Zeitmessung, Zeitzonen und die internationale Datumsgrenze
Wie wir die Zeit strukturieren
Die beiden natürlichen Zyklen, auf denen Zeitmessungen basieren, sind das Jahr und der Tag. Das Jahr ist definiert als die Zeit, die die Erde benötigt, um eine Umdrehung um die Sonne zu vollenden, während der Tag die Zeit ist, die die Erde benötigt, um eine Umdrehung um ihre Achse zu vollenden. Die Erde braucht 365 Tage plus etwa 6 Stunden, um einmal um die Sonne zu gehen, so dass ein Jahr nicht aus einer runden Anzahl von Tagen besteht; Der Bruchteil des Tages muss alle vier Jahre um einen zusätzlichen Tag ergänzt werden.
Aber weil sich die Erde, während sie sich um ihre Achse dreht, auch um die Sonne bewegt, gibt es zwei Arten von Tagen. Ein Tag kann als das Intervall zwischen dem höchsten Punkt der Sonne am Himmel an zwei aufeinanderfolgenden Tagen definiert werden. Dies ergibt, über das Jahr gemittelt, den üblichen 24-Stunden-Tag. Man könnte aber auch einen Tag als das Zeitintervall zwischen den Momenten definieren, in denen ein bestimmter Punkt am Himmel, beispielsweise ein günstig gelegener Stern, direkt über ihm liegt. Dies nennt man:
Sternzeit. Ein Sternentag ist die Zeit, die die Erde benötigt, um eine Umdrehung um ihre Achse abzuschließen, so dass ein bestimmter Stern zweimal am Meridian beobachtet werden kann, der direkt über ihnen verläuft. Da sich die Erde um die Sonne bewegt, während sie sich um ihre Achse dreht, ist der Sterntag etwa 4 Minuten kürzer als der Sonnentag, was 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden in der mittleren Sonnenzeit entspricht. Infolgedessen scheint ein Stern jede Nacht etwa 4 Minuten früher aufzusteigen, und zu verschiedenen Jahreszeiten sind verschiedene Sterne sichtbar. Astronomen verwenden einen Punkt, den sie das nennen ?frühlings-Tagundnachtgleiche? um die lokale Sternzeit zu bestimmen.
Die scheinbare Sonnenzeit ist die Zeit, die direkt auf der Position der Sonne am Himmel basiert. Im normalen Leben läuft der Tag von Mitternacht bis Mitternacht. Es beginnt, wenn die Sonne unsichtbar ist, indem sie 12 Stunden von ihrem Zenit entfernt ist. Astronomen verwenden den sogenannten Julianischen Tag, der von Mittag bis Mittag dauert; das Konzept wurde vom Astronomen Joseph Scaliger erfunden, der es nach seinem Vater Julius benannte. Um die Probleme zu vermeiden, die durch Schaltjahrtage usw. verursacht werden, wählte Scaliger ein bequem entferntes Datum in der Vergangenheit (4713 v. Chr.) und schlug vor, nur Tage ohne Rücksicht auf Wochen, Monate und Jahre zu zählen. Der Grund dafür, dass der Julianische Tag von Mittag bis Mittag läuft, ist der praktische, dass sich astronomische Beobachtungen normalerweise über die Mitternachtsstunde erstrecken, was eine Änderung des Datums erfordern würde, wenn der astronomische Tag, wie der zivile Tag, lief von Mitternacht bis Mitternacht.Die mittlere Sonnenzeit und nicht die scheinbare Sonnenzeit ist die Grundlage für die lokale Zivil- und Standardzeit. Die mittlere Sonnenzeit basiert auf der Position eines fiktiven ?meine Sonne.? Der Grund, warum diese fiktive Sonne eingeführt werden muss, ist folgender: Die Erde dreht sich regelmäßig um ihre Achse; Sie braucht unabhängig von der Jahreszeit die gleiche Anzahl von Sekunden. Aber die Bewegung der Erde um die Sonne ist nicht regelmäßig, weil die Erdumlaufbahn eine Ellipse ist. Dies hat zur Folge (wie im Abschnitt Die Jahreszeiten erläutert), dass sich die Erde im Januar schneller und im Juli langsamer bewegt. Obwohl es die Erde ist, die die Geschwindigkeit ändert, sieht es für uns so aus, als ob die Sonne es tut. Im Januar, wenn sich die Erde schneller bewegt, sieht die scheinbare Bewegung der Sonne schneller aus. Die mittlere Sonne der Zeitmessungen ist also eine Sonne, die sich das ganze Jahr über regelmäßig bewegt; Die wirkliche Sonne wird entweder vor oder hinter der mittleren Sonne sein. Der Unterschied zwischen der realen Sonne und der fiktiven mittleren Sonne wird als Zeitgleichung bezeichnet.
