Den internationale Datolinje, forklaret

den internationale Datolinje (IDL) er en imaginær — og vilkårlig — linje på jordens overflade, der løber fra Nordpolen til Sydpolen. Når du krydser IDL, ændres dag og dato. Hvis du krydser det, rejser du vestpå, dagen går fremad med en, og datoen stiger med en. Hvis du krydser det, der rejser østpå, sker det modsatte.IDL er ikke et spørgsmål om international ret, men det er en af de få standarder, der er omfavnet globalt. IDL er afgørende for global sammenkobling, øjeblikkelig kommunikation, tidsmåling og konsistente internationale databaser. Det handler mest om bekvemmelighed, handel og politik. IDL skete for meget de samme grunde som fremkomsten af internettet — det virker, og det gør livet lidt lettere. Før vi diskuterer, hvordan og hvorfor den internationale Datolinje blev, vi skal først gennemgå spørgsmålet om at holde tid.

‘ ved nogen virkelig, hvad klokken er?’

Tilbage i dagene før mekaniske ure blev tiden målt mest ved hjælp af solur. Folk stolede på definitionen af, at” middag ” var, da Solen var højest på himlen og ret syd. En ” dag “var simpelthen mængden af tid mellem to på hinanden følgende” noons.”De fleste byer på planeten satte deres ure til den cyklus, og alt var godt — i det mindste inden for en bestemt by.

problemet var, at hver by oplevede middag på egen hånd (tilsyneladende) 12:00 P.M. afhængigt af længdegrad kunne tilstødende byer have en tid på f. eks. 11:45 eller 12:15 p. m. vist på deres solur. I nærheden af ækvator, der rejser vestpå med omkring 1.000 miles (1.600 kilometer) forsinker ankomsten af middag med en time.

i det 19.århundrede, fremkomsten af transkontinentale jernbaner yderligere komplicerede sager. Det århundrede oplevede også nøjagtige mekaniske ure bliver bredt tilgængelige. Rejsende befandt sig nulstille deres ure med flere minutter på hver station mod øst eller vest. Dette var i bedste fald ubelejligt.

også i det århundrede skabte fremkomsten af telegrafi tidsbesparende problemer for kommercielle og militære enheder-de tidlige adoptere. Telegrafen, opfundet i 1832 af Pavel Schilling, var det første ægte “instant messaging” (IM) system. Det tillod kommunikation over store afstande ved hjælp af elektricitet, som bevæger sig (næsten) med lysets hastighed.telefonen, patenteret i 1876 af Aleksandr Graham Bell, var det andet sådanne IM-system. Og selvfølgelig, for at bruge begge systemer effektivt, er det nyttigt at kende urtiderne på både afsenderens og modtagerens placeringer.

breddegrad og længdegrad

før vi forklarer, hvordan tidssoner løste disse urproblemer, lad os lave en hurtig gennemgang af breddegrad og længdegrad. Omkring 150 F.kr. foreslog Hipparchus fra Nicea, en græsk matematiker og astronom, et globalt gitter af længdegrad og breddegradslinjer for at måle position. Det var et koordinatsystem til lokalisering af punkter på overfladen af en kugle. Den lodrette akse målt “breddegrad” og den vandrette akse ” længdegrad.”Selvom han var forudseende, forsvandt hans ide i over et årtusinde.

under Age of Discovery, begyndende i det 15.århundrede, så kartografer behovet for standardiseret bredde-og længdegradsmåling. Hvis din hensigt er at kortlægge eller kræve en geografisk placering, skal du entydigt beskrive dens position. Storbritannien “styrede bølgerne” på det tidspunkt og tog den tidlige føring i denne bestræbelse.Portugal og Spanien, de andre store søfartsnationer, brugte deres egne systemer, men blev til sidst udsat til England. Breddegrad var mindre et problem end længdegrad, da der ikke var nogen tvivl om, hvor polerne (breddegrad 90 grader nord og 90 grader syd) og ækvator (breddegrad 0 grader) var placeret. Valget af et udgangspunkt for længdegradsmåling (0-graders meridianen) var imidlertid vilkårlig. Det var mere baseret på national stolthed og bekvemmelighed.i 1851 udpegede England den primære Meridian (0 graders længdegrad) som den meridian, der løber gennem observatoriet. De var den dominerende søfarende nation i den æra, havde kolonier over hele kloden, brugte avancerede mekaniske ure og var videnskabeligt kvalificerede til at etablere en standard. Du har hørt ordsproget ” solen går aldrig ned på det britiske imperium.”Det var engang sandt. England havde kolonier over hele kloden, så det var altid “dagtimerne” et eller andet sted i Det britiske imperium. Storbritannien havde indflydelse.

