Medzinárodná dátová línia (IDL) je imaginárna - a ľubovoľná - čiara na zemskom povrchu, ktorá vedie od severného pólu k južnému pólu. Po prekročení IDL sa zmení deň a dátum. Ak ho prechádzate krížom na západ, deň sa posunie o jeden deň a dátum sa zvýši o jeden. Ak ho prechádzate krížom smerom na východ, nastane opak.
IDL nie je záležitosťou medzinárodného práva, ale je to jedna z mála noriem zahrnutých do celosvetového hľadiska. IDL je rozhodujúce pre globálne prepojenie, okamžitú komunikáciu, meranie času a konzistentné medzinárodné databázy. Ide predovšetkým o pohodlie, obchod a politiku. IDL sa stalo z rovnakých dôvodov ako vznik internetu - funguje to a život trochu zjednodušuje. Predtým, ako budeme diskutovať o tom, ako a prečo vznikol medzinárodný dátumový riadok, by sme mali najprv preskúmať otázku dodržania času.
"Vie niekto naozaj, koľko je hodín?"
V dňoch pred mechanickými hodinami sa čas meral väčšinou pomocou slnečných hodín. Ľudia sa spoliehali na definíciu, že „poludnie“ bolo, keď bolo slnko najvyššie na oblohe a na juh. Jeden „deň“ bol jednoducho čas medzi dvoma po sebe nasledujúcimi „poludňami“. Väčšina miest na planéte nastavila svoje hodiny do tohto cyklu a všetko bolo v poriadku - aspoň v každom konkrétnom meste.
Problém bol v tom, že každé mesto zažilo poludnie samo (zjavné) o 12:00. V závislosti od zemepisnej dĺžky by susediace mestá mohli mať čas, povedzme, 11:45 hodín alebo 12:15 hodín. zobrazené na ich slnečných hodinách. Cestovanie smerom na západ približne o 1600 kilometrov v blízkosti rovníka oneskoruje príchod poludnia o jednu hodinu.
V 19. storočí vznik transkontinentálnych železníc ďalej komplikoval záležitosti. V tomto storočí sa tiež stali široko dostupné presné mechanické hodinky. Cestovatelia zistili, že si na každej stanici na východ alebo na západ nastavujú hodinky o niekoľko minút. Toto bolo prinajlepšom nepohodlné.
Aj v tomto storočí vznik telegrafie spôsobil problémy komerčných a vojenských subjektov - prvoradých adopčných pracovníkov. Telegraf, ktorý vymyslel v roku 1832 Pavel Schilling, bol prvým skutočným systémom okamžitých správ (IM). Umožňovala komunikáciu na veľké vzdialenosti pomocou elektriny, ktorá sa pohybuje (takmer) rýchlosťou svetla.
Telefón, ktorý v roku 1876 patentoval Alexander Graham Bell, bol druhým takýmto systémom IM. A samozrejme, na efektívne využívanie oboch systémov je užitočné poznať časy hodín na miestach odosielateľa aj príjemcu.
Zemepisná šírka a dĺžka
Skôr ako vysvetlíme, ako časové pásma vyriešili tieto problémy s hodinami, urobme rýchlu kontrolu zemepisnej šírky a dĺžky. Hipparchus z Nicea, grécky matematik a astronóm, navrhol globálnu mriežku pozdĺžnych a zemepisných šírok na meranie polohy okolo 150 ° C. Bol to súradnicový systém na lokalizáciu bodov na povrchu gule. Zvislá os merala „zemepisná šírka“ a horizontálna os „zemepisná dĺžka“. Jeho myšlienka bola síce presvedcivá, ale trvala viac ako tisícročie.
Počas veku objavu, ktorý sa začal v 15. storočí, kartografi videli potrebu štandardizovaného merania zemepisnej šírky a dĺžky. Ak máte v úmysle zmapovať geografickú polohu alebo o ňu požiadať, musíte jednoznačne opísať jej polohu. Británia v tom čase „vládla vlnám“ a v tomto úsilí sa ujala raného vedenia.
