La linea di data internazionale, Spiegata

La Linea di data internazionale (IDL) è una linea immaginaria e arbitraria sulla superficie terrestre che va dal Polo Nord al Polo Sud. Quando si attraversa l’IDL, il giorno e la data cambiano. Se lo attraversi viaggiando verso ovest, il giorno va avanti di uno e la data aumenta di uno. Se lo attraversi viaggiando verso est, si verifica il contrario.

L’IDL non è una questione di diritto internazionale, ma è uno dei pochi standard adottati a livello globale. L’IDL è cruciale per l’interconnettività globale, la comunicazione istantanea, la misurazione del tempo e database internazionali coerenti. Si tratta principalmente di convenienza, commercio e politica. L’IDL è successo per le stesse ragioni dell’emergere di Internet: funziona e rende la vita un po ‘ più facile. Prima di discutere come e perché la linea di data internazionale è venuto per essere, dovremmo prima rivedere la questione di mantenere il tempo.

‘Qualcuno sa davvero che ore sono?’

Nei giorni precedenti agli orologi meccanici, il tempo veniva misurato principalmente usando le meridiane. La gente si basava sulla definizione che “mezzogiorno” era quando il sole era più alto nel cielo, e verso sud. Un ” giorno “era semplicemente la quantità di tempo tra due” noons consecutivi.”La maggior parte delle città del pianeta impostare i loro orologi a quel ciclo, e tutto era buono — almeno all’interno di qualsiasi città specifica.

Il problema era che ogni città sperimentava mezzogiorno alle proprie (apparenti) 12:00 p.m. A seconda della longitudine, le città adiacenti potevano avere un orario di, diciamo, 11:45 o 12:15 p. m. visualizzato sulle loro meridiane. Vicino all’equatore, viaggiando verso ovest di circa 1.000 miglia (1.600 chilometri) ritarda l’arrivo di mezzogiorno di un’ora.

Nel 19 ° secolo, l’emergere delle ferrovie transcontinentali complicò ulteriormente le cose. Quel secolo vide anche orologi meccanici accurati diventare ampiamente disponibili. I viaggiatori si sono trovati a reimpostare i loro orologi di diversi minuti in ogni stazione ad est o ad ovest. Questo era scomodo nel migliore dei casi.

Anche in quel secolo, l’emergere della telegrafia creò problemi di mantenimento del tempo per le entità commerciali e militari-i primi ad adottare. Il telegrafo, inventato nel 1832 da Pavel Schilling, fu il primo vero sistema di” messaggistica istantanea ” (IM). Permetteva la comunicazione su grandi distanze usando l’elettricità, che si muove (quasi) alla velocità della luce.

Il telefono, brevettato nel 1876 da Alexander Graham Bell, fu il secondo sistema IM di questo tipo. E, naturalmente, per utilizzare entrambi i sistemi in modo efficace, è utile conoscere i tempi di clock in entrambe le posizioni del mittente e del destinatario.

Latitudine e longitudine

Prima di spiegare come i fusi orari hanno risolto questi problemi di clock, facciamo una rapida revisione di latitudine e longitudine. Intorno al 150 a.C., Ipparco di Nicea, matematico e astronomo greco, propose una griglia globale di linee di longitudine e latitudine per misurare la posizione. Era un sistema di coordinate per localizzare i punti sulla superficie di una sfera. L’asse verticale misurato “latitudine”, e l’asse orizzontale “longitudine.”Sebbene preveggente, la sua idea languì per oltre un millennio.

Durante l’età della scoperta, a partire dal 15 ° secolo, i cartografi videro la necessità di misurazioni standardizzate di latitudine e longitudine. Se il vostro intento è quello di mappare o rivendicare una posizione geografica, è necessario descrivere la sua posizione in modo inequivocabile. La Gran Bretagna “governò le onde” all’epoca, e prese il comando precoce in questo sforzo.

Il Portogallo e la Spagna, le altre grandi nazioni marittime, stavano usando i loro sistemi, ma alla fine si spostarono in Inghilterra. La latitudine era meno un problema della longitudine, poiché non vi era alcuna disputa su dove si trovavano i poli (latitudine 90 gradi nord e 90 gradi sud) e l’equatore (latitudine 0 gradi). Tuttavia, la selezione di un punto di partenza per la misurazione della longitudine (il meridiano di 0 gradi) era arbitraria. Si basava più sull’orgoglio nazionale e sulla convenienza.

