Międzynarodowa linia daty, wyjaśnione
międzynarodowa linia daty (IDL) jest wyimaginowaną i arbitralną linią na powierzchni Ziemi, która biegnie od Bieguna Północnego do Bieguna Południowego. Kiedy przekraczasz IDL, zmienia się dzień i data. Jeśli go przekroczysz, podróżując na zachód, dzień idzie do przodu o jeden, a data wzrasta o jeden. Jeśli go przekroczysz podróżując na wschód, dzieje się odwrotnie.
IDL nie jest kwestią prawa międzynarodowego, ale jest jednym z niewielu standardów przyjętych na całym świecie. IDL ma kluczowe znaczenie dla globalnej łączności, natychmiastowej komunikacji, pomiaru czasu i spójnych międzynarodowych baz danych. Chodzi głównie o wygodę, handel i Politykę. IDL stało się z tych samych powodów, co pojawienie się Internetu-działa i ułatwia życie. Przed omówieniem, w jaki sposób i dlaczego powstała międzynarodowa linia dat, powinniśmy najpierw przeanalizować kwestię utrzymywania czasu.
” czy ktoś naprawdę wie, która godzina?”
w czasach przed zegarami mechanicznymi czas był mierzony głównie za pomocą zegarów słonecznych. Ludzie oparli się na definicji, że „południe” było wtedy, gdy słońce było najwyższe na niebie, a na południe. Jeden ” dzień „był po prostu ilością czasu pomiędzy dwoma kolejnymi” noonami.”Większość miast na świecie ustawiła swoje zegary na ten cykl i wszystko było dobre-przynajmniej w każdym konkretnym mieście.
problem polegał na tym, że każde miasto doświadczyło południa o własnej (pozornej) godzinie 12:00.w zależności od długości geograficznej Sąsiednie miasta mogą mieć czas, powiedzmy, 11:45 lub 12:15 na swoich zegarach słonecznych. W pobliżu równika, podróżując na zachód o około 1000 mil (1600 kilometrów) opóźnia nadejście południa o jedną godzinę.
w XIX wieku pojawienie się kolei transkontynentalnych jeszcze bardziej skomplikowało sprawy. W tym stuleciu dokładne zegarki mechaniczne stały się powszechnie dostępne. Podróżni resetowali Zegarki o kilka minut na każdej stacji na wschód lub zachód. To było w najlepszym razie niewygodne.
również w tym stuleciu pojawienie się telegrafii stworzyło problemy czasowe dla podmiotów handlowych i wojskowych-wczesnych przyborów. Telegraf, wynaleziony w 1832 roku przez Pavla Schillinga, był pierwszym prawdziwym systemem” instant messaging ” (IM). Umożliwiało to komunikację na duże odległości za pomocą elektryczności, która porusza się (prawie) z prędkością światła.
telefon, opatentowany w 1876 roku przez Alexandra Grahama Bella, był drugim takim systemem im. I oczywiście, aby efektywnie korzystać z obu systemów, warto znać czasy zegara zarówno w lokalizacji nadawcy, jak i odbiorcy.
szerokość i Długość geograficzna
zanim wyjaśnimy, jak strefy czasowe rozwiązały te problemy z zegarem, zróbmy szybki przegląd szerokości i długości geograficznej. Około 150 roku p. n. e. Hipparchus z Nicei, grecki matematyk i astronom, zaproponował globalną siatkę linii długości i szerokości geograficznej do pomiaru pozycji. Był to układ współrzędnych do lokalizowania punktów na powierzchni kuli. Oś pionowa mierzona „szerokość”, a oś pozioma ” Długość geograficzna.”Choć przewidujący, jego pomysł marniał przez ponad tysiąc lat.
w epoce odkrywania, począwszy od XV wieku, kartografowie dostrzegli potrzebę znormalizowanego pomiaru szerokości i długości geograficznej. Jeśli twoim zamiarem jest mapowanie lub roszczenie o lokalizację geograficzną, musisz jednoznacznie opisać jej położenie. Wielka Brytania „rządziła falami” w tym czasie i objęła wczesne przywództwo w tym przedsięwzięciu.
