Linia internațională de date (IDL) este o linie imaginară și arbitrară pe suprafața Pământului care se întinde de la Polul Nord până la Polul Sud. Când traversați IDL, ziua și data se schimbă. Dacă o traversați călătorind spre vest, ziua merge înainte cu unul, iar data crește cu unul. Dacă o traversați călătorind spre est, apare opusul.
IDL nu este o chestiune de drept internațional, dar este unul dintre puținele standarde adoptate la nivel mondial. IDL este crucială pentru interconectarea globală, comunicarea instantanee, măsurarea timpului și bazele de date internaționale consistente. Este vorba mai ales despre comoditate, comerț și politică. IDL s-a întâmplat din aceleași motive ca și apariția internetului - funcționează și ușurează viața. Înainte de a discuta cum și de ce a apărut linia de date internaționale, ar trebui să examinăm mai întâi problema păstrării timpului.
"Știe cineva cu adevărat la ce oră este?"
În zilele dinainte de ceasurile mecanice, timpul a fost măsurat în mare parte folosind ceasuri de sol. Oamenii s-au bazat pe definiția că „amiaza” a fost când soarele a fost cel mai înalt pe cer, iar spre sud. O „zi” a fost pur și simplu intervalul de timp între două „noiembrie” consecutive. Majoritatea orașelor de pe planetă și-au setat ceasurile pe acel ciclu și toate au fost bune - cel puțin în orice oraș.
Problema a fost că fiecare oraș a experimentat amiaza la propriu (aparent) 12:00 p.m. În funcție de longitudine, orașele adiacente ar putea avea un timp de, să zicem, 11:45 a.m. sau 12:15 p.m. afișate pe rețelele de soare. În apropierea ecuatorului, călătorind spre vest cu aproximativ 1.000 de mile (1.600 de kilometri) întârzie sosirea prânzului cu o oră.
În secolul al XIX-lea, apariția căilor ferate transcontinentale continuă să complice probleme. În acel secol s-au observat, de asemenea, ceasuri mecanice precise devenind pe larg disponibile. Călătorii s-au trezit să își reseteze ceasurile cu câteva minute la fiecare stație spre est sau spre vest. Acest lucru a fost incomod în cel mai bun caz.
Tot în acel secol, apariția telegrafiei a creat probleme de menținere a timpului pentru entitățile comerciale și militare - primii adoptori. Telegraful, inventat în 1832 de Pavel Schilling, a fost primul adevărat sistem de „mesagerie instant” (IM). A permis comunicarea pe distanțe mari folosind electricitate, care se mișcă (aproape) la viteza luminii.
Telefonul, patentat în 1876 de Alexander Graham Bell, a fost al doilea astfel de sistem de IM. Și, bineînțeles, pentru a utiliza în mod eficient oricare sistem, este util să cunoaștem orele de ceas atât la locațiile expeditorului, cât și la receptor.
Latitudine și longitudine
Înainte de a explica modul în care zonele orare au rezolvat aceste probleme de ceas, să facem o trecere în revistă rapidă a latitudinii și longitudinii. În jurul anului 150 î.C., Hipparchus of Nicea, matematician și astronom grec, a propus o grilă globală de linii de longitudine și latitudine pentru a măsura poziția. A fost un sistem de coordonate pentru localizarea punctelor pe suprafața unei sfere. Axa verticală a măsurat „latitudinea”, iar axa orizontală „longitudine”. Deși preexistentă, ideea lui a rămas mai mult de un mileniu.
În epoca descoperirii, începând cu secolul al XV-lea, cartografii au văzut necesitatea măsurării standardizate a latitudinii și longitudinilor. Dacă intenția dvs. este să faceți o hartă sau să revendicați o locație geografică, trebuie să descrieți fără echivoc poziția acesteia. Marea Britanie „a condus valurile” la acea vreme și a preluat conducerea timpurie în acest demers.
Portugalia și Spania, celelalte națiuni mari care foloseau propriile sisteme, însă în cele din urmă au amânat Anglia. Latitudinea a fost mai puțin o problemă decât longitudinea, deoarece nu a existat nicio dispută cu privire la locul în care au fost localizați poli (latitudine 90 grade nord și 90 grade sud) și ecuator (0 grade latitudine). Cu toate acestea, selecția unui punct de plecare pentru măsurarea longitudinii (meridianul de 0 grade) a fost arbitrară. S-a bazat mai mult pe mândria și comoditatea națională.