Nel 1851, l’Inghilterra designò il Primo Meridiano (0 gradi di longitudine) come il meridiano che attraversa l’Osservatorio di Greenwich. Erano la nazione marinara dominante in quel periodo, aveva colonie in tutto il mondo, stavano usando state-of-the-art orologi meccanici, ed erano scientificamente qualificati per stabilire uno standard. Avete sentito il detto ” Il sole non tramonta mai sull’Impero britannico.”Una volta era vero. L’Inghilterra aveva colonie in tutto il mondo, quindi era sempre “diurno” da qualche parte nell’Impero britannico. La Gran Bretagna aveva peso.

Fusi orari

Nell’ultima parte del 19 ° secolo, scienziati, ferrovie e altre industrie emergenti sentirono la necessità di uno standard globale del tempo. Il primo sistema di questo tipo, utilizzando 24 fusi orari standard, fu proposto da Sir Sandford Fleming nel 1876. Sandford era un ingegnere scozzese, che ha contribuito a progettare la rete ferroviaria canadese. Il suo sistema non è stato ufficialmente sanzionato da alcuna entità globale, ma dal 1900 ha generato l’adozione del sistema di fuso orario in uso oggi. Nazione per nazione, il mondo ha comprato l’idea di Fleming.

All’interno di ciascun fuso orario, tutti gli orologi sarebbero impostati su un tempo medio che rappresentasse al meglio dove si trovava il sole nel cielo. Quel tempo è chiamato tempo solare medio. Le meridiane, al confronto, misurano il tempo solare apparente, a volte chiamato tempo solare vero.

Il processo di fuso orario iniziò nel 1883 per gli Stati Uniti, quando la nazione fu divisa in quattro fusi orari standard. Ogni zona era centrata su un meridiano di longitudine:

• Eastern Standard Time (EST) a 75 ° W (ovest del Meridiano di riferimento)
• Central Standard Time (CST) a 90 gradi W
• Mountain Standard Time (MST) a 105 gradi W
• PST (Pacific Standard Time) a 120 ° W

Il Regno Unito aveva già iniziato un processo simile, e il resto del mondo, presto seguito l’esempio. Nel 1900, il sistema globale di fusi orari che usiamo oggi era abbastanza ben consolidato. L’aumento della connettività globale richiedeva un sistema universale di misurazione del tempo e i fusi orari standard erano la risposta.

La maggior parte dei fusi orari non segue precisamente i meridiani di longitudine. Essi zig e zag come necessario per mantenere le isole, paesi più piccoli e grandi aree metropolitane sullo stesso tempo di clock — una concessione evidente alla convenienza.

I fusi orari standard sono larghi 15 gradi, poiché 360 gradi divisi per 24 ore equivalgono a 15 gradi all’ora. Sono numerati per ora a partire dal Primo Meridiano (longitudine 0 gradi), che attraversa Greenwich, in Inghilterra. L’orologio di Greenwich mostra quello che viene chiamato Greenwich Mean Time (GMT). Il sistema di numerazione rende facile trovare l’ora in altre zone.

Ad esempio, la California, otto fusi orari a ovest di Greenwich, si trova in una zona denominata Pacific Standard Time (PST). Quella zona è anche etichettata “GMT-8” o GMT + 16.”Quindi se il tempo a Greenwich è 12:00 p.m., il tempo in California è 4:00 a. m. (12:00 – 8 ore).

GMT vs. UTC

Dal 1972, GMT è stato in gran parte sostituito da UTC (Universal Coordinated Time). Quando gli orologi atomici furono inventati negli anni ‘ 50, divenne possibile misurare il tempo con una precisione migliore di quella fornita dalla Terra rotante.

GMT era un sistema di “tempo medio” basato su osservazioni telescopiche dall’Osservatorio di Greenwich. UTC, mentre sincronizzato a GMT, tiene conto di lievi variazioni nella velocità di rotazione della Terra. Ogni tanto un “secondo bisestile” viene aggiunto (o sottratto da) l’orologio del mondo-che è una correzione tra GMT e UTC. Il periodo di rotazione della Terra può variare da esattamente 24 ore di una frazione di secondo in entrambi i casi, a seconda delle perturbazioni geologiche.

Ad esempio, quando i ghiacciai si sciolgono, c’è un trasferimento di massa dalle latitudini più alte verso l’equatore. Come con un pattinatore che rallenta la sua velocità di rotazione estendendo un braccio o una gamba, la legge di conservazione del momento angolare richiede una riduzione della velocità di rotazione per compensare questa ridistribuzione della massa. Gli scienziati stimano che un terremoto di magnitudo 9.0 in Giappone nel 2011 abbia spostato una massa sufficiente dall’equatore per accorciare il giorno di 1,8 microsecondi (0,0000018 s).

