Міжнародна лінія дати, пояснена

Pin
Send
Share
Send

Міжнародна лінія дати (IDL) - це уявна і довільна лінія на поверхні Землі, яка пролягає від Північного полюсу до Південного полюса. При перетині IDL день і дата змінюються. Якщо ви перетинаєте його, подорожуючи на захід, день продовжується на один, а дата збільшується на одну. Якщо перетнути його, подорожуючи на схід, відбувається навпаки.

ІДЛ не є питанням міжнародного права, але це один з небагатьох стандартів, що застосовуються в усьому світі. IDL має вирішальне значення для глобальної взаємопов'язаності, миттєвого спілкування, вимірювання часу та послідовних міжнародних баз даних. Йдеться переважно про зручність, комерцію та політику. ІДЛ траплявся з майже тих же причин, що і поява Інтернету - він працює, і це трохи полегшує життя. Перш ніж обговорити, як і чому з'явилася Міжнародна лінія дат, слід спочатку переглянути питання збереження часу.

"Хтось насправді знає, який час?"

Ще в часи перед механічними годинниками час вимірювали переважно за допомогою сонячних годинників. Люди покладалися на визначення, що "полудень" був тоді, коли сонце було найвищим у небі, а південь - на півдні. Один "день" - це просто кількість часу між двома послідовними "полуднями". Більшість міст планети налаштовували годинник на цей цикл, і все було добре - принаймні в будь-якому конкретному місті.

Малюнок 1: Сонце в очевидний (справжній) полудень. (Кредит зображення: Dan Heim.)

Проблема полягала в тому, що кожне місто пережило полудень у свій час (очевидно) 12:00 вечора. Залежно від довготи, сусідні міста можуть мати час, скажімо, 23:45 або 12:15. відображені на сонячних годинниках. Поблизу екватора проїзд на захід приблизно на 1600 кілометрів затримує прихід полудня на одну годину.

У 19 столітті поява трансконтинентальних залізниць ще більше ускладнило справи. Того століття також стали доступними точні механічні годинники. На кожній станції на схід чи захід мандрівники скинули годинник на кілька хвилин. Це було в кращому випадку незручно.

Також у тому столітті поява телеграфії створило часові випуски для комерційних та військових структур - перших усиновителів. Телеграф, винайдений у 1832 році Павлом Шиллінг, був першою справжньою системою «обміну миттєвими повідомленнями» (IM). Це дозволило спілкуватися на великих відстанях за допомогою електрики, яка рухається (майже) зі швидкістю світла.

Телефон, запатентований у 1876 р. Олександром Гремом Беллом, був другою такою системою ІМ. І звичайно, щоб ефективно використовувати будь-яку систему, корисно знати часові години в місцях відправлення та одержувача.

Широта і довгота

Перш ніж ми пояснимо, як часові пояси вирішили ці проблеми із годинником, давайте зробимо короткий огляд широти та довготи. Близько 150 р. До н.е., грецький математик і астроном Гіппарх з Нікеї запропонував глобальну сітку ліній довготи та широти для вимірювання положення. Це була система координат для розташування точок на поверхні кулі. Вертикальна вісь вимірювала "широту", а горизонтальну вісь "довготу". Його думка, хоч і стародавня, пропала протягом тисячоліття.

В епоху відкриттів, починаючи з XV століття, картографи побачили необхідність стандартизованого вимірювання широти та довготи. Якщо ваш намір полягає в картографуванні або заявці на географічне місцеположення, вам потрібно описати його положення однозначно. Британія в той час "правила хвилями" і взяла на себе перші позиції в цьому починанні.

Португалія та Іспанія, інші великі країни мореплавства, використовували власні системи, але врешті-решт віддалилися до Англії. Широта була меншою проблемою, ніж довгота, оскільки не було суперечок щодо того, де розташовані полюси (широта 90 градусів на північ та 90 градусів на південь) та екватор (широта 0 градусів). Однак вибір вихідної точки для вимірювання довготи (меридіан 0 градусів) був довільним. Він базувався більше на національній гордості та зручності.