tidssoner

i den sidste del af det 19.århundrede følte forskere, jernbaner og andre nye industrier behovet for en global tidsstandard. Det første sådant system, der brugte 24 standardtidsområder, blev foreslået af Sir Sandford Fleming i 1876. Sandford var en skotsk ingeniør, der hjalp med at designe det canadiske jernbanenet. Hans system blev ikke officielt sanktioneret af nogen global enhed, men i 1900 skabte det vedtagelsen af tidssonesystemet i brug i dag. Nation for nation købte verden Flemings ide.

inden for hver tidssone ville alle ure være indstillet til en gennemsnitlig tid, der bedst repræsenterede, hvor solen var placeret på himlen. Den tid kaldes gennemsnitlig soltid. Solur, til sammenligning, måle tilsyneladende soltid, undertiden kaldet ægte soltid.processen begyndte i 1883 for De Forenede Stater, da nationen blev opdelt i fire standardtidsområder. Hvert område var centreret om en længdegradsmeridian:

• Eastern Standard Time (EST) ved 75 grader V (vest for Prime Meridian)
• Central Standard Time (CST) ved 90 grader V
• Mountain Standard Time (MST) ved 105 grader V
• Pacific Standard Time (PST) ved 120 grader V

Det Forenede Kongerige havde allerede startet en lignende proces, og resten af verden fulgte snart efter. I 1900 var det globale system af tidssoner, vi bruger i dag, ret veletableret. Stigende global forbindelse krævede et universelt system til tidsmåling, og standardtidsområder var svaret.

de fleste tidsområder følger ikke nøjagtigt længdegradsmeridianer. De siver og siver efter behov for at holde Øer, mindre lande og store storbyområder på samme Urtid — en åbenbar indrømmelse til bekvemmelighed.

standardtidssoner er 15 grader brede, da 360 grader divideret med 24 timer svarer til 15 grader i timen. De er nummereret efter time startende fra Prime Meridian (længdegrad 0grader), der løber gennem Greenville, England. Den grønne ur viser, hvad der kaldes Greenville Mean Time (GMT). Nummereringssystemet gør det nemt at finde tiden i andre områder.for eksempel er Californien, otte tidsområder vest for Greenville, i et område med navnet Pacific Standard Time (PST). Dette område er også mærket” GMT-8 ” eller GMT+16.”Så hvis tiden er 12: 00, er tiden i Californien 4:00 (12:00 – 8 timer).

GMT vs. UTC

siden 1972 er GMT stort set blevet erstattet af UTC (Universal Coordinated Time). Da atomure blev opfundet i 1950 ‘ erne, blev det muligt at måle tiden med en nøjagtighed bedre end den, der blev leveret af den roterende jord.

GMT var et “gennemsnitstid” – system baseret på teleskopobservationer. UTC, mens synkroniseret til GMT, tager hensyn til små variationer i Jordens rotationshastighed. En gang imellem tilføjes et “spring sekund” til (eller trækkes fra) verdensur — det er en korrektion mellem GMT og UTC. Jordens rotationsperiode kan variere fra nøjagtigt 24 timer med en brøkdel af et sekund på begge måder afhængigt af geologiske forstyrrelser.

for eksempel, når gletsjere smelter, er der en overførsel af masse fra højere breddegrader mod ækvator. Som med en kunstløber, der bremser sin spinhastighed ved at udvide en arm eller et ben, kræver loven om bevarelse af vinkelmoment en reduktion af spinhastigheden for at kompensere for denne omfordeling af masse. Forskere estimerer et jordskælv på 9,0 i Japan i 2011 skiftet nok masse væk fra ækvator til at forkorte dagen med 1,8 mikrosekunder (0,0000018 s).

astronomer skal også overveje forskellen mellem tilsyneladende og gennemsnitlig tid. Denne forskel afhænger af, hvor langt øst eller vest man er placeret inden for et tidsområde, og også af tidsligningen, som afhænger af datoen. Og så er der den forvirrende korrektion kaldet sommertid (DST). Men igen, for at forstå IDL, kan vi ignorere disse komplikationer.