Gli astronomi devono anche considerare la differenza tra il tempo apparente e il tempo medio. Questa differenza dipenderà da quanto lontano est o ovest si trova all’interno di un fuso orario, e anche dall’equazione del tempo, che dipende dalla data. E poi c’è quella correzione confusa chiamata ora legale (DST). Ma ancora una volta, per capire l’IDL, possiamo ignorare queste complicazioni.

Qual è l’IDL?

Sappiamo tutti che il giorno e la data cambiano a mezzanotte, indipendentemente dalla tua posizione sul pianeta. Ma per utilizzare un sistema di fuso orario globale con un IDL, il giorno e la data devono essere separati in due posizioni — non è possibile dividere un cerchio in due parti con un singolo “taglio.”La soluzione è stata fornita nel 1884 dalla International Meridian Conference (IMC), tenutasi a Washington, DC, e alla presenza di rappresentanti di 26 nazioni.

L’IMC ha selezionato il meridiano di 180 gradi come l’altro “taglio”, non perché era direttamente opposto al Meridiano Primo (qualsiasi meridiano avrebbe potuto essere quell’altro “taglio”). Il meridiano di 180 gradi è stato scelto perché attraversa principalmente l’oceano aperto nel Pacifico centrale, zigzagando e zag per mantenere le nazioni vicine nel loro giorno e data. Quindi la scelta dei gradi 180 era arbitraria, ma stabiliva l’IDL in uso oggi.

Anche se l’IDL inizia nel mezzo del suo fuso orario UTC±12 ad entrambi i poli — esattamente alla longitudine 180 gradi — per la maggior parte della sua lunghezza, si sposta verso est e coincide con il bordo orientale del suo fuso orario, che anche zigs e zags. La linea di fondo è, questo alloggio mantiene le nazioni insulari dell’Oceania ciascuno sul proprio orologio e calendario. Ma ci sono delle eccezioni.

Le isole che hanno saltato un giorno

Poco prima della mezzanotte di dicembre. 29, 2011, i samoani si sono riuniti intorno alla torre dell’orologio nella capitale di Apia per celebrare il momento storico di saltare dall’altra parte della linea di date internazionale.

Quando l’orologio ha colpito 12:00 a.m., la gente di Samoa, insieme ai loro vicini sull’isola di Tokelau, balzò avanti a sabato, dicembre. 31, 2011 — saltare Venerdì del tutto. Le isole erano ora considerate sul lato occidentale dell’IDL nell’emisfero orientale. In particolare, hanno cambiato il loro fuso orario da UTC-11 a UTC + 13.

La decisione è stata economica. Sebbene Samoa avesse condotto gran parte della sua attività con gli Stati Uniti nel secolo precedente, questo commercio si è spostato significativamente nella regione Asia-Pacifico, in particolare in Nuova Zelanda e Australia.

Quindi, sebbene Samoa fosse più vicina geograficamente ai paesi del Pacifico, c’era una differenza di 23 ore molto fastidiosa tra Samoa e Nuova Zelanda e una differenza di 21 ore tra Samoa e la costa orientale australiana, secondo EarthSky Communications. Così, nel tentativo di sincronizzare meglio le loro settimane di lavoro con i loro principali partner commerciali, i due paesi insulari paesi hanno deciso di saltare sopra l’IDL.

In un articolo pubblicato il Dic. 28, 2011, nel Guardian, il primo ministro di Samoa, Tuilaepa Sailele Malielegaoi ha espresso l’inconveniente con la precedente situazione IDL:

” Nel fare affari con la Nuova Zelanda e l’Australia, stiamo perdendo due giorni lavorativi alla settimana. Mentre è venerdì qui, è sabato in Nuova Zelanda e quando siamo in chiesa la domenica, stanno già conducendo affari a Sydney e Brisbane.”

Questa transizione IDL è stata una sorta di ritorno a casa per i samoani. Più di un secolo fa, il paese si trovava sul lato occidentale dell’IDL, ma decise nel 1892 di spostarsi sul lato orientale per essere più vicino al tempo degli Stati Uniti. Così per 119 anni, i samoani hanno assistito all’ultimo tramonto del giorno e sono stati gli ultimi a suonare nel nuovo anno — ora sono uno dei primi.

Sfortunatamente, ci sarà sempre qualche inconveniente vivendo così vicino all’IDL: Ora c’è una differenza di 24 ore tra Samoa-situata nella parte occidentale della catena di isole Samoa — e Samoa americane sul lato orientale.

