Jest wykonana z kilku rodzajów marmuru i zainstalowana w podłodze. Ma kilkanaście metrów długości i była jednym z najbardziej precyzyjnych instrumentów astronomicznych. Tę, która znajduje się we wrocławskiej Wieży Matematycznej, zbudował w 1791 roku fizyk i astronom, a jednocześnie założyciel uniwersyteckiego obserwatorium astronomicznego Longinus Anton Jungnitz. Wrocławska linia południkowa jest jedną z najdokładniejszych, jakie udało się zrobić.

Po co komu linia?
Linia południkowa wyznacza lokalny południk, a więc linię łączącą bieguny północny i południowy, nad którą Słońce przechodzi dokładnie w południe. Dzięki niej można mierzyć długość doby. Gdy linie południkowe powstawały (pierwsze pojawiły się w XV w.), służyły m.in. do pomiarów długości dnia i roku. Jak zaobserwować, kiedy Słońce jest nad linią południkową (lokalnym południkiem)? W fasadzie budynku, w którym znajdował się ten instrument astronomiczny, znajdował się niewielki otwór, tzw. gnomon, przez który do środka wpadały promienie słoneczne. Słońce było nad linią południkową dokładnie w momencie, w którym „plamka” przechodziła przez linię na posadzce. Ale nie tylko o ten moment chodziło. Oś Ziemi (linia prosta, przechodząca przez środek Ziemi i łącząca bieguny południowy i północny) jest nachylona, a w efekcie, w ciągu roku, kąt padania promieni słonecznych na powierzchnię naszej planety się zmienia. Dla nas, na Ziemi, oznacza to tylko, że słońce raz wschodzi wyżej nad horyzont (w lecie), a raz niżej (w zimie). Kąt padania promieni słonecznych też mógł być badany dzięki linii południkowej. Jak? W zimie, gdy Słońce jest „nisko”, promienie słoneczne padają na powierzchnię Ziemi pod mniejszym kątem. A wtedy „plamka” Słońca, będzie na linii południkowej daleko od zrobionego w elewacji otworu. Najdalej będzie w czasie tzw. przesilenia zimowego. W tym roku przesilenie zimowe wypadnie 23 grudnia. Im bliżej lata, tym Słońce jest „wyżej” na niebie, a plamka na linii południkowej bliżej otworu, przez który wpadają do obserwatorium promienie. W czasie przesilenia letniego (w tym roku 21 czerwca), kąt padania promieni słonecznych na powierzchnię Ziemi jest największy. Mierząc czas między dwoma przesileniami letnimi (albo zimowymi), można dokładnie wyznaczyć, ile trwa rok. A bez tego nie da się opracować precyzyjnego kalendarza.

Kalendarz się rozjechał
Jak istotne jest dokładne wyznaczenie długości roku, pokazują perypetie z kalendarzem. Przed reformą zarządzoną w 45 r. przed Chr. przez Juliusza Cezara, w Rzymie korzystano z kalendarza księżycowego. Jego niedokładność spowodowała, że w 45 r. przed Chr. grudzień wypadł we wrześniu. Rok trzeba było wydłużyć o 90 dni, żeby „zsynchronizować” kalendarz z porami roku. Kolejny był kalendarz juliański. Założona w nim długość roku była nieco mylnie oszacowana. Obowiązywanie kalendarza przez setki lat zaowocowało tym, że poszczególne pory roku „rozjeżdżały” się z tym, co wynikało z obserwacji astronomicznych. Trzeba było reformy, którą zapoczątkował papież Grzegorz XIII. Choć reformę ogłosił w 1582 r. (podpisując bullę Inter gravissimas), niektóre państwa kalendarz gregoriański wprowadziły dopiero w XX w. Różnic między kalendarzami juliańskim i gregoriańskim było kilka, a jedną z nich była długość roku.