Hvad er IDL?

Vi kender alle dag og dato ændring ved midnat, uanset din placering på planeten. Men for at bruge et globalt tidssonesystem med en IDL, dagen og datoen skal adskilles to steder — du kan ikke opdele en cirkel i to dele med et enkelt “snit.”Løsningen blev leveret i 1884 af International Meridian Conference (IMC), der blev afholdt i USA og deltog af repræsentanter for 26 nationer.IMC valgte 180-graders meridianen som den anden “cut”, ikke fordi den var direkte overfor Prime Meridian (enhver meridian kunne have været den anden “cut”). Den 180-graders meridian blev valgt, fordi den for det meste løber gennem åbent hav i det centrale Stillehav, sikker og sager for at holde nærliggende nationer på deres egen dag og dato. Så valget af 180 grader var vilkårligt, men det etablerede IDL i brug i dag.

selvom IDL starter midt i sin UTC — kur 12 — tidssone ved begge poler-nøjagtigt i længdegrad 180 grader-for det meste af sin længde skifter den mod øst og falder sammen med den østlige kant af sin tidssone, som også siver og Sækker. Den nederste linje er, at denne indkvartering holder øens nationer Oceanien hver på deres eget ur og kalender. Men der er undtagelser.

øerne, der sprang over en dag

lige før midnat den Dec. 29, 2011 Samoans samledes omkring klokketårnet i hovedstaden Apia for at fejre det historiske øjeblik med at hoppe til den anden side af den internationale Datolinje.

da uret slog 12:00, sprang Samoas folk sammen med deres naboer på øen Tokelau frem til lørdag, Dec. 31, 2011-Spring helt over fredag. Øerne blev nu anset for at være på den vestlige side af IDL på den østlige halvkugle. Specifikt ændrede de deres tidssone fra UTC-11 til UTC+13.

beslutningen var en økonomisk beslutning. Selvom Samoa havde udført meget af sin forretning med USA i det foregående århundrede, er denne handel flyttet betydeligt til Asien-Stillehavsområdet, især Australien.så selvom Samoa var tættere geografisk på Stillehavslandene, var der en meget generende 23-timers forskel mellem Samoa og USA og en 21-timers forskel mellem Samoa og Australiens østkyst, ifølge EarthSky Communications. Så i et forsøg på bedre at synkronisere deres arbejdsuger med deres vigtigste handelspartnere besluttede de to ø-lande at hoppe over IDL.

i en artikel offentliggjort den Dec. 28, 2011, i The Guardian, Samoas premierminister, Tuilaepa Sailele Malielegaoi udtrykte ulejligheden med den tidligere IDL-situation:

“ved at drive forretning med USA og Australien taber vi to arbejdsdage om ugen. Mens det er fredag her, er det lørdag i Danmark, og når vi er i kirke om søndagen, driver de allerede forretning i Sydney og Brisbane.”

denne IDL-overgang var noget af en hjemkomst for samoanere. For mere end et århundrede siden var landet på den vestlige side af IDL, men besluttede i 1892 at flytte over til den østlige side for at være tættere på amerikansk tid. Så I 119 år var samoanere vidne til dagens sidste solnedgang og var de sidste, der ringede i det nye år — nu er de en af de første.

desværre vil der altid være nogle ulemper, der bor så tæt på IDL: Nu er der en 24 — timers forskel mellem Samoa — beliggende på den vestlige del af Samoa island-kæden-og Amerikansk Samoa på den østlige side.