În 1851, Anglia a desemnat Prime Meridianul (0 grade longitudine) drept meridianul care trece prin Observatorul Greenwich. Ele erau națiunile dominante din acea epocă, aveau colonii pe tot globul, foloseau ceasuri mecanice de ultimă generație și erau calificate științific pentru a stabili un standard. Ați auzit zicala „Soarele nu apune niciodată pe Imperiul Britanic”. Asta a fost adevărat. Anglia avea colonii pe tot globul, așa că era întotdeauna „zi” undeva în Imperiul Britanic. Marea Britanie a avut stăpânire.
Fusuri orare
În ultima parte a secolului al XIX-lea, oamenii de știință, căile ferate și alte industrii emergente au simțit nevoia unui standard global de timp. Primul astfel de sistem, folosind 24 de zone orare standard, a fost propus de Sir Sandford Fleming în 1876. Sandford a fost un inginer scoțian, care a ajutat la proiectarea rețelei feroviare canadiene. Sistemul său nu a fost sancționat oficial de nicio entitate globală, dar până în 1900 a creat adoptarea sistemului de fus orar utilizat în prezent. Națiune după națiune, lumea a cumpărat în ideea lui Fleming.
În fiecare fus orar, toate ceasurile ar fi setate la un timp mediu care ar fi cel mai bine reprezentat unde a fost situată soarele pe cer. Acest timp este numit timpul solar însemnat. Prin comparare, măsurătorile timpul solar aparent, numit uneori timpul solar adevărat.
Procesul de fus orar a început în 1883 pentru Statele Unite, când națiunea a fost împărțită în patru zone orare standard. Fiecare zonă era centrată pe un meridian de longitudine:
- Ora standardă de est (EST) la 75 de grade W (la vest de Prime Meridian)
- Ora standard standard (CST) la 90 de grade W
- Time Standard Mountain (MST) la 105 grade W
- Ora standardă a Pacificului (PST) la 120 de grade W
Regatul Unit a început deja un proces similar, iar restul lumii a urmat curând. Până în 1900, sistemul global de zone orare pe care îl folosim astăzi era destul de bine stabilit. Creșterea conectivității globale a necesitat un sistem universal de măsurare a timpului, iar zonele orare standard au fost răspunsul.
Majoritatea zonelor orare nu respectă precis meridianele longitudinale. Aceștia fac zig-zag și necesită pentru a menține insulele, țările mai mici și zonele metropolitane mari în același timp de ceas - o concesie evidentă pentru comoditate.
Zonele orare standard au 15 grade lățime, deoarece 360 de grade împărțite la 24 de ore sunt egale cu 15 grade pe oră. Acestea sunt numerotate în funcție de oră pornind de la Prime Meridian (longitudine 0degrees), care trece prin Greenwich, Anglia. Ceasul de la Greenwich arată ceea ce se numește Greenwich Mean Time (GMT). Sistemul de numerotare face ușor să găsești ora în alte zone.
De exemplu, California, opt zone orare la vest de Greenwich, se află într-o zonă numită Pacific Standard Time (PST). Acea zonă este, de asemenea, etichetată „GMT-8” sau GMT + 16. ”Deci, dacă ora în Greenwich este ora 12:00, ora din California este 4:00 a.m. (12:00 - 8 ore).
GMT vs. UTC
Din 1972, GMT a fost în mare parte înlocuit de UTC (Universal Coordinated Time). Când ceasurile atomice au fost inventate în anii '50, a devenit posibilă măsurarea timpului cu o precizie mai bună decât cea oferită de Pământul rotativ.
GMT a fost un sistem „timp mediu” bazat pe observații telescopice de la Greenwich Observatory. UTC, în timp ce este sincronizat cu GMT, ține cont de ușoare variații ale vitezei de rotație a Pământului. Din când în când se adaugă (sau scade) din ceasul lumii un „salt secundar” - aceasta este o corecție între GMT și UTC. Perioada de rotație a Pământului poate varia de la exact 24 de ore cu o fracțiune de secundă în orice mod, în funcție de perturbațiile geologice.