Portugalia i Hiszpania, inne główne kraje morskie, używały własnych systemów, ale ostatecznie zostały przeniesione do Anglii. Szerokość geograficzna była mniej problemem niż Długość geograficzna, ponieważ nie było sporu o to, gdzie znajdują się bieguny (90 stopni szerokości północnej i 90 stopni Południowej) i równik (0 stopni szerokości geograficznej). Wybór punktu wyjściowego do pomiaru długości geograficznej (południka 0 stopni) był jednak arbitralny. Opierał się bardziej na Dumie narodowej i wygodzie.
w 1851 roku Anglia wyznaczyła pierwszy Południk (0 stopni długości geograficznej) jako południk biegnący przez Obserwatorium Greenwich. Byli dominującym Państwem morskim w tamtych czasach, mieli kolonie na całym świecie, używali najnowocześniejszych zegarów mechanicznych i byli naukowo wykwalifikowani do ustanowienia standardu. Słyszałeś powiedzenie ” słońce nigdy nie zachodzi nad Imperium Brytyjskim.”To była kiedyś prawda. Anglia miała kolonie na całym świecie, więc zawsze był „dzień” gdzieś w Imperium Brytyjskim. Wielka Brytania miała siłę przebicia.
strefy czasowe
pod koniec XIX wieku naukowcy, koleje i inne wschodzące gałęzie przemysłu odczuwały potrzebę globalnego standardu czasu. Pierwszy taki system, wykorzystujący 24 standardowe strefy czasowe, został zaproponowany przez Sir Sandforda Fleminga w 1876 roku. Sandford był szkockim inżynierem, który pomógł zaprojektować kanadyjską sieć kolejową. Jego system nie był oficjalnie usankcjonowany przez żadną globalną jednostkę, ale do 1900 roku zapoczątkował przyjęcie systemu stref czasowych w użyciu do dziś. Naród po narodzie, świat kupił pomysł Fleminga.
w każdej strefie czasowej wszystkie zegary byłyby ustawione na średni czas, który najlepiej reprezentowałby miejsce, w którym słońce znajdowało się na niebie. Czas ten nazywany jest średnim czasem słonecznym. Zegary słoneczne, dla porównania, mierzą pozorny czas słoneczny, czasami nazywany prawdziwym czasem słonecznym.
proces stref czasowych rozpoczął się w 1883 roku dla Stanów Zjednoczonych, kiedy kraj został podzielony na cztery standardowe strefy czasowe. Każda strefa była wyśrodkowana na południku długości geograficznej:
- standardowy czas Wschodni (EST) przy 75 stopniach W (na zachód od pierwszego południka)
- standardowy czas Centralny (CST) przy 90 stopniach w
- standardowy czas górski (MST) przy 105 stopniach w
- standardowy czas pacyficzny (PST) przy 120 stopniach w
Wielka Brytania rozpoczęła już podobny proces, a reszta świata wkrótce poszła w jego ślady. Do 1900 roku globalny system stref czasowych, z których korzystamy, był dość dobrze ugruntowany. Rosnąca globalna łączność wymagała pewnego uniwersalnego systemu pomiaru czasu, a standardowe strefy czasowe były odpowiedzią.
większość stref czasowych nie podąża dokładnie za południkami długości geograficznej. Zygzakują i zag w razie potrzeby, aby utrzymać Wyspy, Mniejsze kraje i duże obszary metropolitalne na tym samym czasie zegara — oczywiste ustępstwo dla wygody.
Standardowe strefy czasowe mają szerokość 15 stopni, ponieważ 360 stopni podzielone przez 24 godziny równa się 15 stopni na godzinę. Są one numerowane według godzin, począwszy od pierwszego południka (Długość geograficzna 0degrees), który biegnie przez Greenwich, Anglia. Zegar Greenwich pokazuje, co nazywa się Greenwich Mean Time (GMT). System numeracji ułatwia znalezienie czasu w innych strefach.
na przykład Kalifornia, osiem stref czasowych na zachód od Greenwich, znajduje się w strefie o nazwie Pacific Standard Time (PST). Strefa ta jest również oznaczona jako „GMT-8” lub GMT+16.”Jeśli więc w Greenwich jest godzina 12:00, to w Kalifornii jest godzina 4:00 (12:00 – 8 godzin).
