Mednarodna časovna črta (IDL) je zamišljena - in poljubna - črta na Zemljini površini, ki poteka od Severnega in Južnega pola. Ko prečkate IDL, se datum in datum spremeni. Če ga prečkate na potovanju proti zahodu, gre dan za enega in datum se poveča za enega. Če ga prečkate na potovanju proti vzhodu, se zgodi obratno.
IDL ni vprašanje mednarodnega prava, je pa eden redkih standardov, ki se uporabljajo na svetovni ravni. IDL je ključnega pomena za globalno medsebojno povezanost, takojšnjo komunikacijo, merjenje časa in dosledne mednarodne baze podatkov. Večinoma gre za udobje, trgovino in politiko. IDL se je zgodil iz skoraj istih razlogov kot pojav interneta - deluje, in življenje nekoliko olajša. Preden razpravljamo o tem, kako in zakaj je prišlo do mednarodne datumske črte, bi morali najprej preučiti vprašanje, kako naj ostane čas.
"Ali res kdo ve, koliko je ura?"
V dneh pred mehanskimi urami so čas merili večinoma s sončnimi napravami. Ljudje so se zanašali na definicijo, da je "opoldne", ko je bilo sonce najvišje na nebu in ob jugu. En "dan" je bil preprosto čas med dvema zaporednima "opoldnama". Večina mest na planetu je ta krog nastavljala svoje ure in vse je bilo dobro - vsaj v katerem koli določenem mestu.
Težava je bila v tem, da je vsako mesto doživelo opoldne ob svojem (očitno) 12:00 popoldne. Glede na dolžino bi lahko sosednja mesta imela čas, recimo, 11:45 popoldne ali 12:15. prikazan na njihovih sončnih posnetkih. V bližini ekvatorja potovanje proti 1.600 kilometrov proti zahodu zamudi prihod opoldne za eno uro.
V 19. stoletju je nastanek čezkontinentalnih železnic še bolj zapletel zadeve. V tistem stoletju so postali tudi široko dostopni natančni mehanski ure. Popotniki so na vsaki postaji proti vzhodu ali zahodu ponastavljali ure za nekaj minut. To je bilo v najboljšem primeru neprijetno.
Tudi v tistem stoletju je z nastankom telegrafije nastala časovna vprašanja za trgovske in vojaške subjekte - zgodnje posvojitelje. Telegraf, ki ga je leta 1832 izumil Pavel Schilling, je bil prvi pravi sistem za takojšnje sporočanje (IM). Omogočala je komunikacijo na velikih razdaljah z uporabo električne energije, ki se giblje (skoraj) s svetlobno hitrostjo.
Telefon, ki ga je leta 1876 patentiral Alexander Graham Bell, je bil drugi tak sistem IM. In seveda, če želite učinkovito uporabljati kateri koli sistem, je koristno poznati ure ure na lokacijah pošiljatelja in prejemnika.
Širina in dolžina
Preden razložimo, kako so časovni pasovi rešili te težave s uro, naredimo hiter pregled zemljepisne širine in dolžine. Okoli 150 pred našim štetjem je grški matematik in astronom Hipsarh iz Niceje predlagal globalno mrežo dolžinskih in širinskih črt za merjenje položaja. To je bil koordinatni sistem za določanje točk na površini krogle. Navpična os je merila "širino" in vodoravna os "dolžino". Čeprav je bil dreven, je njegova ideja zamujala več tisočletij.
Kartografi so v dobi odkritja, začenši v 15. stoletju, videli potrebo po standardiziranem merjenju širine in dolžine. Če je vaš namen zemljevidati ali uveljaviti geografsko lokacijo, morate nedvoumno opisati njegovo lego. Britanija je takrat "vladala valove" in pri tem prizadevanju prevzela vodstvo.
Portugalska in Španija, druge velike države pomorstva, sta uporabljali lastne sisteme, vendar sta se na koncu preusmerili v Anglijo. Zemljepisna širina je bila manj težava kot zemljepisna dolžina, saj ni bilo spora o tem, kje se nahajata polov (širina 90 stopinj severno in 90 stopinj južno) in ekvator (širina 0 stopinj). Vendar je bila izbira izhodišča za merjenje zemljepisne dolžine (meridian 0 stopinj) poljubna. Temeljilo je bolj na nacionalnem ponosu in praktičnosti.
