Az International Date Line (IDL) egy képzeletbeli és önkényes vonal a Föld felszínén, amely az Északi-sarktól a Déli-sarkig vezet. Az IDL átlépésekor a nap és a dátum megváltozik. Ha áthalad a nyugati irányban, a nap előrehalad előre, a dátum pedig egyvel növekszik. Ha keleti irányban keresztezi, akkor fordítva fordul elő.
Az IDL nem a nemzetközi jog kérdése, de egyike azon kevés szabványnak, amelyet világszerte átfognak. Az IDL kulcsfontosságú a globális összekapcsolhatóság, az azonnali kommunikáció, az időmérés és a következetes nemzetközi adatbázisok szempontjából. Leginkább a kényelemről, a kereskedelemről és a politikáról szól. Az IDL nagyjából ugyanazon okokból történt, mint az Internet megjelenése - működik, és kicsit könnyebbé teszi az életet. Mielőtt megvitatnánk, hogy miként és miért alakult ki a Nemzetközi Dátumvonal, először át kell vizsgálnunk az időmegőrzési kérdést.
- Valóban valaki tudja, mennyi az idő?
A mechanikus órák előtti napokban az időmérést többnyire napórákkal végezték. Az emberek arra a meghatározásra támaszkodtak, hogy "dél" akkor van, amikor a nap a legmagasabb az égen, és dél felé. Az egyik "nap" egyszerűen az az időtartam volt, amely két egymást követő "dél között" volt. A bolygó legtöbb városa beállította az órát arra a ciklusra, és minden jó volt - legalábbis egy adott városon belül.
A probléma az volt, hogy minden város délben élte meg saját maga (látszólag) 12:00 órától. A hosszától függően a szomszédos városok ideje, mondjuk, 11:45 vagy 12:15. megjelentek a napórákon. Az Egyenlítő közelében közel 1600 kilométernyire nyugatra haladva egy órával késleltetik a dél érkezését.
A 19. században a transzkontinentális vasútvonalak kialakulása tovább bonyolult kérdéseket tett fel. Ebben a században a pontos mechanikus időmérők is széles körben elérhetővé váltak. Az utazók úgy találták, hogy az órákat néhány perccel visszaállították keleti vagy nyugati állomáson. Ez a legjobb esetben kellemetlen volt.
Ugyancsak abban a században a telegráfia megjelenése a kereskedelmi és katonai szervezetek - a korai alkalmazók - számára időmegőrzési kérdéseket vetett fel. A távíró, amelyet Pavel Schilling 1832-ben talált ki, volt az első igazi "azonnali üzenetküldő" (IM) rendszer. Ez lehetővé tette a nagy távolságokon történő kommunikációt villamos energiával, amely (majdnem) a fénysebességgel mozog.
A telefon, amelyet 1876-ban Alexander Graham Bell szabadalmazott, volt a második ilyen IM rendszer. És természetesen, ha valamelyik rendszert hatékonyan szeretné használni, akkor hasznos megismerni az órákat a küldő és a fogadó helyén egyaránt.
Szélesség és hosszúság
Mielőtt elmagyaráznánk, hogy az időzónák hogyan oldották meg ezeket az óraproblémákat, röviden áttekintjük a szélességet és a hosszúságot. Körülbelül 150 B. C., Nicea Hipparchus, egy görög matematikus és csillagász, egy hosszúság- és szélességi vonalak globális rácsát javasolta a helyzet mérésére. Koordinátarendszer volt a gömb felületén lévő pontok meghatározására. A függőleges tengely "szélességet" és a vízszintes tengely "hosszúságot" mért. Bár ősi, ötlete több, mint egy évezredre esett.
A felfedezés korában, a 15. században kezdve, a térképészek láthatták, hogy szabványosítani kell a szélességi és hosszúsági méréseket. Ha földrajzi helyet kíván térképezni vagy igényelni, akkor egyértelműen meg kell határoznia annak helyét. Nagy-Britannia abban az időben "uralta a hullámokat", és korai vezetővé vált ebben a törekvésben.
