avril 26, 2021

La Ligne de Date Internationale, Expliquée

La Ligne de Date Internationale (IDL) est une ligne imaginaire — et arbitraire — à la surface de la Terre qui va du Pôle Nord au Pôle Sud. Lorsque vous traversez l’IDL, le jour et la date changent. Si vous le traversez en direction de l’ouest, le jour avance d’un et la date augmente d’un. Si vous le traversez en voyageant vers l’est, le contraire se produit.

L’IDL n’est pas une question de droit international, mais c’est l’une des rares normes adoptées à l’échelle mondiale. L’IDL est cruciale pour l’interconnectivité mondiale, la communication instantanée, la mesure du temps et la cohérence des bases de données internationales. Il s’agit principalement de commodité, de commerce et de politique. L’IDL s’est produite pour à peu près les mêmes raisons que l’émergence d’Internet — cela fonctionne et cela facilite un peu la vie. Avant de discuter comment et pourquoi la Ligne de date internationale est née, nous devrions d’abord examiner la question du maintien du temps.

‘Quelqu’un sait-il vraiment quelle heure il est ?’

Avant les horloges mécaniques, le temps était mesuré principalement à l’aide de cadrans solaires. Les gens se fiaient à la définition selon laquelle « midi » était le moment où le soleil était le plus haut dans le ciel et plein sud. Un « jour » était simplement la quantité de temps entre deux « noons » consécutifs. »La plupart des villes de la planète ont réglé leurs horloges sur ce cycle, et tout allait bien — au moins dans n’importe quelle ville spécifique.

Figure 1: Le soleil à midi apparent (vrai). (Crédit d’image: Dan Heim.)

Le problème était que chaque ville connaissait midi à son propre (apparent) 12h00. Selon la longitude, les villes adjacentes pouvaient avoir une heure de, disons, 11h45 ou 12h15 affichée sur leurs cadrans solaires. Près de l’équateur, voyager vers l’ouest d’environ 1 000 miles (1 600 kilomètres) retarde l’arrivée de midi d’une heure.

Au 19e siècle, l’émergence des chemins de fer transcontinentaux a encore compliqué les choses. Ce siècle a également vu des garde-temps mécaniques précis devenir largement disponibles. Les voyageurs se sont retrouvés à réinitialiser leurs montres de plusieurs minutes à chaque station à l’est ou à l’ouest. C’était au mieux gênant.

Toujours au cours de ce siècle, l’émergence de la télégraphie a créé des problèmes de chronométrage pour les entités commerciales et militaires – les premiers à adopter. Le télégraphe, inventé en 1832 par Pavel Schilling, a été le premier véritable système de « messagerie instantanée » (IM). Il permettait la communication sur de grandes distances en utilisant l’électricité, qui se déplace (presque) à la vitesse de la lumière.

Le téléphone, breveté en 1876 par Alexander Graham Bell, était le deuxième système de messagerie instantanée de ce type. Et bien sûr, pour utiliser efficacement l’un ou l’autre système, il est utile de connaître les heures d’horloge aux emplacements de l’expéditeur et du destinataire.

Latitude et longitude

Avant d’expliquer comment les fuseaux horaires ont résolu ces problèmes d’horloge, passons en revue rapidement la latitude et la longitude. Vers 150 av.J.-C., Hipparque de Nicée, mathématicien et astronome grec, proposa une grille globale de lignes de longitude et de latitude pour mesurer la position. C’était un système de coordonnées permettant de localiser des points à la surface d’une sphère. L’axe vertical mesurait la « latitude » et l’axe horizontal la » longitude « . » Bien que prémonitoire, son idée a langui pendant plus d’un millénaire.

Au cours de l’ère de la découverte, à partir du 15ème siècle, les cartographes ont vu la nécessité d’une mesure standardisée de la latitude et de la longitude. Si votre intention est de cartographier ou de revendiquer un emplacement géographique, vous devez décrire sa position sans ambiguïté. La Grande-Bretagne a « gouverné les vagues » à l’époque et a pris les devants au début de cette entreprise.

