מושגי הרוחב והאורך הוצגו בעת העתיקה, והמקור העיקרי שלנו לתקופה זו הם ספריו של תלמי (גאוגרפיה ואלמגסט) ששרדו. תפישות אלה הובנו הרבה לפני תלמי בזמן ארטוסטנס, אך יש לנו מעט מאוד מקורות בנושא אסטרונומיה לפני תלמי.
לקבוע קו רוחב קל: כל מה שצריך למדוד הוא את גובה השמש בצהריים. או של איזה כוכב ברגע השיא. זה היה ידוע (ובוצע בפועל) על ידי אסטרונומים הלניסטיים במאות 3-2 לפני הספירה. אפשר להשתמש בכלים האסטרונומיים הפשוטים ביותר: הגנומון.
קביעת האורך היא קשה הרבה יותר, וזה נעשה על ידי הקרטוגרפים הקדומים על ידי הערכת המרחק מזמן הנסיעה הדרוש כדי להגיע לנקודה זו מאחרת. כמובן שכל הקביעות הללו יכולות להיות מחוספסות מאוד. בעיית האורך מקבילה לבעיית סינכרון השעונים במרחק גדול. לפני המצאת הטלגרף היו רק שיטות אסטרונומיות.
תלמי היה מודע לעיקרון שאפשר למצוא קו אורך מתצפיות על ליקויי ירח (בניגוד ליקוי חמה, הם מופיעים באותו זמן בכל מקום על פני כדור הארץ), אך אין שום תיעוד קדום של ניסיונות רציניים לעשות זה בפועל. זו, והתבוננות בסתר הכוכבים (רגעי כיסוי של כוכב על ידי הירח) היו השיטות היחידות הקיימות בעת העתיקה, אך הן מובילות לטעויות גדולות משום שלא הייתה תיאוריה טובה לגבי תנועת הירח. לדוגמא, קולומבוס ניסה להעריך את אורך אמריקה על ידי תצפית על ליקוי ירח, אך ללא הצלחה רבה.
הצעד הבא נעשה על ידי גלילאו שגילה את לווייני צדק, והציע להשתמש בליקויי החמה על ידי צדק כדי לקבוע קו אורך. זו הייתה שיטה טובה מאוד לקרטוגרפיה, אך למרות ניסיונות רבים לא ניתן היה לגרום לה לעבוד בים (מספינה) מכיוון שהיא מצריכה טלסקופ גדול, ואין דרך לייצב טלסקופ על ספינה.
מכיוון ששאלתך היא על קרטוגרפיה, אני אדלג על פיתוח נוסף של שיטות המתאימות לתצפיות מאונייה שפותחו במאה ה -18 (מרחקי הירח והכרונומטרים). אך במשך זמן רב גם לאחר מכן, השיטה המבוססת על לווייני צדק נותרה השיטה המדויקת ביותר. (הובלת כרונומטר השומר זמן טוב על פני היבשה קשה אף יותר מאשר הובלה דרך הים. לדוגמה, לואיס וקלארק השתמשו במרחקי הירח בעת מיפוי צפון אמריקה. מרחקי הירח נמדדים על ידי מכשיר נייד קטן, הנקרא סקסטנט, שהוא הרבה יותר נוח מאשר טלסקופ גדול הדרוש ללווייני צדק.)
שיטת מרחקי הירח מבוססת על קביעת מיקומו המדויק של הירח בשמיים על ידי מדידת מרחקים מהירח לכוכבים. אם תיאוריה טובה ומדויקת של הירח תנועה זמינה, אתה יכול למצוא את הזמן ממיקום הירח.
מנקודת מבטו של קרטוגרף, השיטות המבוססות על לווייני צדק ומרחקי הירח הוחלפו רק עם הופעתם של כבלי טלגרף למרחקים ארוכים, כאשר התאפשר סנכרון שעונים באמצעות טלגרף. זה קרה במחצית השנייה של המאה ה -19. מאז אנו מכירים את קו האורך של כל המקומות (בהם קיים טלגרף סמוך) בדיוק רב. ה כבל הטרנס-אטלנטי הראשון הונח בשנת 1866, והדבר אפשר לראשונה לקבוע את אורך המקומות באמריקה עם דיוק גבוה יותר אז זה היה אפשרי בשיטות אסטרונומיות.
ואז, בתחילת המאה ה -20, שידור רדיו של אותות זמן נתן פיתרון פשוט ונוח לכל המיקומים. השלב האחרון היה טכנולוגיות המבוססות על לוויינים מלאכותיים שהגיעו בסוף שנות השבעים.