन, U.S. वाशिंगटन D.C., और ब्रिटेन ग्रीनविच। एक ट्रान्साटलांटिक केबल संदेश एक टाइमस्टैम्प ले जाता था जो विभिन्न शहरों में भिन्न अर्थ रखता था।

अक्टूबर 1884 में, 25 राष्ट्रों के प्रतिनिधि अंतर्राष्ट्रीय मध्याह्न सम्मेलन के लिए वाशिंगटन D.C. में स्टेट डिपार्टमेंट में एकत्र हुए। कार्यसूची में सात संकल्प थे:

संकल्प 1: सभी राष्ट्रों के लिए एक एकल प्रधान मध्याह्न

यह सर्वसम्मति से पारित हुआ। सभी सहमत थे कि उन्हें एक मध्याह्न की आवश्यकता है — प्रश्न था कौन सा।

संकल्प 2: ग्रीनविच वेधशाला के पारगमन यंत्र के केंद्र से गुज़रने वाला मध्याह्न

मतदान: 22 पक्ष में। अकेले सैन डोमिंगो ने विरोध में मतदान किया। फ्रांस और ब्राज़ील ने मतदान से परहेज किया।

ग्रीनविच क्यों? सरल उत्तर डेटा है: 1884 तक, विश्व के लगभग 72% नौवहन टनभार ब्रिटिश एडमिरल्टी चार्ट का उपयोग करते थे, जो सभी ग्रीनविच को अपना प्रधान मध्याह्न संदर्भित करते थे। U.S. ने पहले ही अपने नौवहन चार्ट के लिए ग्रीनविच अपना लिया था। जर्मनी ने अपने रेलवे नेटवर्क को GMT से संरेखित कर दिया था। फ्रांस की अपनी नौसेना भी व्यावहारिक नेविगेशन के लिए ग्रीनविच-आधारित चार्ट का उपयोग करती थी। सम्मेलन ने ग्रीनविच को चुना नहीं, बल्कि एक मौजूदा वास्तविकता का अनुसमर्थन किया।

फ्रांस का मतदान से परहेज सैद्धांतिक था: उन्होंने तर्क दिया कि प्रधान मध्याह्न एक "तटस्थ" स्थान होना चाहिए, किसी एक राष्ट्र से संबद्ध नहीं। उन्होंने प्रस्तावित किया कि मध्याह्न अज़ोरेस या बेरिंग जलडमरूमध्य से गुज़रे। लेकिन जब स्पष्ट हो गया कि समुद्री दुनिया पहले ही ग्रीनविच पर मानकीकृत हो चुकी थी, फ्रांस ने विरोध में मतदान करने के बजाय मतदान से परहेज किया — और फिर 1911 तक पेरिस मध्याह्न को अपना कानूनी संदर्भ बनाए रखा।

संकल्प 3: इस मध्याह्न से 180° तक पूर्व और पश्चिम की ओर गिना जाने वाला देशांतर

पारित।

संकल्प 4: सार्वभौमिक दिवस को अपनाना

इस संकल्प ने "सार्वभौमिक दिवस" को ग्रीनविच में मध्य मध्यरात्रि से आरंभ होने वाले माध्य सौर दिवस के रूप में परिभाषित किया। इसने 24 समय क्षेत्र प्रणाली बनाई जो हम आज उपयोग करते हैं।

संकल्प 5-7: तकनीकी विवरण

इनमें मध्यरात्रि से आरंभ होने वाला खगोलीय दिवस (दोपहर से नहीं, जैसा खगोलविद पारंपरिक रूप से उपयोग करते थे — 1925 में किया गया परिवर्तन) और विभिन्न तकनीकी खगोलीय परिपाटियाँ शामिल थीं।

मध्याह्न के पीछे का विज्ञान: एरी का पारगमन वृत्त

मध्याह्न को परिभाषित करने वाला भौतिक उपकरण एरी का पारगमन वृत्त था, जिसे सातवें खगोलविद रॉयल, जॉर्ज बिडेल एरी द्वारा डिज़ाइन किया गया और 1851 में स्थापित किया गया। पारगमन वृत्त एक दूरबीन है जो केवल मध्याह्न तल (उत्तर-दक्षिण) में घूमने के लिए स्थिर होती है। जैसे ही कोई तारा मध्याह्न पार करता है, दूरबीन उसका सटीक पारगमन समय और ऊँचाई कोण रिकॉर्ड करती है।