Le Portugal et l’Espagne, les autres grandes nations maritimes, utilisaient leurs propres systèmes, mais ont finalement été reportés à l’Angleterre. La latitude était moins un problème que la longitude, car il n’y avait aucun différend sur l’emplacement des pôles (latitude 90 degrés nord et 90 degrés sud) et de l’équateur (latitude 0 degré). Cependant, le choix d’un point de départ pour la mesure de la longitude (le méridien de 0 degré) était arbitraire. Il était davantage basé sur la fierté nationale et la commodité.

En 1851, l’Angleterre désigna le Méridien Principal (0 degré de longitude) comme le méridien traversant l’Observatoire de Greenwich. Ils étaient la nation maritime dominante à cette époque, avaient des colonies dans le monde entier, utilisaient des horloges mécaniques de pointe et étaient scientifiquement qualifiés pour établir une norme. Vous avez entendu le dicton « Le soleil ne se couche jamais sur l’Empire britannique. » C’était autrefois vrai. L’Angleterre avait des colonies partout dans le monde, donc c’était toujours « de jour » quelque part dans l’Empire britannique. La Grande-Bretagne avait du poids.

Fuseaux horaires

À la fin du XIXe siècle, les scientifiques, les chemins de fer et d’autres industries émergentes ont ressenti le besoin d’une norme de temps mondiale. Le premier système de ce type, utilisant 24 fuseaux horaires standard, a été proposé par Sir Sandford Fleming en 1876. Sandford était un ingénieur écossais, qui a aidé à concevoir le réseau ferroviaire canadien. Son système n’a été officiellement sanctionné par aucune entité mondiale, mais en 1900, il a engendré l’adoption du système de fuseaux horaires en usage aujourd’hui. Nation par nation, le monde a adhéré à l’idée de Fleming.

Dans chaque fuseau horaire, toutes les horloges seraient réglées à une heure moyenne qui représentait le mieux l’endroit où le soleil se trouvait dans le ciel. Ce temps est appelé temps solaire moyen. Les cadrans solaires, par comparaison, mesurent le temps solaire apparent, parfois appelé temps solaire vrai.

Le processus de fuseau horaire a commencé en 1883 pour les États-Unis, lorsque la nation a été divisée en quatre fuseaux horaires standard. Chaque zone était centrée sur un méridien de longitude:

Heure normale de l’Est (EST) à 75 degrés W (à l’ouest du Méridien Principal)
Heure Normale du Centre (CST) à 90 degrés W
Heure Normale des montagnes (MST) à 105 degrés W
Heure normale du Pacifique (PST) à 120 degrés W

Le Royaume-Uni avait déjà entamé un processus similaire, et le reste du monde a rapidement emboîté le pas. En 1900, le système mondial de fuseaux horaires que nous utilisons aujourd’hui était assez bien établi. L’augmentation de la connectivité mondiale exigeait un système universel de mesure du temps, et les fuseaux horaires standard étaient la réponse.

La plupart des fuseaux horaires ne suivent pas précisément les méridiens de longitude. Ils zigzaguent au besoin pour garder les îles, les petits pays et les grandes régions métropolitaines en même temps — une concession évidente à la commodité.

Les fuseaux horaires standard ont une largeur de 15 degrés, car 360 degrés divisés par 24 heures sont égaux à 15 degrés par heure. Ils sont numérotés par heure à partir du méridien principal (longitude 0degrés), qui traverse Greenwich, en Angleterre. L’horloge de Greenwich indique ce qu’on appelle l’heure moyenne de Greenwich (GMT). Le système de numérotation permet de trouver facilement l’heure dans d’autres zones.