Portugalsko a Španielsko, ďalšie významné námorné národy, používali svoje vlastné systémy, ale nakoniec sa presunuli do Anglicka. Zemepisná šírka bola menej dôležitá ako zemepisná šírka, pretože nedošlo k žiadnemu sporu o tom, kde sa nachádzajú póly (zemepisná šírka 90 stupňov severne a 90 stupňov južne) a rovník (zemepisná šírka 0 stupňov). Výber východiskového bodu pre meranie zemepisnej dĺžky (poludník 0 stupňov) bol však svojvoľný. Bol založený viac na národnej hrdosti a pohodlí.
V roku 1851 označilo Anglicko za poludníka, ktorý prešiel cez Greenwichské observatórium, predsedu vlády (0 ° zemepisná dĺžka). Boli v tom období dominantným námorným národom, mali kolónie po celom svete, používali najmodernejšie mechanické hodiny a boli vedecky kvalifikovaní na stanovenie normy. Počuli ste príslovie „Slnko nikdy nezapadá do Britského impéria.“ To bola kedysi pravda. Anglicko malo kolónie po celom svete, takže vždy bolo „denné“ niekam v Britskej ríši. Británia mala vplyv.
Časové pásma
V druhej polovici 19. storočia vedci, železnice a ďalšie rozvíjajúce sa odvetvia pociťovali potrebu globálneho štandardu času. Prvý takýto systém využívajúci 24 štandardných časových pásiem navrhol Sir Sandford Fleming v roku 1876. Sandford bol škótsky inžinier, ktorý pomáhal navrhovať kanadskú železničnú sieť. Jeho systém nebol oficiálne sankcionovaný žiadnou globálnou entitou, ale do roku 1900 založil prijatie systému časových pásiem, ktorý sa dnes používa. Svet podľa národa si svet kúpil Flemingovu myšlienku.
V rámci každého časového pásma by sa všetky hodiny nastavili na priemerný čas, ktorý najlepšie reprezentoval miesto, kde sa slnko nachádzalo na oblohe. Tento čas sa nazýva stredný slnečný čas, Slnečné hodiny, porovnaním, opatrenia zjavný slnečný čas, niekedy nazývané skutočný slnečný čas.
Proces časového pásma sa začal v roku 1883 pre Spojené štáty, keď bol národ rozdelený do štyroch štandardných časových pásiem. Každá zóna bola zameraná na poludník dĺžky:
- Východný štandardný čas (EST) pri 75 ° W (západne od Prime Meridian)
- Centrálny štandardný čas (CST) pri 90 ° W
- Horský štandardný čas (MST) pri 105 ° W
- Tichomorský štandardný čas (PST) pri 120 ° W
Spojené kráľovstvo už začalo podobný proces a zvyšok sveta ho čoskoro nasledoval. Do roku 1900 bol globálny systém časových pásiem, ktoré dnes používame, pomerne dobre zavedený. Zvyšujúce sa globálne pripojenie vyžadovalo určitý univerzálny systém merania času a odpoveďou boli štandardné časové zóny.
Väčšina časových pásiem nesleduje presne poludníky zemepisnej dĺžky. Zig a Zag podľa potreby udržujú ostrovy, menšie krajiny a veľké metropolitné oblasti v rovnakom čase - očividná úľava pre pohodlie.
Štandardné časové pásma sú 15 stupňov široké, pretože 360 stupňov delené 24 hodinami sa rovná 15 stupňov za hodinu. Číslovajú sa podľa hodiny od východiskového poludníka (dĺžka 0 °), ktorý prechádza cez anglický Greenwich. Greenwichské hodiny ukazujú, čo sa nazýva Greenwichský stredný čas (GMT). Systém číslovania uľahčuje vyhľadanie času v iných zónach.