GMT vs.UTC
od 1972 roku GMT został w dużej mierze zastąpiony przez UTC (Universal Coordinated Time). Kiedy zegary atomowe zostały wynalezione w 1950 roku, stało się możliwe do pomiaru czasu z dokładnością lepszą niż zapewniona przez obracającą się Ziemię.
GMT był systemem „średniego czasu” opartym na obserwacjach teleskopowych z Obserwatorium Greenwich. UTC, choć zsynchronizowany z GMT, bierze pod uwagę niewielkie różnice w szybkości rotacji Ziemi. Raz na jakiś czas „sekunda przestępna” jest dodawana do (lub odejmowana od) światowego zegara — jest to korekta między GMT I UTC. Okres obrotu Ziemi może wahać się od dokładnie 24 godzin o ułamek sekundy w zależności od perturbacji geologicznych.
na przykład, gdy lodowce topnieją, następuje przeniesienie masy z wyższych szerokości geograficznych w kierunku równika. Podobnie jak w przypadku łyżwiarza figurowego, który spowalnia swoją prędkość wirowania poprzez wydłużenie ramienia lub nogi, prawo zachowania momentu pędu wymaga zmniejszenia prędkości wirowania, aby zrekompensować tę redystrybucję masy. Naukowcy szacują trzęsienie ziemi o sile 9,0 w Japonii w 2011 r. przesunęło wystarczająco dużo masy od równika, aby skrócić dzień o 1,8 mikrosekund (0,0000018 s).
astronomowie muszą również wziąć pod uwagę różnicę między czasem pozornym a średnim. Różnica ta będzie zależeć od tego, jak daleko na wschód lub zachód znajduje się w strefie czasowej, a także od równania Czasu, które zależy od daty. I jest jeszcze ta myląca korekta zwana czasem letnim (DST). Ale ponownie, aby zrozumieć IDL, możemy zignorować te komplikacje.
co to jest IDL?
wszyscy wiemy, że dzień i data zmieniają się o północy, niezależnie od Twojej lokalizacji na planecie. Ale aby użyć globalnego systemu stref czasowych z IDL, dzień i data muszą być oddzielone w dwóch miejscach — nie można podzielić okręgu na dwie części za pomocą jednego „cięcia.”Rozwiązanie zostało dostarczone w 1884 roku przez International Meridian Conference (IMC), która odbyła się w Waszyngtonie, a uczestniczyli w niej przedstawiciele 26 Narodów.
IMC wybrał 180-stopniowy południk jako drugi „cut”, nie dlatego, że znajdował się bezpośrednio naprzeciwko południka pierwszego (każdy południk mógł być tym drugim „cut”). 180-stopniowy południk został wybrany, ponieważ biegnie głównie przez otwarty ocean w Środkowym Pacyfiku, zygzakując i zagging, aby utrzymać pobliskie narody na swój własny dzień i datę. Więc wybór 180 stopni był arbitralny, ale ustanowił IDL w użyciu dzisiaj.
chociaż IDL zaczyna się w środku swojej strefy czasowej UTC±12 na obu biegunach — dokładnie na długości 180 stopni — przez większość swojej długości, przesuwa się na wschód i pokrywa się ze wschodnią krawędzią swojej strefy czasowej, która również zygzuje i zags. Najważniejsze jest to, że to zakwaterowanie utrzymuje narody Oceanii na własnym zegarze i kalendarzu. Ale są wyjątki.
wyspy, które opuściły jeden dzień
tuż przed północą grudnia. 29 grudnia 2011 Samoańczycy zebrali się wokół wieży zegarowej w stolicy Apii, aby uczcić historyczny moment przeskoczenia na drugą stronę międzynarodowej linii dat.