У 1851 р. Англія призначила головний меридіан (0 градусів довготи) як меридіан, що проходить через обсерваторію Грінвіч. Вони були домінуючою мореплавською нацією в ту епоху, мали колонії по всьому світу, використовували найсучасніші механічні годинники та були науково кваліфіковані для встановлення стандарту. Ви чули приказку "Сонце ніколи не заходить у Британській імперії". Це колись було правдою. Англія мала колонії по всьому світу, тому завжди було "вдень" десь в Британській імперії. Британія мала змогу.

Часові пояси

До останньої частини 19 століття вчені, залізниці та інші галузі, що розвиваються, відчували потребу в глобальному рівні часу. Перша така система, що використовує 24 стандартні часові пояси, була запропонована сером Сендфордом Флемінгом у 1876 році. Сандфорд був шотландським інженером, який допоміг розробити канадську залізничну мережу. Його система не була офіційно санкціонована жодною світовою організацією, але до 1900 року вона породила прийняття системи часових поясів, яка використовується сьогодні. Нація за нацією, світ прикутий до ідеї Флемінга.

У межах кожного часового поясу всі годинники встановлювали б середній час, який найкраще відображав би місце сонця на небі. Цей час називається середній сонячний час. Сонячні годинники, для порівняння, вимірюють явний сонячний час, іноді називається справжній сонячний час.

Процес часового поясу розпочався у 1883 р. Для Сполучених Штатів, коли країну поділили на чотири стандартні часові пояси. Кожна зона була зосереджена на меридіані довготи:

  • Східний стандартний час (EST) при 75 градусах Шт (на захід від основного меридіана)
  • Центральний стандартний час (CST) при 90 градусах Шт
  • Гірський стандартний час (MST) при 105 градусах Шт
  • Тихоокеанський стандартний час (PST) при 120 градусах Шт

Сполучене Королівство вже розпочало подібний процес, і решта світу незабаром пішла за цим задоволенням. До 1900 р. Глобальна система часових поясів, яку ми використовуємо сьогодні, була досить добре встановлена. Зростання глобальної взаємозв'язку вимагало певної універсальної системи вимірювання часу, і відповідь були стандартними часовими поясами.

Більшість часових поясів точно не відповідають меридіанам довготи. Вони проводять зигзаг та заг, щоб зберегти острови, менші країни та великі мегаполіси в один і той же годинний час - очевидна поступка для зручності.

Стандартні часові пояси шириною 15 градусів, оскільки 360 градусів, поділених на 24 години, дорівнюють 15 градусам на годину. Вони нумеруються за годиною, починаючи від основного меридіана (довгота 0 градусів), який проходить через Грінвіч, Англія. Годинник Грінвіч показує, що називається середній час Грінвіч (GMT). Система нумерації полегшує пошук часу в інших зонах.

Наприклад, Каліфорнія, вісім часових поясів на захід від Грінвіч, знаходиться в зоні, названій Тихоокеанським стандартним часом (PST). Ця зона також позначена як "GMT-8" або GMT + 16. "Отже, якщо час у Грінвічі - 12:00, час у Каліфорнії - 4:00 (12:00 - 8 годин).

GMT проти UTC

З 1972 року GMT значною мірою замінено UTC (Універсальний координований час). Коли в 1950-х роках були винайдені атомні годинники, стало можливим виміряти час з точністю, кращою за ту, що забезпечується обертовою Землею.

GMT - це система "середнього часу", заснована на телескопічних спостереженнях з обсерваторії Грінвіч. UTC, синхронізуючись з GMT, враховує незначні зміни швидкості обертання Землі. Час від часу до (або віднімається) від світового годинника додається "високосна секунда" - це корекція між GMT та UTC. Період обертання Землі може змінюватись рівно 24 години на частку секунди в будь-якому випадку, залежно від геологічних збурень.

Наприклад, під час танення льодовиків відбувається перенесення маси з більш високих широт у напрямку екватора. Як і у фігуриста, який уповільнює свою швидкість віджиму, розтягуючи руку або ногу, закон збереження кутового імпульсу вимагає зменшення швидкості віджиму, щоб компенсувати цей перерозподіл маси. Вчені оцінюють землетрус магнітудою 9,0 в Японії в 2011 році, який змістив достатню масу від екватора, щоб скоротити день на 1,8 мікросекунди (0,0000018 с).