Par exemple, la Californie, à huit fuseaux horaires à l’ouest de Greenwich, se trouve dans une zone nommée Pacific Standard Time (PST). Cette zone est également étiquetée « GMT-8 » ou GMT +16. »Donc, si l’heure à Greenwich est de 12h00, l’heure en Californie est de 4h00 (12h00 – 8 heures).

GMT vs UTC

Depuis 1972, GMT a été largement remplacé par UTC (Temps universel coordonné). Lorsque les horloges atomiques ont été inventées dans les années 1950, il est devenu possible de mesurer le temps avec une précision meilleure que celle fournie par la Terre en rotation.

GMT était un système de « temps moyen » basé sur des observations télescopiques de l’Observatoire de Greenwich. UTC, bien que synchronisé avec GMT, tient compte des légères variations de la vitesse de rotation de la Terre. De temps en temps, une « seconde intercalaire » est ajoutée (ou soustraite) à l’horloge mondiale — c’est une correction entre GMT et UTC. La période de rotation de la Terre peut varier d’exactement 24 heures d’une fraction de seconde de toute façon, en fonction des perturbations géologiques.

Par exemple, à mesure que les glaciers fondent, il y a un transfert de masse des latitudes supérieures vers l’équateur. Comme pour un patineur artistique qui ralentit sa vitesse de rotation en étendant un bras ou une jambe, la loi de conservation du moment angulaire nécessite une réduction de la vitesse de rotation pour compenser cette redistribution de la masse. Les scientifiques estiment qu’un séisme de magnitude 9,0 au Japon en 2011 a déplacé suffisamment de masse de l’équateur pour raccourcir la journée de 1,8 microseconde (0,0000018 s).

Les astronomes doivent également considérer la différence entre le temps apparent et le temps moyen. Cette différence dépendra de l’extrême est ou ouest d’un fuseau horaire, ainsi que de l’équation du temps, qui dépend de la date. Et puis il y a cette correction déroutante appelée Heure d’été (DST). Mais encore une fois, pour comprendre l’IDL, nous pouvons ignorer ces complications.

Qu’est-ce que l’IDL ?

Nous savons tous que le jour et la date changent à minuit, quel que soit votre emplacement sur la planète. Mais pour utiliser un système de fuseau horaire global avec une IDL, le jour et la date doivent être séparés à deux endroits — vous ne pouvez pas diviser un cercle en deux parties avec une seule coupe « . »La solution a été apportée en 1884 par la Conférence internationale sur le Méridien (CMI), qui s’est tenue à Washington, D.C., et à laquelle ont participé des représentants de 26 nations.

L’IMC a sélectionné le méridien à 180 degrés comme l’autre » coupe », non pas parce qu’il était directement en face du méridien principal (n’importe quel méridien aurait pu être cette autre « coupe »). Le méridien à 180 degrés a été choisi parce qu’il traverse principalement l’océan ouvert dans le Pacifique central, zigzaguant et zigzaguant pour garder les nations voisines à leur jour et à leur date. Le choix des degrés 180 était donc arbitraire, mais il a établi l’IDL en usage aujourd’hui.

Bien que l’IDL commence au milieu de son fuseau horaire UTC ±12 aux deux pôles — exactement à 180 degrés de longitude — sur la majeure partie de sa longueur, elle se déplace vers l’est et coïncide avec le bord est de son fuseau horaire, qui zigs et zags également. L’essentiel est que cet hébergement maintient les nations insulaires d’Océanie chacune sur leur propre horloge et calendrier. Mais il y a des exceptions.

Les îles qui ont sauté une journée

Juste avant minuit le déc. Le 29 novembre 2011, les Samoans se sont rassemblés autour de la tour de l’horloge dans la capitale d’Apia pour célébrer le moment historique de passer de l’autre côté de la ligne de dates internationale.

Alors que l’horloge sonnait à 12h00 du matin, les habitants de Samoa, ainsi que leurs voisins de l’île des Tokélaou, ont bondi jusqu’au samedi, décembre. 31, 2011 – sauter entièrement le vendredi. Les îles étaient maintenant considérées comme situées du côté ouest de l’IDL dans l’hémisphère oriental. Plus précisément, ils ont changé leur fuseau horaire de UTC-11 à UTC +13.