A többi nagy tengerészeti nemzet Portugália és Spanyolország a saját rendszerét alkalmazta, ám végül elhalasztotta Angliát. A szélesség kevésbé volt kérdés, mint a hosszúsági fok, mivel nem volt vita arról, hogy hol vannak a pólusok (északi szélesség 90 fok és déli 90 fok) és az Egyenlítő (0 fokos szélesség). A hosszúsági mérés kiindulási pontjának (a 0 fokos meridián) kiválasztása azonban önkényes volt. Ez inkább a nemzeti büszkeségre és kényelemre épült.
1851-ben Anglia a Greenwich Obszervatóriumán áthaladó meridiánnak jelölte meg a 0 meridianust (hosszúsági fok). Ők voltak a domináns tengerész nemzet abban a korszakban, kolóniáik voltak a világ minden tájáról, a legkorszerűbb mechanikus órákat használták, és tudományos szempontból képesek voltak a szabvány meghatározására. Hallotta a mondást: "A nap soha nem megy le a Brit Birodalomra." Ez egyszer volt igaz. Angliában telepek voltak a világ minden tájáról, tehát mindig "nappali" volt valahol a Brit Birodalomban. Nagy-Britanniának volt befolyása.
Időzónák
A 19. század második felére a tudósok, a vasútvonalak és más feltörekvő iparágak érezték a globális időszükséglet szükségességét. Az első ilyen rendszert, amely 24 szabványos időzónát használ, Sir Sandford Fleming 1876-ban javasolta. Sandford egy skót mérnök volt, aki segített a kanadai vasúthálózat megtervezésében. Rendszerét egyetlen globális szervezet sem hivatalosan szankcionálta, de 1900-ra elindította a ma alkalmazott időzóna-rendszer elfogadását. Nemzet szerint, a világ belevette magát Fleming ötletebe.
Minden időzónán belül az összes órát egy átlagos időre állítanák, amely a legjobban ábrázolja a nap helyét az égen. Ezt az időt hívják közepes napidő. A napórák összehasonlítva mérik látszólagos napidő, néha hívják valódi napenergia-idő.
Az időzóna folyamat 1883-ban kezdődött az Egyesült Államokban, amikor a nemzetet négy standard időzónára osztották. Mindegyik zóna a hosszúság meridiánján állt:
- Keleti standard idő (EST) a ny. H. 75 fokon (a fő meridiántól nyugatra)
- Központi standard idő (CST) 90 ° W-on
- Hegyi standard idő (MST) 105 ° h-on
- Csendes-óceáni standard idő (PST), 120 ° W
Az Egyesült Királyság már megkezdte hasonló folyamatot, és a világ többi része hamarosan követte ezt. 1900-ra az általunk használt időzónák globális rendszere meglehetősen jól működött. A növekvő globális összeköttetés szükségessé vált az időmérés egyetemes rendszeréhez, és a válasz a szokásos időzónák volt.
A legtöbb időzóna nem követi pontosan a hosszúság meridiánjait. Zig és zag, amire szükség van, hogy a szigeteket, a kisebb országokat és a nagyvárosi területeket ugyanabban az időben tartsák - ez egyértelmű engedmény a kényelem érdekében.
A szokásos időzónák szélessége 15 fok, mivel a 360 fok osztva a 24 órával megegyezik a 15 fok / óra sebességgel. Ezeket óránként számozzuk, a Prime Meridian-től (0 ° hossz), amely az angliai Greenwich-en halad keresztül. A Greenwichi óra megmutatja, hogy mit hívnak a Greenwichi középidőnek (GMT). A számozási rendszer megkönnyíti az idő megtalálását más zónákban.
Például Kaliforniában, Greenwichtől nyolc időzónában, a Pacific Standard Time (PST) nevű övezet található. Ezt a zónát "GMT-8" vagy "GMT + 16" felirattal is ellátják. "Tehát ha Greenwichben az idő 12:00 órakor van, Kaliforniában az idő 4:00 órakor (12:00 - 8 óra) van.