Leta 1851 je Anglija glavni meridian (0 stopinj dolžine) določila za poldnevnik, ki teče skozi observatorij Greenwich. V tistem obdobju so bili prevladujoči pomorski narod, imeli so kolonije po vsem svetu, uporabljali so najsodobnejše mehanske ure in bili znanstveno usposobljeni za vzpostavitev standarda. Slišali ste rek "Sonce nikoli ne zahaja v Britanskem cesarstvu." To je bilo nekoč res. Anglija je imela kolonije po vsem svetu, tako da je bilo vedno "podnevi" nekje v Britanskem cesarstvu. Velika Britanija je imela ravnotežje.
Časovni pasovi
V zadnjem delu 19. stoletja so znanstveniki, železnice in druge nastajajoče panoge čutile potrebo po svetovnem standardu časa. Prvi tak sistem, ki je uporabljal 24 standardnih časovnih pasov, je predlagal sir Sandford Fleming leta 1876. Sandford je bil škotski inženir, ki je pomagal oblikovati kanadsko železniško omrežje. Njegov sistem ni uradno odobril noben svetovni subjekt, vendar je do leta 1900 sprožil sprejetje sistema časovnih pasov, ki se uporablja danes. Nacija po naciji, svet se je vključil v Flemingovo idejo.
V vsakem časovnem pasu bi bile vse ure nastavljene na povprečen čas, ki najbolje predstavlja mesto, kjer je sonce na nebu. Tak čas se imenuje srednji sončni čas. Sončniki, za primerjavo, merijo navidezen sončni čas, včasih imenovano pravi sončni čas.
Postopek časovnega pasu se je začel leta 1883 za ZDA, ko je bila država razdeljena na štiri standardne časovne pasove. Vsaka cona je bila osredotočena na poldnevnik dolžine:
- Vzhodni standardni čas (EST) pri 75 stopinjah W (zahodno od glavnega poldnevnika)
- Centralni standardni čas (CST) pri 90 stopinjah W
- Gorski standardni čas (MST) pri 105 stopinjah Z
- Pacifični standardni čas (PST) pri 120 stopinjah Z
Združeno kraljestvo je že začelo podoben postopek in preostali svet je kmalu sledil temu. Do leta 1900 je bil globalni sistem časovnih pasov, ki ga uporabljamo danes, dokaj dobro uveljavljen. Povečanje globalne povezanosti je zahtevalo nekaj univerzalnega sistema merjenja časa, odgovor na standardne časovne pasove.
Večina časovnih pasov natančno ne sledi meridianom dolžine. Zig in zagorijo, kot je potrebno, da ohranijo otoke, manjše države in velika metropolitanska območja ob istem urnem času - očitno ugodnost.
Standardni časovni pasi so široki 15 stopinj, saj je 360 stopinj, razdeljenih na 24 ur, enako 15 stopinj na uro. Oštevilčujejo jih po uri od začetnega meridijana (dolžina 0 stopinj), ki poteka skozi Greenwich v Angliji. Greenwich ura prikazuje tako imenovani Greenwich srednji čas (GMT). Sistem številčenja olajša iskanje časa v drugih conah.
Na primer, Kalifornija, osem časovnih pasov zahodno od Greenwicha, je v območju, imenovanem pacifiški standardni čas (PST). To območje je označeno tudi z oznako "GMT-8" ali GMT + 16. "Če je torej čas v Greenwichu ob 12:00, je čas v Kaliforniji 4:00 (12:00 - 8 ur).
GMT proti UTC
Od leta 1972 je GMT v veliki meri nadomestil UTC (univerzalni koordinirani čas). Ko so bile izumljene atomske ure v petdesetih letih prejšnjega stoletja, je bilo mogoče čas meriti z natančnostjo, boljšo od tiste, ki jo nudi vrteča se Zemlja.
GMT je bil sistem "povprečnega časa", ki je temeljil na teleskopskih opazovanjih iz observatorija Greenwich. UTC ob sinhronizaciji s GMT upošteva majhne razlike v hitrosti vrtenja Zemlje. Nekaj časa je na (ali odšteta) od svetovne ure dodana "sekunda preskoka" - to je popravek med GMT in UTC. Obdobje vrtenja Zemlje se lahko v delih sekunde razlikuje od točno 24 ur, odvisno od geoloških motenj.
Na primer, ko se ledeniki topijo, pride do prenosa mase z višjih zemljepisnih širin proti ekvatorju. Tako kot pri drsalcu, ki upočasni svojo stopnjo vrtenja z iztegnitvijo roke ali noge, tudi zakon ohranitve kotnega momenta zahteva zmanjšanje hitrosti vrtenja, da bi kompenziral to prerazporeditev mase. Znanstveniki ocenjujejo, da je na Japonskem leta 2011 potres z močjo 9,0 premaknil dovolj mase od ekvatorja, da je dan skrajšal za 1,8 mikrosekunde (0,0000018 s).