Zeitzonen. Aber wenn alle Uhren tatsächlich auf die mittlere Sonnenzeit eingestellt wären, würden wir von einem Gewirr von Zeitunterschieden geplagt?richtig? aber ein großes Ärgernis. Eine Uhr auf Long Island, die die mittlere Sonnenzeit für ihren Standort korrekt anzeigt (dies wäre die lokale Zivilzeit), wäre einer Uhr in Newark, NJ, etwas voraus. Diese Bedingung herrschte bis 1884 vor, als ein System der Standardzeit von der Internationalen Meridiankonferenz angenommen wurde. Die Erdoberfläche war in 24 Zonen unterteilt. Die Standardzeit jeder Zone ist die mittlere astronomische Zeit eines von 24 Meridiane, 15 Grad auseinander, beginnend am Greenwich, England, Meridian und erstreckt sich nach Osten und Westen rund um den Globus bis zur Internationalen Datumsgrenze. (Dieses System wurde tatsächlich ein Jahr zuvor von den Eisenbahnunternehmen der USA und Kanadas in Betrieb genommen, die bis dahin mit etwa 100 widersprüchlichen lokalen Sonnenzeiten zu kämpfen hatten, die in Terminals im ganzen Land beobachtet wurden.)
Aus praktischen Gründen wird diese Konvention manchmal geändert. Zum Beispiel bestand Alaska eine Zeit lang aus vier der acht US-Zeitzonen: die Pacific Standard Time Zone (östlich von Juneau) und die 6. (Juneau), 7. (Anchorage) und 8. (Nome) Zonen, die die 135, 150 und 165 Meridiane umfassen. 1983 wurde durch einen Kongressakt der gesamte Staat (mit Ausnahme der westlichsten Aleuten) in die 6. Zone, Alaska Standard Time, vereinigt.Die acht US-Standardzeitzonen sind: Atlantik (umfasst Puerto Rico und die Jungferninseln), Ost, Zentral, Berg, Pazifik, Alaska, Hawaii-Aleuten (umfasst alle Hawaii und die Aleuten westlich der Fox Islands) und Samoa Standard time.
Die Datumsgrenze. Während die Zeitzonen auf dem natürlichen Ereignis der Sonne basieren, die einen Meridian überquert, muss das Datum eine willkürliche Entscheidung sein. Die Meridiane werden traditionell vom Meridian des Observatoriums von Greenwich in England gezählt, der als Nullmeridian bezeichnet wird. Der logische Ort zum Ändern des Datums ist 12 Stunden oder 180 von Greenwich entfernt. Glücklicherweise verläuft der 180. Die Datumsgrenze verläuft im Norden im Zickzack, um die Ostspitze Sibiriens in das sibirische Zeitsystem einzubeziehen, und dann eine weitere, um eine Reihe von Inseln in die Hawaii-Aleuten-Zeitzone einzubeziehen. Im Süden gibt es einen ähnlichen Zickzack, um eine Reihe britischer Inseln an das neuseeländische Zeitsystem zu binden. Ansonsten ist die Datumsgrenze die gleiche wie 180 von Greenwich. An Punkten östlich der Datumsgrenze ist der Kalender einen Tag früher als an Punkten westlich davon. Ein Reisender, der über die Datumsgrenze von einer Insel zur anderen nach Osten geht, müsste seine Uhr nicht zurücksetzen, weil er innerhalb der Zeitzone bleiben würde, aber es wäre die gleiche Zeit des Vortages.
Siehe die Welt- und US-Zeitzonenkarte,
Schaltjahr 101 Weltzeitzonen und Zeitzonenkarte