GMT vs UTC
1972 óta a GMT-t nagymértékben felváltotta az UTC (univerzális koordinált idő). Amikor az 1950-es években találtak atomórákat, lehetővé vált az idő mérése olyan pontossággal, mint amit a forgó Föld biztosít.
A GMT egy "átlagos időtartamú" rendszer volt, amely a Greenwichi Obszervatórium teleszkópos megfigyelésein alapult. A GMT-vel szinkronizált UTC figyelembe veszi a Föld forgási sebességének kis változásait. Időnként egy "ugró másodperc" hozzáadódik a világ órájához (vagy levonásra kerül) - ez a korrekció a GMT és az UTC között. A Föld forgási periódusa pontosan 24 órától, akár egy másodperc töredékéig is változhat, a geológiai zavaroktól függően.
Például, amint a gleccserek megolvadnak, a tömeg a nagyobb szélességektől az Egyenlítő felé vezet. Csakúgy, mint egy műkorcsolyázónál, aki kar vagy láb kinyújtásával lassítja a centrifugálási sebességet, a szögmozgás megőrzésének törvénye előírja a centrifugálási sebesség csökkentését a tömeg ezen újraelosztásának kompenzálása érdekében. A tudósok becslései szerint a 2011. évi japán 9,0-es földrengés a Japánban elegendő tömeggel tolódott el az Egyenlítőtől, hogy 1,8 mikrosekundummal (0,0000018 s) lerövidítse a napot.
A csillagászoknak figyelembe kell venniük a látszólagos és az átlagidő közötti különbséget is. Ez a különbség attól függ, hogy a távolság keletre vagy nyugatra helyezkedik el egy időzónán belül, valamint az idő egyenletétől is, amely a dátumtól függ. És akkor ott van ez a zavaró javítás, amelyet Daylight Saving Time (DST) néven hívnak. De az IDL megértése érdekében ezeket a komplikációkat figyelmen kívül hagyhatjuk.
Mi az IDL?
Mindannyian tudjuk, hogy a nap és a dátum éjfélkor megváltozik, függetlenül attól, hogy hol tartózkodsz a bolygón. Az IDL-mel való globális időzóna-rendszer használatához azonban a napot és a dátumot el kell választani kettő helyek - egy kört nem lehet két részre osztani egyetlen "vágással". A megoldást 1884-ben a Washington DC-ben tartott Nemzetközi Meridian Konferencia (IMC) nyújtotta, amelyen 26 nemzet képviselői vettek részt.
Az IMC a 180 fokos meridiánt választotta a másik "vágás" -nak, nem azért, mert közvetlenül a Prime-meridiánnal ellentétes volt (bármely meridián lehetett az a másik "metszet"). A 180 fokos meridiánt azért választották, mert az elsősorban a Csendes-óceán középső részén található nyílt óceánon halad keresztül, csiga és zagging révén, hogy a közeli nemzeteket a saját napjukon és időpontjukon tartsák. Tehát a 180 fok választása önkényes volt, de megalapozta a ma alkalmazott IDL-t.
Bár az IDL az UTC ± 12 időzónájának közepén indul mindkét póluson - pontosan 180 fok hosszán - hosszának legnagyobb részén, keletre tolódik és egybeesik az időzóna keleti peremével, amely szintén zig és zags. A lényeg az, hogy ez a szállás Óceánia szigeti nemzeteit saját órájukban és naptárukban tartja. De vannak kivételek.
A szigetek, amelyek egy napot kihagyták
Közvetlenül 2011. december 29-én éjfél előtt a szamoiak összegyűltek Apia fővárosában az óratorony körül, hogy megünnepeljék a nemzetközi dátumvonal másik oldalára ugráló történelmi pillanatot.