1851 और 1954 के बीच, एरी के पारगमन वृत्त ने 650,000 से अधिक तारा पारगमनों के अवलोकन किए, पूरे पूर्व-उपग्रह युग के लिए मूलभूत खगोलीय संदर्भ सूची का निर्माण किया। यह उपकरण — कोई अमूर्त गणितीय बिंदु नहीं — "देशांतर शून्य" का भौतिक अवतार था।

भूगणित की एक विडंबना में, आधुनिक GPS मापन दिखाते हैं कि एरी का पारगमन वृत्त ठीक 0° 0' 0" देशांतर पर स्थित नहीं है। आधुनिक IERS संदर्भ मध्याह्न (GPS द्वारा उपयोग की जाने वाली शून्य-देशांतर रेखा) एरी मध्याह्न से लगभग 102 मीटर पूर्व में गुज़रती है। विसंगति उपकरण त्रुटि से नहीं बल्कि एक मौलिक भौतिक प्रभाव से उत्पन्न होती है: स्थानीय गुरुत्व। एरी का पारगमन वृत्त स्थानीय ऊर्ध्वाधर (साहुल रेखा) से संरेखित था, जो निकटवर्ती भूभाग और उपसतह भूविज्ञान के द्रव्यमान द्वारा विक्षेपित होता है। IERS संदर्भ मध्याह्न भूकेंद्रिक रूप से परिभाषित है — पृथ्वी के द्रव्यमान केंद्र के सापेक्ष, स्थानीय गुरुत्व से स्वतंत्र। 102-मीटर का ऑफसेट खगोलीय और भूगणितीय निर्देशांक प्रणालियों के बीच अंतर का स्मारक है।

GMT से UT1 से UTC तक

GMT का स्वयं एक सटीक समय मानक के रूप में आश्चर्यजनक रूप से छोटा जीवनकाल था। 20वीं सदी के प्रारंभ तक, खगोलविदों ने खोज लिया था कि पृथ्वी का घूर्णन अनियमित है — यह चंद्रमा से ज्वारीय घर्षण, वायुमंडल और महासागरों के ऋतुनिष्ठ द्रव्यमान पुनर्वितरण, और पृथ्वी के जड़त्व आघूर्ण में दीर्घकालिक परिवर्तनों के कारण प्रति दिन मिलीसेकंड से तेज़ और धीमा होता है। GMT, जो शाब्दिक रूप से ग्रीनविच मध्याह्न को पार करने वाले माध्य सूर्य द्वारा परिभाषित था, आधुनिक विज्ञान के लिए बहुत असटीक था।

सार्वभौमिक समय (UT), 1928

अंतर्राष्ट्रीय खगोलीय संघ ने 1928 में सार्वभौमिक समय (UT) प्रस्तुत किया, औपचारिक रूप से ग्रीनविच पर माध्य सौर समय द्वारा परिभाषित। UT0 कच्चा मध्याह्न पारगमन समय है। UT1 ध्रुवीय गति (पृथ्वी के घूर्णन अक्ष का विचरण) के लिए सुधारता है। UT1 वह समय मापक्रम है जिसका उपयोग खगोलविद करते हैं क्योंकि यह सीधे पृथ्वी के घूर्णन को ट्रैक करता है — और इसलिए भूमि के सापेक्ष खगोलीय पिंडों की स्थिति।

पंचांग समय (ET), 1952

जब 1950 के दशक में परमाणु घड़ियाँ पर्याप्त रूप से स्थिर हो गईं, IAU ने पंचांग समय प्रस्तुत किया, जो पृथ्वी के घूर्णन के बजाय सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की कक्षीय गति द्वारा परिभाषित था। ET पहला समय मापक्रम था जो परिवर्तनशील पृथ्वी घूर्णन से स्वतंत्र था — वैचारिक सफलता जिसने "समय" को "पृथ्वी किस कोण पर इंगित कर रही है" से अलग किया।

समन्वित सार्वभौमिक समय (UTC), 1972

UTC समझौता है: यह अंतर्राष्ट्रीय परमाणु समय (TAI) पर आधारित है, जो सीज़ियम परमाणु फव्वारे से 3 करोड़ वर्षों में 1 सेकंड की सटीकता के साथ सेकंड गिनता है। लेकिन परमाणु समय और UT1 विचलन करते हैं क्योंकि पृथ्वी का घूर्णन धीरे-धीरे धीमा होता है (ज्वारीय घर्षण के कारण लगभग 1.4 मिलीसेकंड प्रति शताब्दी)। UTC को UT1 के 0.9 सेकंड के भीतर रखने के लिए, लीप सेकंड डाले जाते हैं। 1972 से, 27 लीप सेकंड जोड़े गए हैं — परमाणु घड़ी के "सेकंड" को खगोलीय "दिवस" के साथ संगत रखते हुए।