gdy zegar wybił 12:00, mieszkańcy Samoa, wraz ze swoimi sąsiadami na wyspie Tokelau, przeskoczyli do soboty, grudnia. 31.01.2011-piątek zupełnie bez sensu. Wyspy były obecnie uważane za położone po zachodniej stronie Wyspy IDL na półkuli wschodniej. W szczególności zmienili swoją strefę czasową z UTC-11 NA UTC+13.
decyzja była ekonomiczna. Chociaż w poprzednim stuleciu Samoa prowadziło znaczną część swoich interesów ze Stanami Zjednoczonymi, handel ten znacznie przesunął się na Region Azji i Pacyfiku, szczególnie na Nową Zelandię i Australię.
więc chociaż Samoa było bliżej geograficznie do krajów Pacyfiku, była bardzo uciążliwa 23-godzinna różnica między Samoa i Nową Zelandią oraz 21-godzinna różnica między Samoa a wschodnim wybrzeżem Australii, według EarthSky Communications. Aby lepiej zsynchronizować swoje tygodnie pracy z głównymi partnerami handlowymi, oba kraje wyspiarskie zdecydowały się przeskoczyć IDL.
w artykule opublikowanym w grudniu 28 listopada 2011 w „The Guardian” premier Samoa, Tuilaepa Sailele Malielegaoi wyraził niedogodności związane z poprzednią sytuacją w IDL:
” prowadząc interesy z Nową Zelandią i Australią, tracimy dwa dni robocze w tygodniu. Podczas gdy tu jest piątek, w Nowej Zelandii jest sobota, a kiedy jesteśmy w kościele w niedzielę, oni już prowadzą interesy w Sydney i Brisbane.”
to przejście IDL było czymś w rodzaju powrotu do domu dla Samoańczyków. Ponad sto lat temu kraj znajdował się po zachodniej stronie IDL, ale w 1892 roku postanowił przenieść się na wschodnią stronę, aby być bliżej czasu amerykańskiego. Tak więc przez 119 lat Samoańczycy byli świadkami ostatniego zachodu Słońca tego dnia i byli ostatnimi, którzy dzwonili w Nowym Roku-teraz są jednymi z pierwszych.
Niestety zawsze będą jakieś niedogodności mieszkając tak blisko IDL: Obecnie istnieje 24-godzinna różnica między Samoa — położonym w zachodniej części łańcucha wysp Samoa — a Samoa amerykańskim po wschodniej stronie.
Tonga również wolał być w UTC+13 (lub UTC-11) ze względu na handel i wygodę. Wyspy Chatham, prawie 500 mil (800 km) na wschód od Nowej Zelandii, ustawiają zegary na UTC+12.75, tworząc” sierocą ” strefę czasową wewnątrz UTC±12. Ułamkowe strefy czasowe są używane w 16 lokalizacjach na całym świecie. Kraje po prostu wybierają to, co jest dla nich najlepsze.
Obejrzyj pracę IDL
w powyższym filmie, sprawdź, że pierwsza wstrzymana Klatka przed naciśnięciem przycisku „Odtwórz”.”Pokazuje IDL (biała linia) w punkcie północy. Dla dobra etykiet, powiedzmy, że zielony klin reprezentuje pierwszą godzinę soboty. Niebieska część ziemi jest jeszcze w piątek. Czerwona część (która pojawi się później) będzie niedziela.
ten zielony klin jest pierwszą strefą czasową na zachód od IDL. Zachód jest zgodny z ruchem wskazówek zegara, jak widać w tym widoku z góry Bieguna Północnego. Uwaga, ta zielona strefa czasowa:
- ma szerokość 15 stopni, obejmuje 1/24 obwodu Ziemi i jedną godzinę czasu;
- jest wyśrodkowana na południku 180 stopni;
- rozciąga się od 172,5 stopni długości geograficznej do 187,5 stopni długości geograficznej;
- pokrywa się z IDL wzdłuż większości jego wschodniej granicy;
w momencie, gdy IDL mija północ, cała strefa czasowa rejestruje początek nowej strefy czasowej.dzień. Wszystkie lokalizacje w danej strefie czasowej muszą być na tym samym czasie zegara. Istnieją pewne wyjątki: państwa (i regiony w obrębie państw), które zdecydowały się na korzystanie z DST, oraz te, które zdecydowały się na korzystanie z ułamkowych stref czasowych. Ale na razie możemy to zignorować.