Астрономи також повинні враховувати різницю між очевидним та середнім часом. Ця різниця залежатиме від того, наскільки далеко знаходиться схід чи захід у часовому поясі, а також від рівняння часу, яке залежить від дати. А потім є те заплутане виправлення, яке називається літній час (DST). Але знову ж таки, щоб зрозуміти IDL, ми можемо ігнорувати ці ускладнення.

Що таке IDL?

Ми всі знаємо, що день і дата змінюються опівночі, незалежно від вашого місцезнаходження на планеті. Але, щоб використовувати глобальну систему часового поясу з ідентифікаційним номером, день та дату потрібно розділити на два місця - ви не можете розділити коло на дві частини одним "вирізанням". Рішення було запропоновано в 1884 р. Міжнародною меридіанською конференцією (IMC), що проходила у Вашингтоні, округ Колумбія, і в якій взяли участь представники 26 країн.

IMC обрав меридіан 180 градусів як інший "зріз", не тому, що він був прямо навпроти основного меридіана (будь-який меридіан міг бути тим, що інший "зріз"). Меридіан на 180 градусів був обраний, оскільки він проходить переважно через відкритий океан у центральній частині Тихого океану, зиггіруючи та затягуючи, щоб утримувати сусідні нації у свій день та дату. Тож вибір на 180 градусів був довільним, але він встановив IDL, який використовується сьогодні.

Хоча IDL починається посередині свого часового поясу UTC ± 12 на обох полюсах - рівно на довготі 180 градусів - протягом більшої частини його довжини він зміщується на схід і збігається зі східним краєм свого часового поясу, який також зиггірує і заг. Суть полягає в тому, що це приміщення зберігає острівні країни Океанії кожен за власним годинником та календарем. Але є винятки.

Острови, які пропускали день

Тільки перед півночі 29 грудня 2011 року самоанці зібралися навколо башти годинника в столиці міста Апіа, щоб відсвяткувати історичний момент переходу на іншу сторону Міжнародної лінії зустрічі.

Коли годинник вдарив о 12:00, жителі Самоа разом зі своїми сусідами на острові Токелау стрибали вперед до суботи, 31 грудня 2011 року - повністю пропускаючи п'ятницю. Тепер острови вважалися західними сторонами ІДЛ у Східній півкулі. Зокрема, вони змінили свій часовий пояс з UTC-11 на UTC + 13.

Рішення було економічним. Незважаючи на те, що Самоа в минулому столітті велику частину свого бізнесу вела з США, ця торгівля значно перенеслася в Азіатсько-Тихоокеанський регіон, особливо в Нову Зеландію та Австралію.

Тож, хоча Самоа географічно була ближчою до країн Тихого океану, між Самоа та Новою Зеландією було 23-годинна різниця та різниця в 21 годині між Самоа та східним узбережжям Австралії, повідомляє EarthSky Communications. Тому, прагнучи краще синхронізувати свої робочі тижні з основними торговими партнерами, дві країни-острівці вирішили перейти на IDL.

У статті, опублікованій 28 грудня 2011 р. В "Гардіані", прем'єр-міністр Самоа Туїлаепа Сайлеле Малілейгао висловила незручності з попередньою ситуацією з ВПО:

"Діючи з Новою Зеландією та Австралією, ми втрачаємо два робочих дні на тиждень. Хоча тут п’ятниця, в Новій Зеландії субота, і коли ми в неділю в церкві, вони вже ведуть бізнес у Сіднеї і Брісбен ».

Цей перехід ІДЛ був чимось домашнім для самоанців. Більше століття тому країна перебувала на західній стороні ІДЛ, але у 1892 році вирішила перейти на східну сторону, щоб бути ближче до американського часу. Тож 119 років самоанці були свідками останнього заходу дня і останнім дзвонили в Новий рік - тепер вони одні з перших.

На жаль, завжди буде незручність жити так близько до ІДЛ: Зараз між Самоа - розташованою в західній частині ланцюга островів Самоа - 24-годинною різницею, та Американським Самоа на східній стороні.