Napríklad Kalifornia, osem časových pásiem západne od Greenwichu, sa nachádza v zóne s názvom Pacific Standard Time (PST). Táto zóna je označená aj ako „GMT-8“ alebo GMT + 16. “Takže ak je čas v Greenwichi 12:00 hod., Čas v Kalifornii je 4:00 a 00:00 (12:00 - 8 hodín).
GMT verzus UTC
Od roku 1972 sa GMT vo veľkej miere nahrádza UTC (Universal Coordinated Time). Keď sa v 50-tych rokoch objavili atómové hodiny, bolo možné zmerať čas s presnosťou lepšou, ako je tá, ktorú poskytuje rotujúca Zem.
GMT bol systém „priemerného času“ založený na teleskopických pozorovaniach z Greenwichského observatória. UTC, keď je synchronizovaný s GMT, berie do úvahy malé odchýlky v rýchlosti rotácie Zeme. Raz za čas sa do svetových hodín pridá (alebo odpočíta) „skoková sekunda“ - ide o korekciu medzi GMT a UTC. Obdobie rotácie Zeme sa môže líšiť od presne 24 hodín v zlomku sekundy, v závislosti od geologických porúch.
Napríklad, ako sa topia ľadovce, dochádza k prenosu hmoty z vyšších zemepisných šírok smerom k rovníku. Rovnako ako pri krasokorčuliarovi, ktorý spomaľuje rýchlosť odstreďovania natiahnutím ruky alebo nohy, zákon zachovania momentu hybnosti vyžaduje zníženie rýchlosti odstreďovania, aby sa kompenzovalo toto prerozdelenie hmoty. Vedci odhadujú, že v roku 2011 sa v Japonsku zemetrasenie o veľkosti 9,0 posunulo dosť hmoty od rovníka na skrátenie dňa o 1,8 mikrosekundy (0,0000018 s).
Astronómovia musia tiež zohľadniť rozdiel medzi zdanlivým a stredným časom. Tento rozdiel bude závisieť od toho, ako ďaleko je východ alebo západ od časového pásma, a tiež od rovnice času, ktorá závisí od dátumu. A potom je tu tá mätúca korekcia nazývaná letný čas (DST). Ale znovu, aby sme pochopili IDL, môžeme tieto komplikácie ignorovať.
Čo je IDL?
Všetci vieme, že o polnoci sa mení deň a dátum bez ohľadu na to, kde sa nachádzate na planéte. Ale aby ste mohli používať systém globálnej časovej zóny s IDL, deň a dátum musia byť oddelené dva miesta - kruh nemôžete rozdeliť na dve časti jediným „rezom“. Riešenie poskytlo v roku 1884 Medzinárodná meridiánska konferencia (IMC), ktorá sa konala vo Washingtone, D.C., a zúčastnili sa na nej zástupcovia 26 krajín.
IMC vybral 180 stupňov poludník ako druhý „rez“, nie preto, že by bol priamo oproti prvému poludníku (ktorýkoľvek iný poludník mohol byť tým iným „rezom“). Poludník so 180 stupňami bol vybraný preto, že sa šíri väčšinou cez otvorený oceán v strednom Tichomorí a kymáca a zaguje, aby udržal okolité národy v deň a deň. Takže výber 180 stupňov bol svojvoľný, ale ustanovil IDL, ktoré sa dnes používa.
Aj keď IDL začína uprostred svojho časového pásma UTC ± 12 na oboch póloch - presne na 180 ° zemepisnej dĺžky - pre väčšinu svojej dĺžky, posunie sa na východ a zhoduje sa s východným okrajom svojho časového pásma, ktoré tiež zigy a zagy. Pointa je, že toto ubytovanie udržuje ostrovné národy Oceánie každý podľa svojich vlastných hodín a kalendára. Existujú však výnimky.
Ostrovy, ktoré preskočili deň
Tesne pred polnocou 29. decembra 2011 sa Samoans zhromaždil okolo hodinovej veže v hlavnom meste Apia, aby oslávil historický okamih poskakovania na druhú stranu medzinárodnej dátovej línie.