Tonga foretrak også at være på UTC+13 (eller UTC-11) af hensyn til handel og bekvemmelighed. Chatham-øerne, næsten 500 miles (800 km) øst for Sjælland, sætter ure på UTC + 12.75, hvilket skaber en” forældreløs ” tidssone inde i UTC kr12. Fractional tidssoner bruges i 16 steder rundt om i verden. Lande vælger simpelthen, hvad der fungerer bedst for dem.

se IDL-arbejdet

i videoen ovenfor skal du studere den første pausede ramme, før du trykker på “Afspil.”Det viser IDL (hvid linje) ved midnat punkt. Af hensyn til etiketter, lad os sige, at den grønne kile repræsenterer den første time på lørdag. Den blå del af jorden er stadig på fredag. Den røde del (som vises senere) vil være søndag.

den grønne kile er første gang område vest for IDL. Vest er med uret som set i denne udsigt fra over Nordpolen. Bemærk, at dette grønne tidsområde:

• er 15 grader bred, spænder over 1/24 af Jordens omkreds og en times tid;
• er centreret om 180-graders meridianen;
• strækker sig fra længdegrad 172,5 grader til længdegrad 187,5 grader;
• falder sammen med IDL langs det meste af sin østlige grænse;

i det øjeblik IDL passerer midnat, registrerer hele tidsområdet starten på den første tid, hvor IDL ‘ en en ny dag. Alle steder i et givet tidsområde skal være på samme klokkeslæt. Der er nogle undtagelser: nationer (og regioner inden for nationer), der har fravalgt DST, og dem, der har valgt at bruge fraktionerede tidssoner. Men vi kan ignorere det for nu.

modellen i denne animation er idealiseret på mange måder. Vigtigst er det, at alle tidssoner er nøjagtigt 15 grader brede og centreret på 24 jævnt fordelte længdegradsmeridianer. IDL følger også nøjagtigt den østlige kant af hele UTC prist 12-tidsområdet. Dette er ikke helt den måde, tingene er i den virkelige verden, men det forenkler min model meget.

nu er du velkommen til at ramme “play.”Se, hvordan blue Friday krymper, når den grønne lørdag vokser. Se hvad der sker, når IDL vender tilbage til midnat, og den næste dag og dato begynder. Du vil se rød søndag “unreeling” og erstatte grøn lørdag som Jorden roterer. Brug skyderen til at gå frem og tilbage og se, hvordan det sker.

der er to ting at bemærke om IDL. Først, på ethvert tidspunkt, der er to sekventielle dage og datoer i kraft på jorden. Disse dage og datoer adskilles af IDL, der løber fra Nordpolen til Sydpolen (ca.) langs den 172,5 graders længdegradsmeridian.

for det andet er disse to dage og datoer også delt af midnatslinjen, meridianen lige overfor solen. Så der er virkelig to” datolinjer ” på Jorden — den ene roterer med planeten (IDL), og den anden forbliver fast ved midnatsmeridianen. På modsatte sider af begge “datolinjer,” dagen og datoen er altid forskellige.

vi har et problem …

men vent. Der synes at være en undtagelse fra denne regel. Hele kloden ser ud til at være på samme dag og dato i en time hver dag. Det starter, når den østlige kant af UTC-11-tidsområdet rammer midnat. Det slutter, når den østlige kant af den næste gang område, IDL (UTC kr12), rammer midnat. På det tidspunkt begynder en ny dag at unreel.

se animationen igen, hvis du ikke fangede det. Det varer kun i en time eller CA.et sekund i videoen. Du vil se det to gange, hver gang IDL nærmer midnat.

men som forklaret før er dette en idealiseret model. Mange tidsområder nær IDL er blevet” gerrymandered ” til det punkt, hvor det aldrig er den samme dag over hele kloden. I sandhed er det for et uendeligt lille “øjeblik” — når IDL rammer midnat.

der er nogle undtagelser fra dette scenario. For eksempel er Midtvejsøerne i UTC-11, og Marshalløerne er i UTC-12. Tjek dette Detaljerede kort over tidsområderne i dette område. Hvis du bruger Mødeplanlægningsfunktionen på Verdenstidsserveren for de to øer, vil du se, at de faktisk deler den samme dag og dato for den sidste time på dagen, som min animation viser. Du kan se resultatet her.

der er andre kombinationer, der giver det samme resultat. Den nederste linje er, at tidssoner er så jumbled i denne region, at mange “regler” er brudt. Eksempel: Krydsning af IDL ændrer dag og dato, men ikke tidspunktet. Der findes undtagelser for begge dele af denne ” regel.”Derfor har vi brug for tidskort og verdens tidsservere. Heldigvis kender GPS-apps alle regler og undtagelser, så hold din smartphone på det rigtige tidspunkt, dag og dato, uanset hvor du rejser.

hvis du stod på IDL med en fod på hver side, hvilken dag ville det være?