Тонга також вважав за краще бути в UTC + 13 (або UTC-11) з міркувань комерції та зручності. Острови Чатем, майже в 500 милях (800 км) на схід від Нової Зеландії, встановлюють годинники в UTC + 12,75, створюючи часовий пояс «сирота» всередині UTC ± 12. Дробові часові пояси використовуються в 16 місцях по всьому світу. Країни просто обирають, що для них найкраще працює.

Слідкуйте за роботою IDL

На відео вище вивчіть цей перший кадр, призупинений, перш ніж натиснути на «відтворити». Він показує IDL (біла лінія) опівночі. Для ярликів, скажімо, зелений клин являє собою першу годину суботи. Синя частина Землі ще в п’ятницю. Червона частина (яка з’явиться пізніше) буде неділею.

Цей зелений клин є першим часовим поясом на захід від ІДЛ. Захід знаходиться за годинниковою стрілкою, як видно на цьому погляді зверху Північного полюса. Зверніть увагу, цей зелений часовий пояс:

  • ширина 15 градусів, охоплює 1/24 окружності Землі та одну годину часу;
  • зосереджено на 180-градусному меридіані;
  • тягнеться від довготи 172,5 градусів до довготи 187,5 градусів;
  • збігається з ІДЛ уздовж більшої частини його східної межі;

Миттєво, коли IDL проходить півночі, весь часовий пояс реєструє початок нового дня. Усі місцеположення в заданому часовому поясі повинні бути в один і той же годинний час. Є деякі винятки: країни (та регіони в межах країн), які відмовилися від DST, і ті, хто вирішив використовувати дробові часові пояси. Але ми можемо це ігнорувати.

Модель в цій анімації ідеалізована багатьма способами. Найголовніше, що всі часові пояси мають ширину рівно 15 градусів і зосереджені на 24 рівномірно розташованих меридіанах довготи. Також IDL точно слідує за східним краєм всього часового поясу UTC ± 12. Це не зовсім так, як зараз у реальному світі, але це значно спрощує мою модель.

Тепер сміливо натискайте "грати". Подивіться, як синя п’ятниця скорочується, як зростає зелена субота. Подивіться, що станеться, коли IDL повернеться до опівночі, а наступного дня та дати починається. Ви побачите червону неділю "непрозорої" та замінивши зелену суботу, коли Земля обертається. Використовуйте повзунок, щоб перейти назад і назад і подивитися, як це відбувається.

Про IDL слід помітити дві речі. По-перше, у будь-який момент часу на Землі діють два послідовні дні та дати. Ці дні та дати розділені ІДЛ, який пролягає від Північного полюсу до Південного полюса (приблизно) по меридіану довготи 172,5 градусів.

По-друге, ці два дні і дати також розділені північною лінією, меридіаном прямо навпроти Сонця. Отже, на Землі дійсно є дві "лінії дат" - одна обертається з планетою (ІДЛ), а інша залишається фіксованою на півночі меридіана. На протилежних сторонах обох "рядків дати" день і дата завжди різні.

Грінвіч, у нас проблема ...

Але чекай. Здається, виняток із цього правила. Весь глобус, здається, знаходиться на те саме день і дата по одній годині щодня. Він починається, коли східний край часового поясу UTC-11 потрапляє опівночі. Він закінчується, коли східний край наступного часового поясу, IDL (UTC ± 12), потрапляє в півночі. У цей час новий день починає не котуватися.

Перегляньте анімацію ще раз, якщо ви цього не зробили. Це триває лише одну годину або приблизно секунду у відео. Ви побачите його двічі, кожного разу, коли IDL наближається до півночі.

Але, як було пояснено раніше, це ідеалізована модель. Багато часових поясів поблизу ІДЛ були "заведені" до місця, де це відбувається ніколи того самого дня по всьому світу. По правді кажучи, це для нескінченно малої "миті" - коли ІДЛ потрапляє в півночі.

З цього сценарію є деякі винятки. Наприклад, Острови Мідвей - в UTC-11, а Маршаллові острови - в UTC ± 12. Ознайомтеся з цією детальною картою часових поясів у цій місцевості. Якщо ви використовуєте функцію "Планувальник зустрічей" на сервері світового часу для цих двох островів, ви побачите, що вони дійсно поділяють той самий день і дату за останню годину дня, як показує моя анімація. Цей результат ви можете побачити тут.