Keď hodiny zasiahli o 12:00, obyvatelia Samoy spolu so svojimi susedmi na ostrove Tokelau skočili do soboty 31. decembra 2011 - v piatok úplne preskočili. Ostrovy sa teraz považovali za západnú stranu IDL na východnej pologuli. Konkrétne zmenili svoje časové pásmo z UTC-11 na UTC + 13.
Rozhodnutie bolo ekonomické. Aj keď Samoa v predchádzajúcom storočí podnikala veľa so Spojenými štátmi, toto obchodovanie sa výrazne presunulo do ázijsko-tichomorského regiónu, najmä na Nový Zéland a Austráliu.
Takže aj keď bola Samoa geograficky bližšie k tichomorským krajinám, podľa organizácie EarthSky Communications bol medzi Samoa a Novým Zélandom veľmi obťažujúci 23-hodinový rozdiel a medzi Samoa a východným pobrežím Austrálie 21-hodinový rozdiel. V snahe o lepšiu synchronizáciu pracovných týždňov s hlavnými obchodnými partnermi sa preto obe krajiny ostrovných krajín rozhodli preskočiť IDL.
V článku uverejnenom 28. decembra 2011 v The Guardian, premiér Samoy, Tuilaepa Sailele Malielegaoi vyjadril nepríjemnosti s predchádzajúcou situáciou v oblasti IDL:
"Pri obchodovaní s Novým Zélandom a Austráliou prichádzame o dva pracovné dni týždenne. Zatiaľ čo je tu piatok, je sobota na Novom Zélande a keď sme v nedeľu v kostole, už podnikajú v Sydney a Brisbane. ““
Tento prechod IDL bol pre Samoanov niečo ako návrat domov. Pred viac ako storočím bola krajina na západnej strane IDL, ale v roku 1892 sa rozhodla prejsť na východnú stranu bližšie k americkému času. Takže 119 rokov bol Samoans svedkom posledného západu slnka dňa a bol posledný, kto zazvonil v novom roku - teraz sú jedným z prvých.
Bohužiaľ, vždy budú existovať nejaké nepríjemnosti, ktoré žijú tak blízko IDL: Teraz existuje 24-hodinový rozdiel medzi Samoa - umiestnenou na západnej časti ostrovného reťazca Samoa - a americkou Samoa na východnej strane.
Tonga tiež preferovala, aby bola na UTC + 13 (alebo UTC-11) z obchodných a pohodlných dôvodov. Chathamské ostrovy, takmer 800 km východne od Nového Zélandu, nastavujú hodiny na UTC + 12,75 a vytvárajú časové pásmo „osirotených“ vnútri UTC ± 12. Čiastočné časové pásma sa používajú na 16 miestach po celom svete. Krajiny si jednoducho vyberú, čo pre nich najlepšie funguje.
Sledujte prácu IDL
Vo videu vyššie si prečítajte tento prvý pozastavený rámec predtým, ako stlačíte tlačidlo „prehrať“. Zobrazuje IDL (biela čiara) o polnoci. Z dôvodu nálepiek povedzme, že zelený klin predstavuje prvú sobotnú hodinu. Modrá časť Zeme je stále v piatok. Červená časť (ktorá sa objaví neskôr) bude nedeľa.
Tento zelený klin je prvým časovým pásmom západne od IDL. Západ je v smere hodinových ručičiek, ako vidno na tomto pohľade zhora nad severným pólom. Toto zelené časové pásmo:
- má šírku 15 stupňov, pokrýva 1/24 obvodu Zeme a jednu hodinu času;
- je zameraný na 180 ° poludník;
- siaha od zemepisnej dĺžky 172,5 stupňa po 187,5 stupňa;
- zhoduje sa s IDL pozdĺž väčšiny jeho východnej hranice;
V okamihu, keď IDL prejde o polnoci, celé časové pásmo zaregistruje začiatok nového dňa. Všetky miesta v danom časovom pásme musia byť v rovnakom čase. Existujú niektoré výnimky: národy (a regióny v rámci krajín), ktoré sa rozhodli pre DST, a tie, ktoré sa rozhodli používať čiastkové časové pásma. To však zatiaľ môžeme ignorovať.