model w tej animacji jest wyidealizowany na wiele sposobów. Co najważniejsze, wszystkie strefy czasowe mają dokładnie 15 stopni szerokości i są wyśrodkowane na 24 równomiernie rozmieszczonych południkach długości geograficznej. Ponadto IDL dokładnie podąża za wschodnią krawędzią całej strefy czasowej UTC±12. Nie jest to do końca tak, jak rzeczy są w prawdziwym świecie, ale to znacznie upraszcza mój model.
teraz zapraszam do ” play.”Zobacz, jak niebieski piątek kurczy się, gdy zielona sobota rośnie. Obserwuj, co się stanie, gdy IDL powróci do północy i rozpocznie się następny dzień i data. Zobaczysz czerwoną niedzielę „unreeling” i zastąpienie zielonej soboty, gdy Ziemia obraca się. Użyj suwaka, aby przejść tam iz powrotem i obserwować, jak to się dzieje.
w IDL należy zwrócić uwagę na dwie rzeczy. Po pierwsze, w dowolnym momencie na Ziemi obowiązują dwa kolejne dni i daty. Te dni i Daty są oddzielone IDL, który biegnie od Bieguna Północnego do Bieguna Południowego (w przybliżeniu) wzdłuż 172,5-stopniowego południka długości geograficznej.
Po drugie, te dwa dni i Daty są również podzielone przez linię północy, południk dokładnie naprzeciwko słońca. Tak więc istnieją naprawdę dwie „linie daty” na ziemi — jedna obraca się z planetą (IDL), a druga pozostaje stała na południku północy. Po przeciwnych stronach obu „linii daty” dzień i data są zawsze różne.
mamy problem …
ale poczekaj. Wydaje się, że istnieje wyjątek od tej reguły. Cały glob wydaje się być w tym samym dniu I dniu przez jedną godzinę każdego dnia. Rozpoczyna się, gdy Wschodnia krawędź strefy czasowej UTC-11 wybije północ. Kończy się, gdy Wschodnia krawędź następnej strefy czasowej, IDL (UTC±12), wybije północ. W tym czasie nowy dzień zaczyna się unreel.
Obejrzyj animację jeszcze raz, jeśli tego nie zauważyłeś. Trwa tylko godzinę, lub około sekundy w filmie. Zobaczysz go dwa razy, za każdym razem, gdy IDL zbliża się do północy.
ale, jak wyjaśniono wcześniej, jest to model wyidealizowany. Wiele stref czasowych w pobliżu IDL zostały „gerrymandered” do punktu, w którym nigdy nie jest ten sam dzień na całym świecie. W rzeczywistości jest to nieskończenie mała „chwila”, kiedy IDL uderza o północ.
istnieją pewne wyjątki od tego scenariusza. Na przykład Wyspy Midway znajdują się w strefie UTC-11, A Wyspy Marshalla w strefie UTC±12. Sprawdź tę szczegółową mapę stref czasowych w tym obszarze. Jeśli użyjesz funkcji Meeting Planner na serwerze czasu światowego dla tych dwóch wysp, zobaczysz, że rzeczywiście dzielą ten sam dzień i datę dla ostatniej godziny dnia, Jak pokazuje moja animacja. Możesz zobaczyć ten wynik tutaj.
istnieją inne kombinacje, które dają ten sam wynik. Najważniejsze jest to, że strefy czasowe są tak pomieszane w tym regionie, że wiele” zasad ” jest łamanych. Na przykład: Przekroczenie IDL zmienia dzień i datę, ale nie godzinę. Wyjątki istnieją dla obu części tej ” reguły.”Dlatego potrzebujemy map stref czasowych i serwerów czasu na świecie. Na szczęście aplikacje GPS znają wszystkie zasady i wyjątki, więc trzymaj swój smartfon we właściwym czasie, dniu i dacie, gdziekolwiek jesteś.
gdybyś stał na IDL z jedną nogą z każdej strony, jaki by to był dzień?