De exemplu, pe măsură ce ghețarii se topesc, există un transfer de masă de la latitudini mai mari către ecuator. Ca și în cazul unui patinator care își încetinește viteza de centrifugare, întinzând un braț sau un picior, legea conservării momentului unghiular necesită o reducere a vitezei de centrifugare pentru a compensa această redistribuire a masei. Oamenii de știință estimează un cutremur cu magnitudinea de 9,0 din Japonia, în 2011, a îndepărtat suficientă masă departe de ecuator pentru a scurta ziua cu 1,8 microsecunde (0,0000018 s).
Astronomii trebuie să ia în considerare, de asemenea, diferența dintre timpul aparent și timpul mediu. Această diferență va depinde de cât de mult este situat estul sau vestul într-un fus orar și, de asemenea, de ecuația timpului, care depinde de dată. Și atunci există acea corecție confuză, numită Ora de vară a luminii (DST). Dar, din nou, pentru a înțelege IDL, putem ignora aceste complicații.
Ce este IDL?
Știm cu toții că ziua și data se schimbă la miezul nopții, indiferent de locația dvs. pe planetă. Dar pentru a utiliza un sistem de fus orar global cu un IDL, ziua și data trebuie să fie separate la Două locații - nu puteți împărți un cerc în două părți cu o singură „tăietură”. Soluția a fost furnizată în 1884 de Conferința Internațională Meridiană (IMC), organizată la Washington, D.C., la care au participat reprezentanți ai 26 de națiuni.
IMC a selectat meridianul de 180 de grade ca celălalt „tăiat”, nu pentru că era direct opus Meridianului Prime (orice meridian ar fi putut fi acel alt „tăiat”). Meridianul de 180 de grade a fost ales pentru că circulă în mare parte prin oceanul deschis în Pacificul central, făcând zgomote și zâmbind pentru a ține națiunile apropiate în ziua și data lor. Deci, alegerea a 180 de grade a fost arbitrară, dar a stabilit IDL în uz astăzi.
Deși IDL începe în mijlocul fusului orar UTC ± 12 la ambii poli - exact la 180 de grade longitudine - pentru cea mai mare parte a lungimii sale, se deplasează spre est și coincide cu marginea estică a fusului orar, care, de asemenea, a zig-z și zaguri. Concluzia este că această cazare păstrează națiunile insulare ale Oceanului fiecare pe propriul ceas și calendar. Există însă și excepții.
Insulele care au sărit peste o zi
Chiar înainte de miezul nopții de 29 decembrie 2011, samoienii s-au adunat în jurul turnului ceasului din capitala Apia pentru a sărbători momentul istoric al saltului în cealaltă parte a liniei de date internaționale.
În timp ce ceasul a bătut ora 12:00, oamenii din Samoa, împreună cu vecinii lor de pe insula Tokelau, au sărit înainte sâmbătă, 31 decembrie 2011 - sărind vineri în întregime. Insulele erau acum considerate a fi pe partea de vest a IDL în emisfera estică. Mai exact, și-au schimbat fusul orar de la UTC-11 la UTC + 13.
Decizia a fost una economică. Deși Samoa și-a desfășurat o mare parte din activitățile sale cu Statele Unite în secolul precedent, această tranzacție s-a schimbat semnificativ către Regiunea Asia-Pacific, în special Noua Zeelandă și Australia.
Deci, deși Samoa era mai aproape geografic de țările Pacificului, a existat o diferență foarte deranjantă de 23 de ore între Samoa și Noua Zeelandă și o diferență de 21 de ore între Samoa și coasta de est a Australiei, potrivit EarthSky Communications. Așadar, în efortul de a-și sincroniza mai bine săptămânile de lucru cu principalii lor parteneri comerciali, cele două țări insulare au decis să treacă peste IDL.
Într-un articol publicat pe 28 decembrie 2011 în The Guardian, prim-ministrul Samoa, Tuilaepa Sailele Malielegaoi a exprimat inconvenientul cu situația anterioară a IDL:
"În a face afaceri cu Noua Zeelandă și Australia, pierdem două zile lucrătoare pe săptămână. În timp ce este vineri aici, este sâmbătă în Noua Zeelandă și când duminică suntem la biserică, ei deja desfășoară afaceri în Sydney. și Brisbane ".
Această tranziție IDL a fost ceva de întoarcere pentru samoani. În urmă cu mai bine de un secol, țara se afla în partea de vest a IDL, dar a decis în 1892 să se mute în partea de est pentru a fi mai aproape de vremea S.U.A. Așa că, timp de 119 ani, samoienii au fost martorii ultimului apus al zilei și au fost ultimii care au sunat în Anul Nou - acum sunt unul dintre primii.