La décision était économique. Bien que Samoa ait mené une grande partie de ses affaires avec les États-Unis au cours du siècle précédent, ce commerce s’est considérablement déplacé vers la région Asie-Pacifique, en particulier la Nouvelle-Zélande et l’Australie.

Ainsi, bien que Samoa soit géographiquement plus proche des pays du Pacifique, il y avait une différence de 23 heures très gênante entre Samoa et la Nouvelle-Zélande et une différence de 21 heures entre Samoa et la côte est de l’Australie, selon EarthSky Communications. Afin de mieux synchroniser leurs semaines de travail avec leurs principaux partenaires commerciaux, les deux pays insulaires ont donc décidé de sauter sur l’IDL.

Dans un article publié le décembre. Le 28 novembre 2011, dans The Guardian, le Premier ministre des Samoa, Tuilaepa Sailele Malielegaoi, a exprimé les inconvénients de la situation antérieure de l’IDL :

« En faisant des affaires avec la Nouvelle-Zélande et l’Australie, nous perdons deux jours ouvrables par semaine. Alors que c’est vendredi ici, c’est samedi en Nouvelle-Zélande et quand nous sommes à l’église le dimanche, ils font déjà des affaires à Sydney et Brisbane. »

Cette transition vers l’IDL était en quelque sorte un retour aux sources pour les Samoans. Il y a plus d’un siècle, le pays se trouvait du côté ouest de l’IDL, mais a décidé en 1892 de se déplacer vers le côté est pour être plus proche de l’heure américaine. Ainsi, pendant 119 ans, les Samoans ont assisté au dernier coucher de soleil de la journée et ont été les derniers à sonner la nouvelle année — ils sont maintenant l’un des premiers.

Malheureusement, il y aura toujours des inconvénients à vivre si près de l’IDL: Maintenant, il y a une différence de 24 heures entre les Samoa – situées à l’ouest de la chaîne insulaire des Samoa — et les Samoa américaines du côté est.

Les Tonga ont également préféré être à UTC+13 (ou UTC-11) pour des raisons de commerce et de commodité. Les îles Chatham, à près de 800 km à l’est de la Nouvelle-Zélande, fixent les horloges à UTC + 12,75, créant un fuseau horaire « orphelin » à l’intérieur d’UTC±12. Les fuseaux horaires fractionnaires sont utilisés dans 16 endroits à travers le monde. Les pays choisissent simplement ce qui leur convient le mieux.

Regardez le travail IDL

Dans la vidéo ci-dessus, étudiez cette première image en pause avant d’appuyer sur « play. »Il montre l’IDL (ligne blanche) au point de minuit. Pour l’amour des étiquettes, disons que le coin vert représente la première heure du samedi. La partie bleue de la Terre est toujours vendredi. La partie rouge (qui apparaîtra plus tard) sera dimanche.

Ce coin vert est le premier fuseau horaire à l’ouest de l’IDL. L’ouest est dans le sens des aiguilles d’une montre comme on le voit sur cette vue du dessus du pôle Nord. À noter, ce fuseau horaire vert:

a une largeur de 15 degrés, couvre 1/24 de la circonférence de la Terre et une heure de temps;
est centré sur le méridien de 180 degrés;
s’étend de 172,5 degrés de longitude à 187,5 degrés de longitude;
coïncide avec l’IDL le long de la majeure partie de sa frontière orientale;

L’instant où l’IDL passe minuit, ce fuseau horaire entier enregistre le début d’un nouveau jour. Tous les emplacements d’un fuseau horaire donné doivent être sur la même heure. Il y a quelques exceptions: pays (et régions au sein des pays) qui ont choisi de ne pas utiliser l’heure d’été, et ceux qui ont choisi d’utiliser des fuseaux horaires fractionnaires. Mais nous pouvons l’ignorer pour l’instant.