Az óra délelőtt 12 órakor támadt, és a szamoaiak a szomszédaikkal együtt, a Tokelau-szigeten 2011. augusztus 31-ig, szombatra indultak el, teljes péntek átugrásával. A szigeteket az IDL nyugati oldalán tartották a keleti féltekén. Pontosabban, módosították az időzónájukat UTC-11-ről UTC + 13-ra.
A döntés gazdasági döntés volt. Noha Szamoa üzleti tevékenységeinek nagy részét az elmúlt században az Egyesült Államokkal folytatta, ez a kereskedelem jelentősen átalakult az ázsiai-csendes-óceáni térségbe, különösen Új-Zélandra és Ausztráliára.
Tehát, bár Szamoa földrajzilag közelebb állt a csendes-óceáni országokhoz, nagyon zavaró volt 23 órás különbség Szamoa és Új-Zéland között, és 21 órás különbség Szamoa és Ausztrália keleti partja között, állítja a EarthSky Communications. Tehát annak érdekében, hogy jobban összehangolhassák a munkaheteiket a fő kereskedelmi partnerekkel, a két szigeti ország úgy döntött, hogy ugrik az IDL felett.
A The Guardianban 2011. december 28-án közzétett cikkben a szamoa miniszterelnök, Tuilaepa Sailele Malielegaoi kifejezte a kellemetlenségeket az IDL korábbi helyzetével kapcsolatban:
"Új-Zélanddal és Ausztráliával üzletet folytatva veszítünk heti két munkanapon. Miközben itt van péntek, Új-Zélandon szombat van, és amikor vasárnap templomban vagyunk, már üzleti tevékenységet folytatnak Sydney-ben. és Brisbane. "
Ez az IDL-átmenet valami hazaváltó volt a szamánok számára. Több mint egy évszázaddal ezelőtt az ország az IDL nyugati oldalán volt, de 1892-ben úgy döntött, hogy átkerül a keleti oldalra, hogy közelebb álljon az Egyesült Államokhoz. Tehát 119 év alatt a szamoiak szemtanúi voltak a nap utolsó napnyugtainak, és utoljára csengenek az újévben - ma már az egyik elsők.
Sajnos mindig lesznek kellemetlenségek az ilyen közel az IDL közelében: Most 24 órás különbség van a Szamoa - a Szamoa szigeti lánc nyugati részén található - és az amerikai Szamoa között a keleti oldalon.
Tonga a kereskedelem és a kényelem kedvéért is inkább az UTC + 13-on (vagy UTC-11) volt. A Chatham-szigetek, Új-Zélandtól közel 500 mérföldre (800 km-re) keletre, az órákat UTC + 12,75-re állítja, így egy "árva" időzónát hoz létre az UTC ± 12-en belül. A frakcionált időzónákat a világ 16 helyszínén használják. Az országok egyszerűen csak azt választják, ami a legmegfelelőbb számukra.
Nézze meg az IDL munkáját
A fenti videóban tanulmányozza az első szüneteltetett keretet, mielőtt a „lejátszás” gombra kattint. Az IDL-t (fehér vonal) mutatja éjfélkor. A címkék kedvéért mondjuk, hogy a zöld ék szombat első óráját képviseli. A Föld kék része még pénteken van. A piros rész (amely később jelenik meg) vasárnap lesz.
Ez a zöld ék az első időzóna az IDL-től nyugatra. Nyugat az óramutató járásával megegyező irányban van, ahogy az az Északi-sark fölött néz. Megjegyzem, hogy ez a zöld időzóna:
- 15 fok széles, a Föld kerületének 1/24-ig terjed, és egy órás időtartamú;
- középpontjában a 180 fokos meridián van;
- a 172,5 fok hosszúságától a 187,5 fok hosszúságig terjed;
- egybeesik az IDL-rel keleti határának legnagyobb részén;
Az IDL pillanatában éjfélkor az egész időzóna regisztrálja egy új nap kezdetét. Egy adott időzónában az összes helynek azonos időben kell lennie. Van néhány kivétel: azok a nemzetek (és a nemzetek régiói), amelyek kimaradtak a DST-től, és azok, akik részleges időzónákat választottak. De ezt most figyelmen kívül hagyhatjuk.