Din păcate, vor exista întotdeauna unele inconveniente care trăiesc atât de aproape de IDL: Acum există o diferență de 24 de ore între Samoa - situată în partea de vest a lanțului insular Samoa - și Samoa americană în partea de est.
De asemenea, Tonga a preferat să fie la UTC + 13 (sau UTC-11) din motive de comerț și comoditate. Insulele Chatham, aflate la aproape 500 de mile (800 km) la est de Noua Zeelandă, fixează ceasuri la UTC + 12.75, creând un fus orar "orfan" în interiorul UTC ± 12. Zonele orare fracționale sunt utilizate în 16 locații de pe glob. Țările aleg pur și simplu ceea ce funcționează cel mai bine pentru ele.
Urmăriți lucrările IDL
În videoclipul de mai sus, studiați primul cadru întrerupt înainte de a atinge „redarea”. Afișează IDL (linia albă) în punctul de la miezul nopții. De dragul etichetelor, să zicem că panza verde reprezintă prima oră de sâmbătă. Partea albastră a Pământului este încă vineri. Partea roșie (care va apărea mai târziu) va fi duminică.
Această pană verde este prima zonă orară la vest de IDL. Vestul este în sensul acelor de ceasornic, așa cum se vede în această vedere de deasupra Polului Nord. De remarcat, acest fus orar verde:
- are 15 grade lățime, acoperă 1/24 din circumferința Pământului și o oră de timp;
- este centrat pe meridianul de 180 de grade;
- se extinde de la longitudine 172,5 grade la longitudine 187,5 grade;
- coincide cu IDL de-a lungul celei mai multe granițe estice;
Momentul în care IDL trece la miezul nopții, acel întreg fus orar înregistrează începutul unei noi zile. Toate locațiile dintr-un anumit fus orar trebuie să fie la aceeași oră de ceas. Există câteva excepții: națiunile (și regiunile din interiorul națiunilor) care au renunțat la DST și cele care au ales să folosească zone orare fracționate. Dar putem ignora asta deocamdată.
Modelul din această animație este idealizat în multe feluri. Cel mai important, toate zonele orare sunt exact 15 grade și sunt centrate pe 24 de meridiane distanțate uniform. De asemenea, IDL urmărește exact marginea estică a întregului fus orar UTC ± 12. Nu este chiar așa cum stau lucrurile în lumea reală, dar îmi simplifică foarte mult modelul.
Acum, simți-te liber să lovești „joacă”. Urmăriți cum vineri albastre se micșorează pe măsură ce crește sâmbătă verde. Urmăriți ce se întâmplă când IDL revine la miezul nopții și ziua următoare și data începe. Vei vedea duminica roșie „dezvăluie” și înlocuind sâmbătă verde în timp ce Pământul se rotește. Utilizați glisorul pentru a merge înainte și înapoi și a privi cum se întâmplă asta.
Există două lucruri de remarcat despre IDL. În primul rând, în orice moment al timpului, există două zile secvențiale și date în vigoare pe Pământ. Aceste zile și date sunt separate de IDL, care se întinde de la Polul Nord la Polul Sud (aproximativ) de-a lungul meridianului de longitudine de 172,5 grade.
În al doilea rând, acele două zile și date sunt, de asemenea, împărțite de linia de miezul nopții, meridianul exact vizavi de soare. Deci, pe Pământ există cu adevărat două „linii de dată” - una se rotește cu planeta (IDL), iar cealaltă rămâne fixată la meridianul de la miezul nopții. Pe părțile opuse ale ambelor „linii de date”, ziua și data sunt întotdeauna diferite.
Greenwich, avem o problemă ...
Dar asteapta. Se pare că există o excepție de la această regulă. Întregul glob pare să fie pe la fel ziua și data timp de o oră în fiecare zi. Începe când marginea estică a fusului orar UTC-11 atinge miezul nopții. Se încheie când marginea estică a următoarei fusuri orare, IDL (UTC ± 12), atinge miezul nopții. În acel moment, o nouă zi începe să se dezvăluie.
Urmăriți din nou animația dacă nu ați surprins asta. Durează doar o oră sau aproximativ o secundă în videoclip. O veți vedea de două ori, de fiecare dată când IDL se apropie de miezul nopții.