Astronomi morajo upoštevati tudi razliko med navideznim in srednjim časom. Ta razlika bo odvisna od tega, kako daleč se vzhodno ali zahodno nahaja v časovnem pasu, pa tudi od enačbe časa, ki je odvisna od datuma. In tu je še tisti zmeden popravek, ki se imenuje poletni poletni čas (DST). Toda spet, da bi razumeli IDL, lahko te zaplete prezremo.
Kaj je IDL?
Vsi vemo, da se dan in datum spreminjata ob polnoči, ne glede na vašo lokacijo na planetu. Za uporabo globalnega sistema časovnega pasu z IDL je treba dan in datum ločiti na dva lokacije - kroga ne morete razdeliti na dva dela z enim samim "izrezom". Rešitev je leta 1884 zagotovila Mednarodna konferenca o meridianih (IMC), ki je potekala v Washingtonu, D.C., in se je udeležila predstavnika 26 držav.
IMC je izbral 180-stopinjski poldnevnik kot drugi "rez", ne pa zato, ker je bil neposredno nasproti glavnemu poldnevniku (kateri koli meridian bi lahko bil tisti drugi "rez". 180-stopinjski poldnevnik je bil izbran zato, ker poteka večinoma skozi odprt ocean v osrednjem Tihem oceanu, ki cikcaka in zeha, da bi obdržali bližnje države na svoj dan in datum. Torej je bila izbira 180 stopinj poljubna, vendar je določila IDL, ki je v uporabi danes.
Čeprav se IDL začne na sredini svojega UTC ± 12 časovnega pasu na obeh polih - točno na dolžini 180 stopinj - se večji del svoje dolžine premakne proti vzhodu in sovpada z vzhodnim robom svojega časovnega pasu, ki tudi cikcaka in zags. Izhodiščna točka je, da ta nastanitev ohranja otoške države Oceanije vsaka na svojo uro in koledar. Vendar obstajajo izjeme.
Otoki, ki so preskočili dan
Nekaj pred polnočjo, 29. decembra 2011, so se Samoans zbrali okoli stolpa z urami v glavnem mestu Apia, da bi proslavili zgodovinski trenutek skoka na drugo stran mednarodne datumske črte.
Ko je ura udarila ob 12:00, so prebivalci Samoe skupaj s sosedi na otoku Tokelau skočili v soboto, 31. decembra 2011 - v petek so v celoti preskočili. Otoki so zdaj veljali za zahodno stran IDL na vzhodni polobli. Konkretno so spremenili svoj časovni pas iz UTC-11 v UTC + 13.
Odločitev je bila ekonomska. Čeprav je Samoa v prejšnjem stoletju opravljala velik del svojega poslovanja z Združenimi državami, se je to trgovanje precej preusmerilo v azijsko-pacifiško regijo, zlasti na Novo Zelandijo in Avstralijo.
Čeprav je bila Samoa geografsko bližja pacifiškim državam, je med Samoo in Novo Zelandijo 23-urna razlika med Samoo in vzhodno obalo Avstralije zelo močna, navaja EarthSky Communications. Tako v prizadevanju za boljšo sinhronizacijo delovnih tednov s svojimi glavnimi trgovinskimi partnerji, sta se dve otoški državi odločili, da nadomestita IDL.
V članku, objavljenem 28. decembra 2011, je v Guardianu samoanski premier Tuilaepa Sailele Malielegaoi izrazil neprijetnosti s prejšnjo situacijo IDL:
"Pri poslovanju z Novo Zelandijo in Avstralijo izgubljamo dva delovna dneva v tednu. Medtem ko je tu petek, je na Novi Zelandiji sobota in ko smo v nedeljo v cerkvi, že poslujejo v Sydneyju in Brisbane. "
Ta prehod na IDL je bil za Samoance nekaj od doma. Pred več kot stoletjem je bila država na zahodni strani IDL, vendar se je leta 1892 odločila, da se bo preselila na vzhodno stran, da bi bila bliže ameriškemu času. Torej so bili Samoans 119 let zadnji sončni zahod dneva in so zadnjič zazvonili v novem letu - zdaj so eni prvih.
Na žalost bo vedno nekaj nevšečnosti, ki živi tako blizu IDL: Zdaj obstaja 24-urna razlika med Samoo - na zahodnem delu otoške verige Samoa - in Ameriško Samoo na vzhodni strani.