Model v tejto animácii je idealizovaný mnohými spôsobmi. Najdôležitejšie je, že všetky časové pásma majú šírku presne 15 stupňov a sú sústredené na 24 rovnomerne rozmiestnených poludníkov dĺžky. IDL tiež presne sleduje východný okraj celého časového pásma UTC ± 12. Nie je to celkom také, ako sa veci nachádzajú v reálnom svete, ale výrazne to zjednodušuje môj model.
Teraz neváhajte zasiahnuť „hrať“. Sledujte, ako sa modrý piatok zmenšuje s rastúcou zelenou sobotou. Sledujte, čo sa stane, keď sa IDL vráti o polnoci a začne nasledujúci deň a dátum. Uvidíte červenú nedeľu, ktorá sa odvíja a nahrádza zelenú sobotu, keď sa Zem otáča. Pomocou posúvača sa môžete pohybovať tam a späť a sledovať, ako sa to stane.
O IDL si treba všimnúť dve veci. Po prvé, kedykoľvek sú na Zemi v platnosti dva po sebe idúce dni a dátumy. Tieto dni a dátumy sú oddelené IDL, ktoré vedie od severného pólu k južnému pólu (približne) pozdĺž poludníka na 17,5 stupňa dĺžky.
Po druhé, tieto dva dni a dátumy sú tiež rozdelené polnocou, poludník presne oproti Slnku. Takže na Zemi sú skutočne dve „datové riadky“ - jedna sa otáča s planétou (IDL) a druhá zostáva pevná o polnočný poludník. Na opačných stranách oboch „riadkov dátumu“ je deň a dátum vždy iný.
Greenwich, máme problém ...
Ale počkaj. Zdá sa, že z tohto pravidla existuje výnimka. Zdá sa, že na celom svete je rovnaký deň a dátum jednu hodinu každý deň. Začína sa, keď východný okraj časového pásma UTC-11 zasiahne polnoci. Končí sa, keď východný okraj nasledujúceho časového pásma, IDL (UTC ± 12), zasiahne polnoci. V tom čase sa začína odvíjať nový deň.
Ak ste to nechytili, sledujte animáciu znova. Vo videu to trvá iba jednu hodinu alebo asi jednu sekundu. Uvidíte to dvakrát, zakaždým, keď sa IDL priblíži o polnoci.
Ako je však vysvetlené vyššie, ide o idealizovaný model. Mnoho časových pásiem v blízkosti IDL bolo „spravovaných gerrymandered“ do bodu, kde je nikdy v ten istý deň po celom svete. Po pravde povedané, ide o nekonečno „okamžité“ - keď IDL zasiahne polnoci.
Z tohto scenára existujú určité výnimky. Napríklad Midway Islands sú v UTC-11 a Marshallove ostrovy v UTC ± 12. Pozrite sa na túto podrobnú mapu časových pásiem v tejto oblasti. Ak pre tieto dva ostrovy použijete funkciu Plánovač schôdzok na serveri World Time Server, uvidíte, ako sa zobrazuje moja animácia, že skutočne zdieľajú ten istý deň a dátum pre poslednú hodinu dňa. Tento výsledok môžete vidieť tu.
Existujú aj iné kombinácie, ktoré poskytujú rovnaký výsledok. Pointa je, že časové pásma sú v tomto regióne tak neusporiadané, že je porušených veľa „pravidiel“. Napríklad: Prekročenie IDL zmení deň a dátum, ale nie čas. Výnimky existujú pre obe časti tohto „pravidla“. Preto potrebujeme mapy časových pásiem a svetové časové servery. Našťastie aplikácie GPS poznajú všetky pravidlá a výnimky, takže majte svoj chytrý telefón v správny čas, deň a dátum, nech ste kdekoľvek.
Ak by ste stáli na IDL s jednou nohou na každej strane, aký by bol deň?