Kalendarz juliański „gubił” dzień co 130 lat, a zreformowany kalendarz gregoriański co ok. 3000 lat. Reforma gregoriańska kalendarza nie byłaby możliwa, gdyby nie wyznaczono bardzo dokładnie długości roku zwrotnikowego. A w tym pomagały właśnie linie południkowe. Zwykle budowano je w nawach dużych kościołów. Z dwóch powodów. Po pierwsze astronomami byli zwykle zakonnicy i księża. Ale był i inny powód. Im wyżej nad posadzką, w której zamontowana jest linia południkowa, znajduje się otwór, przez który wpadają promienie słoneczne, tym pomiar stawał się dokładniejszy. Najwyższymi budynkami były kościoły. By wyznaczanie momentu przejścia plamki słonecznej było możliwie najdokładniejsze, w czasie pomiarów nad linią w posadzce rozciągano jeszcze jedwabną, cieniutką nić. Wyznaczenie przesilenia wiosennego miało istotne znacznie dla kalendarza liturgicznego, a konkretnie dla określenia daty niektórych świąt kościelnych.

Oldskulowa popularyzacja
Linie południkowe służyły nie tylko do bezpośrednich pomiarów czasu, ale w ogóle do zrozumienia tego, co dzieje się na niebie. Dzięki nim można było wyznaczyć parametry ziemskiej orbity, a także sporo powiedzieć o Słońcu. Jeden z największych astronomów włoskich, Giovanni Cassini (ten którego uczczono nadaniem jego nazwiska jednej z sond kosmicznych – Cassini-Huygens), prowadził obserwacje astronomiczne „na” linii południkowej w Bolonii przez lata. Cassini był „budowniczym” tej linii. Badano nie tylko położenie plamki słonecznej, ale także jej wielkość, i próbowano to skorelować z panującą na Ziemi (a właściwie w Bolonii) pogodą. Linie południkowe powoli zaczęły tracić na znaczeniu w XVIII w., gdy znano już dokładniejsze przyrządy astronomiczne, takie jak chociażby kwadranty. Całe szczęście, że nie wszystkie linie zostały zniszczone. W Polsce jest jedna – we Wrocławiu. Niestety, w czasie odbudowy miasta po zniszczeniach II wojny światowej zamurowano otwór, którym do obserwatorium w Wieży Matematycznej wpadało światło. Linie południkowe można znaleźć w kościołach we Włoszech i Francji. Choć od pewnego czasu zaprzestano prowadzenia na nich obserwacji astronomicznych, używano ich jako narzędzi… popularyzujących naukę. Obserwując plamkę słoneczną przemieszczającą się po marmurowej posadzce, można na własne oczy zobaczyć… że w kosmosie wszystko jest w ruchu. Na co dzień nie zwracamy na to uwagi.

Zapraszamy do zwiedzania
Gdy w 1791 roku założyciel i pierwszy dyrektor wrocławskiego obserwatorium Longinus Jungnitz budował linię południkową, ten instrument w Europie powoli odchodził już do lamusa. Jungnitz wiedział o tym, ale z budowy nie zrezygnował, bo uważał, że na uniwersytecie trzeba nie tylko uczyć, ale także zaciekawiać studentów. Linia południkowa może służyć do tego doskonale. Jungnitz mawiał, że linia może być „uczoną zabawą” i dodawał „rozrywka stanowi bardzo ważny element ludzkiego życia”. Badacz swojej pracy nie traktował jednak jak taniej rozrywki. Wybudowany przez niego przyrząd jest jednym z najdokładniejszych w Europie. I choć niewielki w porównaniu z liniami budowanymi w nawach dużych kościołów, często dużo od nich lepszy. Z przeprowadzonych w XIX wieku badań wynika, że dzięki linii południkowej znajdującej się w Wieży Matematycznej Uniwersytetu Wrocławskiego można było wyznaczyć moment przesilenia letniego i zimowego z dokładnością do kilku sekund! Linię południkową można zobaczyć, zwiedzając Muzeum Uniwersytetu Wrocławskiego. Szczegóły na: www.muzeum.uni.wroc.pl