IERS संदर्भ मध्याह्न, 1984

1984 में, अंतर्राष्ट्रीय पृथ्वी घूर्णन और संदर्भ प्रणाली सेवा (IERS) ने प्रधान मध्याह्न को IERS संदर्भ मध्याह्न के रूप में पुनर्परिभाषित किया — लगभग 500 वैश्विक उपग्रह लेज़र रेंजिंग स्टेशनों, बहुत लंबी आधाररेखा इंटरफेरोमेट्री (VLBI) रेडियो दूरबीनों और GPS ट्रैकिंग स्टेशनों के भारित निर्देशांकों द्वारा परिभाषित रेखा। यह वह मध्याह्न है जिसका उपयोग GPS, GLONASS, Galileo और BeiDou सभी करते हैं। यह किसी एक वेधशाला से स्वतंत्र है — फिर भी यह एरी के पारगमन वृत्त पर केंद्रित 100-मीटर-चौड़े गलियारे के भीतर से गुज़रता है, 1884 के निर्णय के साथ निरंतरता बनाए रखने के लिए IERS द्वारा एक सुविचारित विकल्प।

पेरिस मध्याह्न और फ्रांस का 27-वर्षीय प्रतिरोध

1884 के सम्मेलन में फ्रांस का मतदान से परहेज प्रधान मध्याह्न पर 27-वर्षीय राजनयिक और वैज्ञानिक गतिरोध की शुरुआत थी। फ्रांस ने पेरिस मध्याह्न — पेरिस वेधशाला द्वारा परिभाषित रेखा, जो साल डे ला मेरिडिएन (कैसिनी कक्ष के नाम से भी जाना जाता है) के केंद्र से गुज़रती है — को 1911 तक अपना कानूनी समय संदर्भ बनाए रखा।

इतिहास में पेरिस मध्याह्न

पेरिस मध्याह्न का अपना विशिष्ट इतिहास था। 1667 में, पेरिस वेधशाला की स्थापना लुई XIV द्वारा की गई, जो ग्रीनविच से 8 वर्ष पूर्व थी। कैसिनी परिवार (निदेशकों की चार पीढ़ियाँ) के नेतृत्व में फ्रांसीसी खगोलविदों ने पेरिस मध्याह्न के साथ त्रिकोणन श्रृंखलाओं का उपयोग करके फ्रांस के आयामों का पहला सटीक मापन किया — एक सर्वेक्षण जिसने अनजाने में प्रकट किया कि फ्रांस पहले विश्वास से छोटा था, जिसके कारण लुई XIV ने प्रसिद्ध रूप से टिप्पणी की कि उनके खगोलविदों ने उन्हें "किसी भी युद्ध से अधिक क्षेत्र खोया है।"

फ्रांस ने अंततः क्यों बदला

1898 में, फ्रांस ने कानूनी प्रयोजनों के लिए आधिकारिक समय संदर्भ के रूप में पेरिस मध्याह्न को समाप्त करने वाला कानून पारित किया, लेकिन "पेरिस माध्य समय" को विकल्प के रूप में रखा। 1911 तक, अंतरमहाद्वीपीय रेलवे, बेतार तार-यंत्र और अंतर्राष्ट्रीय नौवहन के युग में एक पृथक समय मानक बनाए रखने की व्यावहारिक असंभवता अत्यधिक हो गई। फ्रांसीसी राष्ट्रीय सभा ने कानूनी रूप से फ्रांसीसी समय को GMT के साथ समकालिक किया, इसे "पेरिस माध्य समय, 9 मिनट और 21 सेकंड विलंबित" के रूप में परिभाषित किया — एक मुख-रक्षक सूत्र जिसका अर्थ बिल्कुल GMT के समान था। पेरिस मध्याह्न ग्रीनविच से 2° 20' 14.025″ पूर्व में है; समय का अंतर सटीक रूप से 9 मिनट और 20.93 सेकंड है।