Triková otázka. Pretože ste „prekročili“ IDL, každá noha by bola v iný deň. Ak ste nosili hodinky z obidvoch rúk, mali by byť nastavené na rôzne dni a dátumy. Otázka čo čas na tieto hodinky by sa nemalo odpovedať tak ľahko.
V závislosti od toho, kde stojíte, sa časy môžu líšiť od jednej hodiny po inú. Tu je miesto, kde letný čas môže veci zmariť, pretože niektoré miesta to pozorujú a iné nie. A potom je tu tá zlomková časová komplikácia.
Ale „stáť bok po boku IDL“ nie je ľahké. Pokiaľ nie ste na lodi zakotvenej v IDL, v skutočnosti nie je miesto, kde by ste mohli stáť opísaným spôsobom okrem pólov. Pretože poludníky zemepisnej dĺžky sa zbiehajú na póloch, je možné na ľubovoľne krátkej túre prejsť viacerými časovými pásmami. Jeden kilometer od oboch pólov, časové zóny sú široké iba 262 metrov. Keby ste boli presne na oboch póloch, mohli by ste stáť jednou nohou vo všetkých 24 časových pásmach.
Veci sú omnoho jednoduchšie pomocou niekoľkých časových pásiem v blízkosti pólov. Niektoré vedecké základne v Antarktíde používajú čas Nového Zélandu (UTC ± 12), pretože ide o populárny nástupný bod na cestu do Antarktídy. Iní nastavili svoje hodiny na UTC. Astronauti na Medzinárodnej vesmírnej stanici robia to isté. ISS sa pohybuje ohromujúcou rýchlosťou 4,7 míľ za sekundu (7,7 km / s). To je 5,7-krát rýchlejšie ako rýchla strela. ISS robí jednu cestu okolo Zeme každých 90 minút. Za 24 hodín tak cestujúci zažijú striedanie 32 dní a dátumu a užívajú si 16 východov slnka a 16 západov slnka. Aby boli veci jednoduché, ich hodiny sú nastavené na UTC + 0.
Čas je len nástroj
Pochopenie IDL je cvičenie v aritmetike a možno nejakej geometrii. Nie je to mágia, nie je to fyzika a je to sotva astronómia. Je to všetko o nastavení ľubovoľných časových štandardov na rotujúcej planéte. Čas je v tomto zmysle iba ďalším nástrojom modernej technologickej spoločnosti.
Jedna posledná historická poznámka: Počas Magellanovho obehu planéty v rokoch 1519 - 1522 jeho navigátor usilovne zaznamenával prejazd každého dňa svojej plavby. Keď sa vrátili do domovského prístavu, deň a dátum boli o jeden deň preč. Netrvalo dlho a zistilo, ako sa táto chyba stala.
Keď cestujete na západ (oproti smeru rotácie Zeme), každý deň bude o niečo dlhší ako 24 hodín - to znamená, ak zmeráte svoj „deň“ ako čas medzi dvoma po sebe nasledujúcimi „poludniami“. Počas troch rokov ich plavby sa tieto malé rozdiely sčítali celý deň. Toto bolo takmer tri storočia pred založením IDL, ale preukázalo to potrebu úprav dňa a dátumu počas globálneho cestovania.
Vďaka vede je na to všetko teraz. V 21. storočí ľudia považujú IDL za samozrejmosť. Cestovanie v Tichomorí je rutinné a všetci vieme čo sa stane, keď prekročíte IDL. Teraz viete prečo to sa stáva.
Dan Heim učil fyziku a matematiku 30 rokov - viac, ak si spočítate jeho triedny vedecký klub. Od roku 1999 je spisovateľom na voľnej nohe a vytvára vzdelávaciu počítačovú grafiku a animácie. Dan je prezidentom Astronomického klubu púštnych hladín v New River, Ariz. Jeho týždenný blog Sky Lights sa venuje témam vrátane astronómie, meteorológie a vedy o Zemi a povzbudzujú sa otázky čitateľov.