podchwytliwe pytanie. Ponieważ „przekroczyłeś” IDL, każda stopa byłaby w innym dniu. Jeśli nosiłeś zegarek na obu rękach, technicznie powinny one być ustawione na różne dni i daty. Pytanie, na którą godzinę należy ustawić te zegarki, nie jest tak łatwe do odpowiedzi.
w zależności od tego, gdzie na IDL stoisz, czasy mogą być wszędzie od równej jednej godziny różne. Tutaj czas letni może zepsuć sytuację, ponieważ niektóre lokalizacje go obserwują, a inne nie. i jest to ułamkowa komplikacja strefy czasowej.
ale „stać okrakiem na IDL” nie jest łatwo. Chyba, że jesteś na łodzi zakotwiczonej w IDL, naprawdę nie ma miejsca, w którym mógłbyś „stać” w opisany sposób, z wyjątkiem blisko biegunów. Ponieważ południki długości geograficznej zbiegają się na biegunach, można przejść przez wiele stref czasowych na arbitralnie krótkim szlaku. Kilometr od obu biegunów strefy czasowe mają tylko 262 metry szerokości. Gdybyś był dokładnie na obu biegunach, mógłbyś stanąć jedną nogą we wszystkich 24 strefach czasowych.
wszystko staje się o wiele prostsze, używając tylko kilku stref czasowych w pobliżu biegunów. Niektóre bazy naukowe na Antarktydzie używają czasu nowozelandzkiego (UTC±12), ponieważ jest to popularny punkt wsiadania do podróży na Antarktydę. Inni ustawiają swoje zegary na UTC. Astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej robią to samo. ISS porusza się z zdumiewającą prędkością 7,7 km/s. To 5,7 razy szybciej niż pędzący pocisk. ISS odbywa jedną podróż dookoła Ziemi co 90 minut. Tak więc w ciągu 24 godzin mieszkańcy doświadczają 32 dni i zmian daty i cieszą się 16 wschodami i zachodami słońca. Aby wszystko było proste, ich zegary są ustawione na UTC+0.
czas to tylko narzędzie
zrozumienie IDL to ćwiczenie z arytmetyki, a może trochę geometrii. To nie magia, to nie fizyka, a ledwie Astronomia. Chodzi o wyznaczanie dowolnych standardów czasu na obracającej się planecie. W tym sensie czas jest kolejnym narzędziem nowoczesnego społeczeństwa technologicznego.
ostatnia uwaga historyczna: podczas opłynięcia globu przez Magellana w latach 1519-1522 jego Nawigator pilnie rejestrował przebieg każdego dnia podróży. Kiedy wrócili do portu macierzystego, dzień i data były wyłączone o jeden. Szybko zorientowałem się, jak doszło do tego błędu.
Kiedy podróżujesz na zachód (w przeciwnym kierunku, w którym obraca się ziemia), każdy dzień będzie nieco dłuższy niż 24 godziny — to znaczy, jeśli zmierzysz swój „dzień” jako czas między dwoma kolejnymi „noonami.”W ciągu trzech lat ich podróży, te niewielkie różnice sumowały się do całego dnia. Było to prawie trzy wieki przed ustanowieniem IDL, ale pokazało potrzebę dostosowania dnia i daty podczas globalnych podróży.
dzięki nauce, to już wszystko jest zrozumiałe. W XXI wieku ludzie uważają IDL za pewnik. Podróż przez Pacyfik jest rutynowa i wszyscy wiemy, co się dzieje, gdy przekraczasz IDL. Teraz wiesz, dlaczego tak się dzieje.
Dan Heim nauczał fizyki i matematyki przez 30 lat — więcej, jeśli liczyć jego Uczniowski Klub naukowy. Od 1999 roku jest niezależnym pisarzem, tworzy edukacyjną grafikę komputerową i animacje. Dan jest prezesem klubu Astronomii Desert Foothills w New River, Ariz. Jego cotygodniowy blog Sky Lights obejmuje tematy takie jak astronomia, meteorologia i nauka o Ziemi.
dodatkowy reportaż Traci Pedersen, Live Science contributor.