Tonga ha anche preferito essere a UTC+13 (o UTC-11) per motivi di commercio e convenienza. Le isole Chatham, quasi 500 miglia (800 km) a est della Nuova Zelanda, impostano gli orologi a UTC + 12.75, creando un fuso orario “orfano” all’interno di UTC±12. I fusi orari frazionari sono utilizzati in 16 località in tutto il mondo. I paesi scelgono semplicemente ciò che funziona meglio per loro.

Guarda il lavoro IDL

Nel video qui sopra, studia il primo fotogramma in pausa prima di premere “play.”Mostra l’IDL (linea bianca) al punto di mezzanotte. Per il bene delle etichette, diciamo che il cuneo verde rappresenta la prima ora del sabato. La parte blu della Terra è ancora venerdì. La parte rossa (che apparirà più tardi) sarà domenica.

Quel cuneo verde è il primo fuso orario ad ovest dell’IDL. Ovest è in senso orario come si vede in questa vista da sopra il Polo Nord. Da notare, questo fuso orario verde:

• è 15°, si estende su 1/24 di della circonferenza della Terra, e un’ora di tempo;
• è stata centrata sull’180 ° meridiano;
• si estende dal longitudine 172.5 gradi di longitudine 187.5 gradi;
• coincide con l’IDL, lungo la maggior parte del suo confine orientale;

l’istante in cui Il IDL passa la mezzanotte, che per tutto il tempo la zona registra l’inizio di un nuovo giorno. Tutte le posizioni in un determinato fuso orario devono essere sullo stesso tempo di clock. Ci sono alcune eccezioni: nazioni (e regioni all’interno delle nazioni) che hanno optato per l’ora legale e coloro che hanno scelto di utilizzare fusi orari frazionari. Ma possiamo ignorarlo per ora.

Il modello in questa animazione è idealizzato in molti modi. Soprattutto, tutti i fusi orari sono esattamente 15 gradi di larghezza e centrati su 24 meridiani di longitudine equidistanti. Inoltre, l’IDL segue esattamente il bordo orientale dell’intero fuso orario UTC±12. Questo non è proprio il modo in cui le cose sono nel mondo reale, ma semplifica enormemente il mio modello.

Ora sentitevi liberi di colpire ” play.”Guarda come il venerdì blu si restringe mentre il sabato verde cresce. Guarda cosa succede quando l’IDL ritorna a mezzanotte e inizia il giorno e la data successivi. Vedrai la domenica rossa “srotolare” e sostituire il sabato verde mentre la Terra ruota. Utilizzare il cursore per andare avanti e indietro e guardare come ciò accade.

Ci sono due cose da notare sull’IDL. Innanzitutto, in qualsiasi momento, ci sono due giorni e date sequenziali in vigore sulla Terra. Quei giorni e quelle date sono separati dall’IDL, che va dal Polo Nord al Polo Sud (circa) lungo il meridiano di longitudine di 172,5 gradi.

In secondo luogo, questi due giorni e date sono anche divisi dalla linea di mezzanotte, il meridiano esattamente opposto al sole. Quindi ci sono davvero due “linee di data” sulla Terra: una ruota con il pianeta (l’IDL) e l’altra rimane fissa al meridiano di mezzanotte. Sui lati opposti di entrambe le “linee della data”, il giorno e la data sono sempre diversi.

Greenwich, abbiamo un problema

Ma aspetta. Sembra esserci un’eccezione a questa regola. L’intero globo sembra essere lo stesso giorno e la data per un’ora ogni giorno. Inizia quando il bordo orientale del fuso orario UTC-11 raggiunge la mezzanotte. Termina quando il bordo orientale del fuso orario successivo, l’IDL (UTC±12), raggiunge la mezzanotte. A quel tempo un nuovo giorno inizia a non essere letto.

Guarda di nuovo l’animazione se non l’hai presa. Dura solo un’ora, o circa un secondo nel video. Lo vedrai due volte, ogni volta che l’IDL si avvicina a mezzanotte.

Ma, come spiegato prima, questo è un modello idealizzato. Molti fusi orari vicino all’IDL sono stati “gerrymandered” al punto in cui non è mai lo stesso giorno in tutto il mondo. In verità, è per un “istante” infinitesimale, quando l’IDL raggiunge la mezzanotte.

Ci sono alcune eccezioni a questo scenario. Ad esempio, le isole Midway sono in UTC-11 e le Isole Marshall sono in UTC±12. Dai un’occhiata a questa mappa dettagliata dei fusi orari in quella zona. Se si utilizza la funzione Meeting Planner sul server Ora mondiale per quelle due isole, vedrete che effettivamente condividono lo stesso giorno e la data per l’ultima ora del giorno, come mostra la mia animazione. Puoi vedere questo risultato qui.