Az animáció modelljét sok szempontból idealizálják. A legfontosabb, hogy az összes időzóna pontosan 15 fok széles és 24 egyenletesen elosztott hosszúságú meridián középpontjában legyen. Az IDL emellett pontosan követi a teljes UTC ± 12 időzóna keleti szélét. Ez nem egészen úgy van, ahogy a dolgok a valós világban vannak, de ez nagyban leegyszerűsíti a modellt.
Most nyugodtan nyomja meg a "játékot". Nézze meg, hogyan zsugorodik a kék péntek a zöld szombat növekedésével. Nézze meg, mi történik, amikor az IDL visszatér éjfélig, és elindul a következő nap és dátum. Látni fogja, hogy a piros vasárnap "kinyílik", és a zöld szombat helyébe a Föld forog. A csúszka segítségével menjen oda-vissza, és nézze meg, hogyan történik.
Az IDL kapcsán két dolgot kell észrevenni. Először, bármikor, két egymást követő nap és dátum van érvényben a Földön. Ezeket a napokat és a dátumokat elválasztja az IDL, amely az Északi-sarktól a Déli-sarkig tart (körülbelül) a 172,5 fokos meridián mentén.
Másodszor, e két napot és a dátumot az éjféli vonal is osztja, pontosan a Napkal szemben lévő meridián. Tehát valóban két "dátumvonal" van a Földön - az egyik a bolygóval (IDL) forog, a másik az éjfél meridiánján rögzítve marad. A mindkét "dátum sor" másik oldalán a nap és a dátum mindig eltérőek.
Greenwich, van egy problémánk ...
De várj. Úgy tűnik, hogy van kivétel ettől a szabálytól. Úgy tűnik, hogy az egész földgömb az azonos nap és dátum minden nap egy órán keresztül. Az akkor kezdődik, amikor az UTC-11 időzóna keleti széle éjfélkor eléri. Az akkor ér véget, amikor a következő időzóna, az IDL (UTC ± 12) keleti széle éjfélkor érkezik. Abban az időben egy új nap elkezdett lenyugodni.
Nézze meg újra az animációt, ha nem érte el. A videóban csak egy óra, vagy körülbelül egy másodpercig tart. Kétszer látni fogja, minden alkalommal, amikor az IDL közeledik éjfélhez.
De ahogy korábban kifejtettük, ez egy idealizált modell. Az IDL közelében sok időzónát „cseréltek fel” arra a pontra, ahol van soha ugyanazon a napon az egész világon. Valójában ez egy végtelen "pillanatra" szól, amikor az IDL éjfél eléri.
Van néhány kivétel ebben a forgatókönyvben. Például a Midway-szigetek UTC-11-ben vannak, a Marshall-szigetek pedig UTC-12-ben vannak. Nézze meg a terület időzónáinak részletes térképét. Ha a Világidő-kiszolgálón a Meeting Planner funkciót használja e két szigeten, láthatja, hogy valóban ugyanaz a nap és a dátum a nap utolsó órájában, ahogy az animációm is mutatja. Itt láthatja ezt az eredményt.
Vannak más kombinációk is, amelyek ugyanazt az eredményt nyújtják. A lényeg az, hogy az időzónák annyira elmozdulnak ebben a régióban, hogy sok „szabály” megsérül. Például: Az IDL átlépésével a nap és a dátum változik, de az idő nem változik. Kivételek vannak a „szabály” mindkét részén. Ezért van szükség időzóna térképekre és világidő-kiszolgálókra. Szerencsére a GPS alkalmazások ismerik az összes szabályt és kivételt, ezért tartsa okostelefonját a megfelelő időben, a napban és a dátumban, bárhová is utazik.
Ha az IDL-en állna, mindkét oldalon egy lábon, akkor mi lenne az a nap?