Є й інші комбінації, які дають такий же результат. Суть полягає в тому, що часові пояси настільки змішані в цьому регіоні, що багато "правил" порушено. Наприклад: Перетинання IDL змінює день і дату, але не час. Винятки існують для обох частин цього "правила". Ось чому нам потрібні карти часових поясів та сервери світового часу. На щастя, програми GPS знають усі правила та винятки, тому тримайте ваш смартфон у потрібний час, день та дату, де б ви не подорожували.

Якби ви стояли на IDL з однією ногою з кожного боку, який би день це був?

Хитрість питання. Оскільки ви "перетнули" IDL, кожна нога була б в інший день. Якщо ви носили годинник на обох руках, технічно вони повинні бути встановлені на різні дні та дати. Питання про що час ці годинники мають бути встановлені не так просто.

Залежно від місця, де ти стоїш, літній час може бути різним до однієї години. Ось де літній час може зіпсувати речі, оскільки деякі місця спостерігають його, а інші - ні. І тоді є це дробове ускладнення часового поясу.

Але "стояти на шляху до IDL" непросто. Якщо ви не знаходитесь на човні, який був на якорі в IDL, насправді немає місця, де ви могли б "стояти" описаним способом, за винятком полюсів. Оскільки меридіани довготи сходяться на полюсах, можна ходити по декількох часових поясах у довільно короткому поході. За один кілометр від будь-якого полюса часові пояси шириною лише 262 метри. Якби ви були точно на будь-якому полюсі, ви могли б стояти однією ногою у всіх 24 часових поясах.

Речі стають набагато простішими, використовуючи лише кілька часових поясів біля полюсів. Деякі наукові бази в Антарктиді використовують новозеландський час (UTC ± 12), оскільки це популярний пункт для подорожей до Антарктиди. Інші встановлюють годинник на UTC. Астронавти на Міжнародній космічній станції роблять те саме. МКС рухається з приголомшливою швидкістю 4,7 милі в секунду (7,7 км / с). Це в 5,7 рази швидше, ніж куля, що перебігає швидкість. МКС здійснює одну подорож навколо Землі кожні 90 хвилин. Тож за 24 години мешканці переживають 32 чергування дня та дати та насолоджуються 16 сходами та 16 заходами сонця. Щоб все було просто, їх годинник встановлюється на UTC + 0.

Час - це лише інструмент

Розуміння ІДЛ - це вправа з арифметики, а може, і якоїсь геометрії. Це не магія, це не фізика і це ледь не астрономія. Вся справа у встановленні довільних норм часу на планеті, що обертається. Час, в цьому сенсі, - лише черговий інструмент сучасного технологічного суспільства.

Одне остаточне історичне зауваження: Під час обходу Землі земною кулею Магеллана 1519-1522 рр. Його штурман старанно реєстрував проходження кожного дня їхнього плавання. Коли вони повернулися додому, день і дата були одними. Не зайняло багато часу, щоб зрозуміти, як трапилася ця помилка.

Коли ви подорожуєте на захід (навпроти напрямку обертання Землі), кожен день буде дещо довшим, ніж 24 години - тобто, якщо ви вимірюєте свій "день" як час між двома послідовними "полуднями". За три роки їхнього плавання ці незначні відмінності накопичилися цілий день. Це було майже три століття до встановлення IDL, але воно демонструвало потребу в коригуванні дня та дати під час глобальних подорожей.

Завдяки науці, це все з’ясовано зараз. У 21 столітті люди приймають IDL як належне. Транс-Тихоокеанські подорожі буденні, і ми всі знаємо що трапляється при перетині IDL. Тепер ти знаєш чому це буває.

Дан Хейм викладав фізику та математику 30 років - більше, якщо рахувати його науковий клуб класів. Починаючи з 1999 року, він є позаштатним письменником і створює навчальну комп’ютерну графіку та анімацію. Ден - президент клубу астрономії передгір'я передгір'я в Нью-Рівер, штат Аріз, його щотижневий блог Sky Lights висвітлює теми, включаючи астрономію, метеорологію та землезнавство, і заохочуються питання читачів.

Pin
Send
Share
Send