Esistono altre combinazioni che forniscono lo stesso risultato. La linea di fondo è che i fusi orari sono così confusi in questa regione che molte “regole” sono infrante. Biru: Attraversando l’IDL cambia il giorno e la data, ma non l’ora. Esistono eccezioni per entrambe le parti di quella “regola.”Ecco perché abbiamo bisogno di mappe del fuso orario e server del tempo mondiale. Fortunatamente, le app GPS conoscono tutte le regole e le eccezioni, quindi mantieni il tuo smartphone al momento giusto, giorno e data ovunque tu sia in viaggio.

Se ti trovassi sull’IDL con un piede su ciascun lato, che giorno sarebbe?

Domanda trabocchetto. Dal momento che hai “attraversato” l’IDL, ogni piede sarebbe in un giorno diverso. Se indossavi un orologio con entrambe le mani, tecnicamente, dovrebbero essere impostati su giorni e date diversi. La domanda su che ora dovrebbero essere impostati quegli orologi non è così facile da rispondere.

A seconda di dove si sta in piedi, i tempi potrebbero essere ovunque da uguali a un’ora diversa. Qui è dove l’ora legale può rovinare le cose, come alcuni luoghi lo osservano e altri no. E poi c’è quella complicazione del fuso orario frazionario.

Ma “stare a cavalcioni dell’IDL” non è facile. A meno che tu non sia su una barca ancorata all’IDL, non c’è davvero nessun posto in cui potresti “stare” nel modo descritto se non vicino ai poli. Poiché i meridiani di longitudine convergono ai poli, è possibile attraversare più fusi orari in un’escursione arbitrariamente breve. A un chilometro da entrambi i poli, i fusi orari sono larghi solo 262 metri. Se tu fossi esattamente su entrambi i poli, si potrebbe stare con un piede in tutti i 24 fusi orari.

Le cose diventano molto più semplici usando solo pochi fusi orari vicino ai poli. Alcune basi scientifiche in Antartide utilizzano il tempo della Nuova Zelanda (UTC±12), in quanto è un popolare punto di imbarco per i viaggi in Antartide. Altri impostano i loro orologi su UTC. Gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale fanno la stessa cosa. La ISS si sta muovendo alla velocità sorprendente di 4,7 miglia al secondo (7,7 km/s). E ‘5,7 volte piu’ veloce di un proiettile. La ISS fa un viaggio intorno alla Terra ogni 90 minuti. Così in 24 ore, gli occupanti esperienza 32 giorno e data alternanze, e godere di 16 albe e 16 tramonti. Per mantenere le cose semplici, i loro orologi sono impostati su UTC + 0.

Il tempo è solo uno strumento

Capire l’IDL è un esercizio di aritmetica e forse un po ‘ di geometria. Non è magia, non è fisica ed è a malapena astronomia. Si tratta di stabilire standard temporali arbitrari su un pianeta rotante. Il tempo, in questo senso, è solo un altro strumento di una moderna società tecnologica.

Un’ultima nota storica: Durante la circumnavigazione del globo di Magellano del 1519-1522, il suo navigatore registrò diligentemente il passaggio di ogni giorno del loro viaggio. Quando sono tornati al porto di casa, il giorno e la data erano fuori da uno. Non ci è voluto molto per capire come è successo quell’errore.

Quando viaggi verso ovest (di fronte alla direzione in cui ruota la Terra), ogni giorno sarà leggermente più lungo di 24 ore, cioè se misuri il tuo “giorno” come il tempo tra due “noon successivi.”Nei tre anni del loro viaggio, quelle leggere differenze si sommarono a un’intera giornata. Questo è stato quasi tre secoli prima che l ” IDL è stato istituito, ma ha dimostrato la necessità di giorno e la data aggiustamenti durante il viaggio globale.

Grazie alla scienza, questo è tutto capito ora. Nel 21 ° secolo, la gente prende l’IDL per scontato. Il viaggio trans-Pacifico è di routine e sappiamo tutti cosa succede quando attraversi l’IDL. Ora sai perché succede.

Dan Heim ha insegnato fisica e matematica per 30 anni — di più se si conta la sua scuola elementare science club. Dal 1999 è scrittore freelance e crea computer grafica e animazioni didattiche. Dan è presidente del Desert Foothills Astronomy Club a New River, Ariz. Il suo blog settimanale Sky Lights copre argomenti tra cui astronomia, meteorologia e scienze della terra, e le domande dei lettori sono incoraggiati.

Segnalazione aggiuntiva di Traci Pedersen, contributore di Live Science.