Le modèle de cette animation est idéalisé de plusieurs façons. Plus important encore, tous les fuseaux horaires ont exactement 15 degrés de large et sont centrés sur 24 méridiens de longitude régulièrement espacés. De plus, l’IDL suit exactement le bord est de l’ensemble du fuseau horaire UTC ±12. Ce n’est pas tout à fait comme ça dans le monde réel, mais cela simplifie grandement mon modèle.

Maintenant, n’hésitez pas à appuyer sur « jouer. »Regardez comment le vendredi bleu se rétrécit à mesure que le samedi vert se développe. Regardez ce qui se passe lorsque l’IDL revient à minuit et que le lendemain et la date commencent. Vous verrez le dimanche rouge « se dérouler » et remplacer le samedi vert à mesure que la Terre tourne. Utilisez le curseur pour aller et venir et regarder comment cela se passe.

Il y a deux choses à remarquer à propos de l’IDL. Premièrement, à tout moment, il y a deux jours et dates séquentiels en vigueur sur la Terre. Ces jours et ces dates sont séparés par l’IDL, qui s’étend du Pôle Nord au Pôle Sud (approximativement) le long du méridien de longitude de 172,5 degrés.

Deuxièmement, ces deux jours et dates sont également séparés par la ligne de minuit, le méridien exactement opposé au soleil. Il y a donc vraiment deux « lignes de date » sur Terre — l’une tourne avec la planète (l’IDL) et l’autre reste fixée au méridien de minuit. Sur les côtés opposés des deux « lignes de date », le jour et la date sont toujours différents.

Greenwich, nous avons un problème

Mais attendez. Il semble y avoir une exception à cette règle. Le monde entier semble être le même jour et la même date pendant une heure chaque jour. Il commence lorsque le bord est du fuseau horaire UTC-11 atteint minuit. Elle se termine lorsque le bord est du fuseau horaire suivant, l’IDL (UTC±12), atteint minuit. À ce moment-là, un nouveau jour commence à se dérouler.

Regardez à nouveau l’animation si vous ne l’avez pas attrapée. Cela ne dure qu’une heure, soit environ une seconde dans la vidéo. Vous le verrez deux fois, chaque fois que l’IDL approche de minuit.

Mais, comme expliqué précédemment, il s’agit d’un modèle idéalisé. De nombreux fuseaux horaires près de l’IDL ont été « gerrymandered » au point où ce n’est jamais le même jour partout dans le monde. En vérité, c’est pour un « instant » infinitésimal, – lorsque l’IDL frappe minuit.

Il y a quelques exceptions à ce scénario. Par exemple, les îles Midway sont en UTC-11 et les îles Marshall sont en UTC±12. Consultez cette carte détaillée des fuseaux horaires de cette région. Si vous utilisez la fonction Planificateur de réunion sur le serveur de temps mondial pour ces deux îles, vous verrez qu’elles partagent en effet le même jour et la même date pour la dernière heure de la journée, comme le montre mon animation. Vous pouvez voir ce résultat ici.

Il existe d’autres combinaisons qui donnent le même résultat. L’essentiel est que les fuseaux horaires sont tellement brouillés dans cette région que de nombreuses « règles » sont enfreintes. Exemple: Traverser l’IDL change le jour et la date, mais pas l’heure. Des exceptions existent pour les deux parties de cette « règle. »C’est pourquoi nous avons besoin de cartes de fuseaux horaires et de serveurs de temps mondiaux. Heureusement, les applications GPS connaissent toutes les règles et exceptions, alors gardez votre téléphone intelligent au bon moment, au bon jour et à la bonne date où que vous voyagiez.

Si vous vous teniez sur l’IDL avec un pied de chaque côté, quel jour serait-ce?