Tudi Tonga je zaradi trgovine in udobja raje bil na UTC + 13 (ali UTC-11). Otoki Chatham, skoraj 500 milj (800 km) vzhodno od Nove Zelandije, nastavi ure na UTC + 12,75 in ustvari "siroto" časovni pas znotraj UTC ± 12. Delni časovni pasi se uporabljajo na 16 lokacijah po vsem svetu. Države preprosto izberejo tisto, kar jim najbolj ustreza.
Oglejte si delo IDL
V zgornjem videoposnetku preučite ta prvi začasno zaustavljen okvir, preden pritisnete na "predvajaj". Na polnočni točki prikazuje IDL (bela črta). Zaradi etiket recimo, da zeleni klin predstavlja prvo uro v soboto. Modri del Zemlje je še v petek. Rdeči del (ki se bo pojavil kasneje) bo v nedeljo.
Ta zeleni klin je prvi časovni pas zahodno od IDL. Zahod je v smeri urinega kazalca, kot je viden v tem pogledu od zgoraj severnega pola. Omenimo, ta zeleni časovni pas:
- je širok 15 stopinj, obsega 1/24 Zemljinega oboda in eno uro časa;
- je osredotočen na 180-stopinjski poldnevnik;
- sega od dolžine 172,5 stopinj do dolžine 187,5 stopinj;
- sovpada z IDL vzdolž večine njegove vzhodne meje;
V trenutku, ko IDL mine polnoč, celoten časovni pas registrira začetek novega dne. Vse lokacije v določenem časovnem pasu morajo biti v istem času. Nekaj izjem je: države (in regije znotraj držav), ki so se odločile za DST, in tiste, ki so se odločile za uporabo delnih časovnih pasov. Ampak tega za zdaj lahko zanemarimo.
Model v tej animaciji je idealiziran na več načinov. Najpomembneje je, da so vsi časovni pasi široki točno 15 stopinj in osredotočeni na 24 enakomerno razporejenih poldnevnikov. Prav tako IDL natančno sledi vzhodnemu robu celotnega UTC ± 12 časovnega pasu. To ni čisto tako, kot so stvari v resničnem svetu, vendar zelo poenostavlja moj model.
Sedaj vas prosimo, da zadenete »predvajaj«. Oglejte si, kako se modri petek skrči, ko raste zelena sobota. Oglejte si, kaj se zgodi, ko se IDL vrne v polnoč in naslednji dan in datum začne. Videli boste rdečo nedeljo, da se "vrti" in nadomešča zeleno soboto, ko se Zemlja vrti. Z drsnikom se lahko vrnete naprej in nazaj in si ogledate, kako se to zgodi.
O IDL-ju je treba opozoriti dve stvari. Prvič, kadar koli na Zemlji veljata dva zaporedna dneva in datuma. Ti dnevi in datumi so ločeni z IDL, ki poteka od Severnega in Južnega pola (približno) vzdolž 172,5-stopinjskega poldnevnika.
Drugič, ta dva dneva in datumi so razdeljeni tudi s polnočno črto, poldnevnikom točno nasproti soncu. Torej sta na Zemlji res dve "datumski črti" - ena se vrti s planetom (IDL), druga pa ostane fiksirana na polnočnem poldnevniku. Dan in datum sta na nasprotnih straneh obeh "datumskih vrstic" vedno različna.
Greenwich, imamo težavo ...
Ampak počakaj. Zdi se, da je od tega pravila izjema. Zdi se, da je ves globus na svetu enako dan in datum za eno uro vsak dan. Začne se, ko vzhodni rob časovnega pasu UTC-11 zadene polnoč. Konča se, ko vzhodni rob naslednjega časovnega pasu, IDL (UTC ± 12), zadene polnoč. Takrat se začne nov dan odnehati nov dan.
Ponovno si oglejte animacijo, če je niste ujeli. V videoposnetku traja le eno uro ali približno sekundo. Videli jo boste dvakrat, vsakič, ko se IDL približa polnoči.
Ampak, kot smo že pojasnili, gre za idealiziran model. Veliko časovnih pasov v bližini IDL je bilo "gerrymanded" do točke, kjer je nikoli isti dan po vsem svetu. V resnici gre za neskončno majhen "trenutek" - ko IDL zadene polnoč.
Pri tem je nekaj izjem. Na primer, otoki Midway so v UTC-11, Marshallovi otoki pa v UTC ± 12. Oglejte si ta podroben zemljevid časovnih pasov na tem območju. Če za ta dva otoka uporabite funkcijo Načrtovalnika srečanj na svetovnem strežniku Čas, boste videli, da imata resnično isti dan in datum za zadnjo uro dneva, kot kaže moja animacija. Rezultat lahko vidite tukaj.