Trick spørgsmål. Da du har “krydset” IDL, ville hver fod være på en anden dag. Hvis du havde et ur på begge hænder, teknisk set, de skal indstilles til forskellige dage og datoer. Spørgsmålet om, hvilken tid disse ure skal indstilles til, er ikke så let at besvare.

afhængigt af hvor på IDL du står, kan tiderne være hvor som helst fra lig med en time anderledes. Her er hvor sommertid kan ødelægge tingene, da nogle steder observerer det, og andre ikke gør det. og så er der den fraktionerede tidssone komplikation.

men at “stå over for IDL” er ikke let. Medmindre du er på en båd forankret ved IDL, er der virkelig ikke noget sted, du kan “stå” på den beskrevne måde undtagen nær polerne. Da længdegradens meridianer konvergerer ved polerne, er det muligt at gå på tværs af flere tidsområder på en vilkårligt kort vandretur. En kilometer fra begge poler er tidssoner kun 262 meter brede. Hvis du var nøjagtigt på begge stænger, kunne du stå med en fod i alle 24 tidsområder.

ting bliver meget enklere ved kun at bruge et par tidsområder nær polerne. Nogle videnskabelige baser i Antarktis bruger ny Sjælland tid (UTC kr. 12), da det er et populært indskibningssted for rejser til Antarktis. Andre sætter deres ure til UTC. Astronauter på Den Internationale Rumstation gør det samme. ISS bevæger sig med den forbløffende hastighed på 4,7 miles per sekund (7,7 km/s). Det er 5,7 gange hurtigere end en fartkugle. ISS gør en tur rundt om Jorden hvert 90.minut. Så i 24 timer, beboerne oplever 32 dag og dato veksler, og nyde 16 solopgange og 16 solnedgange. For at holde tingene enkle er deres ure indstillet til UTC + 0.

tid er bare et værktøj

forståelse af IDL er en øvelse i aritmetik, og måske noget geometri. Det er ikke magi, det er ikke fysik, og det er næppe astronomi. Det handler om at sætte vilkårlige tidsstandarder på en roterende planet. Tid er i den forstand blot et andet redskab i et moderne teknologisk samfund.

en sidste historisk note: under Magellans 1519-1522 omsejling af kloden loggede hans navigator flittigt passagen af hver dag på deres rejse. Da de vendte tilbage til hjemhavn, dagen og datoen var slukket af en. Det tog ikke lang tid at finde ud af, hvordan denne fejl skete.

Når du rejser vestpå (modsat retningen Jorden roterer), vil hver dag være lidt længere end 24 timer — det vil sige, hvis du måler din “dag” som tiden mellem to på hinanden følgende “noons.”I løbet af de tre år af deres rejse tilføjede disse små forskelle op til en hel dag. Dette var næsten tre århundreder før IDL blev etableret, men det demonstrerede behovet for dag-og datojusteringer under global rejse.

takket være videnskaben er det hele regnet ud nu. I det 21.århundrede tager folk IDL for givet. Trans-Pacific rejser er rutine, og vi ved alle, hvad der sker, når du krydser IDL. Nu ved du, hvorfor det sker.

Dan Heim underviste i fysik og matematik i 30 år — mere, hvis du tæller hans videnskabsklub. Siden 1999 har han været freelance skribent og skabt pædagogisk computergrafik og animationer. Dan er Præsident for Desert Foothills Astronomy Club i ny flod. Hans ugentlige blog Sky Lights dækker emner, herunder astronomi, meteorologi og jordvidenskab, og spørgsmål fra læsere opmuntres.

yderligere rapportering af Traci Pedersen, Live Science bidragyder.