Question piège. Puisque vous avez « traversé » l’IDL, chaque pied serait dans un jour différent. Si vous portiez une montre à deux mains, techniquement, elles doivent être réglées à des jours et des dates différents. La question de l’heure à laquelle ces montres doivent être réglées n’est pas aussi facile à répondre.

Selon l’endroit où vous vous trouvez, les temps peuvent varier d’une heure à l’autre. C’est ici que l’heure d’été peut gâcher les choses, car certains endroits l’observent et d’autres non. Et puis il y a cette complication de fuseau horaire fractionnaire.

Mais « se tenir à califourchon sur l’IDL » n’est pas facile. À moins que vous ne soyez sur un bateau ancré à l’IDL, il n’y a vraiment aucun endroit où vous pourriez « vous tenir » de la manière décrite, sauf près des poteaux. Étant donné que les méridiens de longitude convergent aux pôles, il est possible de traverser plusieurs fuseaux horaires lors d’une randonnée arbitrairement courte. À un kilomètre des deux pôles, les fuseaux horaires ne font que 262 mètres de large. Si vous étiez exactement sur l’un ou l’autre des pôles, vous pouviez rester debout avec un pied dans les 24 fuseaux horaires.

Les choses deviennent beaucoup plus simples en utilisant seulement quelques fuseaux horaires près des pôles. Certaines bases scientifiques en Antarctique utilisent l’heure de la Nouvelle-Zélande (UTC ± 12), car c’est un point d’embarquement populaire pour voyager en Antarctique. D’autres ont réglé leurs horloges à UTC. Les astronautes de la Station spatiale internationale font la même chose. L’ISS se déplace à la vitesse étonnante de 4,7 miles par seconde (7,7 km/s). C’est 5,7 fois plus rapide qu’une balle qui accélère. L’ISS fait un tour de la Terre toutes les 90 minutes. Ainsi, en 24 heures, les occupants vivent 32 alternances de jour et de date, et profitent de 16 levers et 16 couchers de soleil. Pour garder les choses simples, leurs horloges sont réglées sur UTC + 0.

Le temps n’est qu’un outil

Comprendre l’IDL est un exercice d’arithmétique, et peut-être de géométrie. Ce n’est pas de la magie, ce n’est pas de la physique et c’est à peine de l’astronomie. Il s’agit de fixer des normes de temps arbitraires sur une planète en rotation. Le temps, en ce sens, n’est qu’un autre outil d’une société technologique moderne.

Une dernière note historique : Lors de la circumnavigation du globe de Magellan de 1519 à 1522, son navigateur enregistrait avec diligence le passage de chaque jour de leur voyage. Quand ils sont rentrés au port d’attache, le jour et la date étaient décalés d’un. Il n’a pas fallu longtemps pour comprendre comment cette erreur s’est produite.

Lorsque vous voyagez vers l’ouest (à l’opposé de la direction de rotation de la Terre), chaque jour sera légèrement plus long que 24 heures — c’est-à-dire si vous mesurez votre « jour » comme le temps entre deux « noons » successifs. »Au cours des trois années de leur voyage, ces légères différences se sont ajoutées à une journée entière. C’était près de trois siècles avant la création de l’IDL, mais cela a démontré la nécessité d’ajuster le jour et la date lors des voyages mondiaux.

Grâce à la science, tout est compris maintenant. Au 21e siècle, les gens prennent l’IDL pour acquis. Les voyages transpacifiques sont une routine, et nous savons tous ce qui se passe lorsque vous traversez l’IDL. Maintenant, vous savez pourquoi cela arrive.

Dan Heim a enseigné la physique et les mathématiques pendant 30 ans — plus si l’on compte son club de sciences de l’école primaire. Depuis 1999, il est rédacteur indépendant et crée des infographies et des animations pédagogiques. Dan est président du Desert Foothills Astronomy Club à New River, en Arizona. Son blog hebdomadaire Sky Lights couvre des sujets tels que l’astronomie, la météorologie et les sciences de la Terre, et les questions des lecteurs sont encouragées.