अरागो पदक

1994 में, डच कलाकार जान डिबेट्स ने पेरिस शहर से होकर पेरिस मध्याह्न के साथ 135 कांस्य पदक स्थापित किए, 19वीं सदी के खगोलविद और राजनेता फ्रांस्वा अरागो का सम्मान करते हुए। पदक — प्रत्येक लगभग 12 सेमी व्यास का, "ARAGO" और N/S तीरसे अंकित — पेरिस के उत्तरी छोर से दक्षिणी सीमा तक चलते हैं, लूव्र के प्रांगण, लक्ज़मबर्ग गार्डन और पेरिस वेधशाला से गुज़रते हुए। वे एक वैज्ञानिक अवधारणा की सबसे काव्यात्मक सार्वजनिक कला स्थापनाओं में से एक हैं, और एक शांत अनुस्मारक कि प्रधान मध्याह्न पर लड़ाई कभी भी पूर्णतः तकनीकी नहीं थी — यह राष्ट्रीय पहचान और वैज्ञानिक प्रतिष्ठा के बारे में थी और है।

मध्याह्न आज: विज्ञान और पर्यटन

रॉयल वेधशाला, ग्रीनविच अब एक UNESCO विश्व धरोहर स्थल और लंदन के सबसे लोकप्रिय पर्यटन स्थलों में से एक है — प्रतिवर्ष लगभग 2.5 मिलियन आगंतुक। पर्यटक एरी मध्याह्न को चिह्नित करने वाली पीतल की पट्टी पर एक पैर पश्चिमी गोलार्ध में और एक पूर्वी में रखकर खड़े होते हैं, जबकि वास्तविक IERS संदर्भ मध्याह्न 102 मीटर पूर्व में चुपचाप गुज़रता है, उपग्रह तारामंडलों द्वारा ट्रैक किया जाता है।

वेधशाला की भूमिका विकसित हुई है लेकिन कम नहीं हुई। आज, रॉयल वेधशाला रॉयल म्यूज़ियम ग्रीनविच परिसर का भाग है। इसके खगोलविद अब एरी के पारगमन वृत्त (अब एक संग्रहालय वस्तु) से अवलोकन नहीं करते, लेकिन स्विंडन में UK अंतरिक्ष एजेंसी में स्थित HM नौवहन पंचांग कार्यालय, Astronomical Almanac और Nautical Almanac के लिए खगोलीय डेटा का उत्पादन जारी रखता है — ऐसे प्रकाशन जो मास्केलिन के मूल 1767 पंचांग के प्रत्यक्ष वंशज हैं। वाशिंगटन D.C. में U.S. नौसेना वेधशाला सह-प्रकाशक है, जो विश्वभर के खगोलविदों द्वारा उपयोग किए जाने वाले मूलभूत पंचांग का उत्पादन करती है।

शौकिया खगोलविदों के लिए आज, GMT की विरासत हर अवलोकन लॉग में जीवित है। जब आप किसी उल्का दर्शन के लिए "23:45 UT" दर्ज करते हैं, तो आप सार्वभौमिक समय का उपयोग कर रहे हैं — एक आधुनिक अवधारणा लेकिन जिसका शून्य-बिंदु अभी भी ग्रीनविच की उसी पहाड़ी पर स्थित है। साइडीरियल समय कैलकुलेटर, प्लैनेटेरियम सॉफ्टवेयर और दूरबीन GoTo माउंट सभी UT1 या UTC का संदर्भ देते हैं, जो IERS संदर्भ मध्याह्न का संदर्भ देते हैं, जो उस पीतल की पट्टी के पत्थर फेंकने की दूरी के भीतर से गुज़रता है जिस पर पर्यटक खड़े हैं।

संदर्भ

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सोबेल, डावा। Longitude: The True Story of a Lone Genius Who Solved the Greatest Scientific Problem of His Time। Walker & Company, 1995। जॉन हैरिसन और H4 की कहानी।
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मैलिस, स्टीफन, एट अल. "Why the Greenwich Meridian Moved." Journal of Geodesy, खंड 89, 2015, पृ. 1263–1272। एरी मध्याह्न और IERS संदर्भ मध्याह्न के बीच 102-मीटर ऑफसेट की वैज्ञानिक व्याख्या।
रॉयल म्यूज़ियम ग्रीनविच। "History of the Royal Observatory." rmg.co.uk। वेधशाला का आधिकारिक इतिहास।

इस लेख में संदर्भित सभी खगोलीय गणनाएँ fastool.io पर साइडीरियल समय कैलकुलेटर और Coord Converter का उपयोग करके सत्यापित की जा सकती हैं — दोनों मुफ्त, ब्राउज़र-आधारित और 100% क्लाइंट-साइड चलने वाले।