Trükk kérdés. Mivel "átlépte" az IDL-t, minden láb más-más napban lenne. Ha mindkét kezét őrizte, műszaki szempontból különböző napokra és dátumokra kell beállítani. A kérdés mi idő ezeket az órákat úgy kell beállítani, hogy nem olyan könnyű megválaszolni.
Attól függően, hogy hol áll az IDL-en, az idők bárhol eltérhetnek egy órától. A nyári időszámítás itt összezavarhatja a dolgokat, mivel egyes helyek ezt figyelik, mások pedig nem. És akkor ott van az a részleges időzóna-komplikáció.
De "megállni az IDL-t" nem könnyű. Hacsak nem az IDL-hez lehorgonyzott hajón tartózkodik, valójában nincs olyan hely, ahol a leírt módon "állhatnának", kivéve a pólusokat. Mivel a hosszúsági meridiánok a sarkoknál konvergálnak, tetszőlegesen rövid túra során lehetséges több időzónán átmenni. Egy kilométer távolságra az egyik időzóna csak 262 méter széles. Ha pontosan mindkét póluson lennél, akkor mind a 24 időzónában egy lábon állhatsz.
A dolgok sokkal egyszerűbbé válnak, ha csak néhány időzónát használnak a pólusok közelében. Néhány Antarktisz tudományos alapja Új-Zéland idejét használja (UTC ± 12), mivel ez népszerű belépési pont az Antarktiszra való utazáshoz. Mások az órákat UTC-re állították. A Nemzetközi Űrállomás űrhajósai ugyanazt csinálják. Az ISS elképesztő sebességgel, 4,7 mérföld / másodperc (7,7 km / s) halad. Ez 5,7-szer gyorsabb, mint a gyorshajtó golyó. Az ISS 90 percenként egy utat tesz a Föld körül. Tehát 24 órán belül az utasok 32 napos és dátumváltást tapasztalnak, és 16 napfelkeltét és 16 naplementét élvezik. Az egyszerűség kedvéért az órájukat UTC + 0-ra állítják.
Az idő csak eszköz
Az IDL megértése számtani gyakorlat, és talán némi geometria. Ez nem varázslat, nem fizika és alig csillagászat. Arról szól, hogy tetszőleges időszabványokat állítanak fel egy forgó bolygón. Az idő ebben az értelemben a modern technológiai társadalom újabb eszköze.
Végső történelmi megjegyzés: Magellan 1519-1522 közötti földgömbösítése során navigátora gondosan naplózta útjaik minden napjának átjárását. Amikor visszatértek a hazai kikötőbe, a nap és a dátum eltolódtak. Nem tartott sokáig kitalálni, hogyan történt ez a hiba.
Ha nyugatra halad (szemben a Föld forgási irányával), minden nap kissé hosszabb, mint 24 óra - azaz ha a "napot" két egymást követő "dél közötti időként mérjük". Utazásuk három éve alatt ezek a kis különbségek egész napra növekedtek. Ez közel három évszázaddal volt az IDL megalapítása előtt, de bebizonyította, hogy a globális utazás során szükség van a nap és a dátum módosítására.
A tudománynak köszönhetően ez most kiderült. A 21. században az emberek magától értetődőnek tekintik az IDL-t. A csendes-óceáni térség utazása rutin, és mindannyian tudjuk mit akkor történik, amikor átlépte az IDL-t. Most már tudod miért megtörténik.
Dan Heim harminc éve tanított fizikát és matematikát - több, ha számoljuk az iskolai tudományos klubot. 1999 óta szabadúszó író, oktatási számítógépes grafikákat és animációkat készít. Dan az Arizsi New Riverben, a Desert Foothills Csillagászati Klub elnöke. A heti, a Sky Lights blogja olyan témákat foglal magában, amelyek közé tartozik a csillagászat, a meteorológia és a földtudomány, és ösztönzik az olvasók kérdéseit.