Obstajajo tudi druge kombinacije, ki zagotavljajo enak rezultat. Zaključek je, da so časovni pasi v tej regiji tako zmešani, da se krši veliko "pravil". Na primer: Prečkanje IDL spremeni dan in datum, ne pa tudi časa. Za oba dela tega "pravila" obstajajo izjeme. Zato potrebujemo zemljevide časovnih pasov in strežnike svetovnega časa. Na srečo aplikacije GPS poznajo vsa pravila in izjeme, zato imejte pametni telefon ob pravem času, dnevu in datumu, kamor koli potujete.
Če bi stali na IDL z eno nogo na vsaki strani, kakšen dan bi to bil?
Trik vprašanje. Ker ste "prestopili" IDL, bi bila vsaka noga v drugačnem dnevu. Če ste nosili uro na obeh rokah, tehnično jih je treba nastaviti na različne dneve in datume. Vprašanje kaj čas na te ure je treba nastaviti, da ni tako enostavno odgovoriti.
Časi IDL, kjer stojiš, so lahko časi od ene ure do drugega. Tukaj lahko poletni čas popravi stvari, saj nekatere lokacije to opazujejo, druge pa ne. In potem je tu delni zaplet v časovnem pasu.
Toda "stati pred IDL" ni enostavno. Razen če niste na čolnu, zasidranem na IDL, resnično ni mesta, na katerem bi lahko stali na opisani način, razen v bližini drogov. Ker se meridiani dolžine združijo na polovicah, je mogoče na poljubno kratkem pohodu hoditi čez več časovnih pasov. En kilometer od katerega koli pola je časovni pas širok samo 262 metrov. Če bi bili točno na katerem koli polu, bi lahko stopili z eno nogo v vseh 24 časovnih pasovih.
Stvari postanejo veliko bolj preproste, če uporabimo le nekaj časovnih pasov v bližini polov. Nekatere znanstvene baze na Antarktiki uporabljajo novozelandski čas (UTC ± 12), saj je to priljubljeno mesto za potovanje na Antarktiko. Ostali so namestili uro na UTC. Astronavti na Mednarodni vesoljski postaji počnejo isto stvar. ISS se premika z osupljivo hitrostjo 7,7 km / s 4,7 milje na sekundo. To je 5,7-krat hitreje od prehitrenega metka. ISS opravi eno potovanje okoli Zemlje vsakih 90 minut. Tako v 24 urah potniki doživijo izmene 32 dni in datumov ter uživajo v 16 sončnih vzhodih in 16 sončnih zahodih. Da bodo stvari preproste, so njihove ure nastavljene na UTC + 0.
Čas je le orodje
Razumevanje IDL je vaja aritmetike in morda nekaj geometrije. To ni magija, ni fizika in komaj astronomija. Vse je v postavljanju poljubnih časovnih standardov na vrtečem se planetu. Čas je v tem smislu le še eno orodje sodobne tehnološke družbe.
Še zadnja zgodovinska opomba: Med Magelanovim kroženjem sveta 1519–1522 je njegov navigator vestno beležil prehod vsakega dne njihovega potovanja. Ko sta se vrnila v matično pristanišče, sta dan in datum odpravila za enega. Ni trajalo dolgo, da smo ugotovili, kako se je ta napaka zgodila.
Ko potujete proti zahodu (nasproti smeri vrtenja Zemlje), bo vsak dan nekoliko daljši od 24 ur - torej če svoj "dan" izmerite kot čas med dvema zaporednima "opoldanoma". V treh letih njihovega potovanja so se te neznatne razlike seštele še cel dan. To je bilo skoraj tri stoletja pred ustanovitvijo IDL, vendar je pokazalo potrebo po dnevnih in datumskih prilagoditvah med globalnimi potovanji.
Zahvaljujoč znanosti, je to zdaj že vse ugotovljeno. V 21. stoletju ljudje jemljejo IDL za samoumevno. Trans-pacifiška potovanja so rutinska in vsi vemo kaj se zgodi, ko prestopite IDL. Zdaj veš zakaj zgodi se.
Dan Heim je poučeval fiziko in matematiko 30 let - še več, če štejemo njegov znanstveni klub v razredu. Od leta 1999 je svobodni pisatelj in ustvarja izobraževalno računalniško grafiko in animacije. Dan je predsednik kluba Astronomy Desert Foothills v New Riveru, Ariz, njegov tedenski spletni dnevnik Sky Lights pokriva teme, vključno z astronomijo, meteorologijo in zemeljskimi vedami, zato se spodbujajo vprašanja bralcev.