Dar, așa cum am explicat anterior, acesta este un model idealizat. Multe zone de timp din apropierea IDL au fost „gerrymandered” până la punctul în care este nu în aceeași zi în toată lumea. Într-adevăr, este pentru un „instant” infinitesimal - când IDL atinge miezul nopții.
Există câteva excepții de la acel scenariu. De exemplu, Insulele Midway sunt în UTC-11, iar Insulele Marshall sunt în UTC ± 12. Consultați această hartă detaliată a zonelor orare din acea zonă. Dacă utilizați funcția Planificator de întâlniri de pe World Time Server pentru cele două insule, veți vedea că într-adevăr au aceeași zi și aceeași dată pentru ultima oră a zilei, așa cum arată animația mea. Puteți vedea rezultatul aici.
Există și alte combinații care oferă același rezultat. Concluzia este că zonele orare sunt atât de răsucite în această regiune, încât multe „reguli” sunt încălcate. De exemplu: Trecerea IDL schimbă ziua și data, dar nu ora. Excepție există pentru ambele părți ale acelei „reguli”. De aceea, avem nevoie de hărți de fus orar și servere de timp mondiale. Din fericire, aplicațiile GPS cunosc toate regulile și excepțiile, așa că mențineți-vă telefonul inteligent la ora, ziua și data potrivită oriunde călătoriți.
Dacă ai sta pe IDL cu un picior pe fiecare parte, în ce zi ar fi?
Intrebare capcana. De când ați „traversat” IDL, fiecare picior ar fi într-o zi diferită. Dacă purtați un ceas pe ambele mâini, din punct de vedere tehnic, acestea trebuie setate la zile și date diferite. Întrebarea ce timp acele ceasuri ar trebui să fie setate la fel de ușor de răspuns.
În funcție de locul în care se află IDL, timpii ar putea fi oriunde de la o oră diferită la o oră diferită. Iată că ora de vară poate încurca lucrurile, deoarece unele locații îl observă, iar altele nu. Și atunci există această complicație fracțională a fusului orar.
Dar „să astrudiți IDL” nu este ușor. Cu excepția cazului în care vă aflați pe o barcă ancorată la IDL, nu există niciun loc în care să puteți „sta” în modul descris decât în apropierea stâlpilor. Întrucât meridianele longitudinale converg la poli, este posibil să parcurgeți mai multe zone orare pe o excursie scurtă arbitrar. La un kilometru de la fiecare stâlp, zonele orale au doar 262 metri lățime Dacă ai fi exact pe fiecare stâlp, ai putea sta cu un picior în toate cele 24 de zone de timp.
Lucrurile se simplifică folosind doar câteva zone orare în apropiere de stâlpi. Unele baze științifice din Antarctica folosesc timpul Noii Zeelande (UTC ± 12), deoarece acesta este un punct de îmbarcare popular pentru călătorii în Antarctica. Alții își pun ceasurile la UTC. Astronauții de la Stația Spațială Internațională fac același lucru. ISS se deplasează cu o viteză uluitoare de 4,7 mile pe secundă (7,7 km / s). Adică de 5,7 ori mai rapid decât un glonț în viteză. ISS face o călătorie în jurul Pământului la fiecare 90 de minute. Astfel, în 24 de ore, ocupanții experimentează 32 de alternanțe de zile și date și se bucură de 16 răsărituri și 16 apusuri de soare. Pentru a menține lucrurile simple, ceasurile lor sunt setate pe UTC + 0.
Timpul este doar un instrument
Înțelegerea IDL este un exercițiu în aritmetică și poate oarecare geometrie. Nu este magie, nu este fizică și abia astronomie. Totul este să stabilești standarde de timp arbitrare pe o planetă rotativă. Timpul, în acest sens, este doar un alt instrument al unei societăți tehnologice moderne.
O singură notă istorică finală: în timpul circumnavigării globului din 1519-1522 a lui Magellan, navigatorul său a înregistrat cu sârguință trecerea fiecărei zile a călătoriei lor. Când s-au întors în portul de acasă, ziua și data erau oprite câte unul. Nu a durat mult să-mi dau seama cum s-a întâmplat acea eroare.
Când călătoriți spre vest (în sensul în care se rotește Pământul), fiecare zi va fi puțin mai lungă de 24 de ore - adică dacă vă măsurați „ziua” ca timpul dintre două „noaptea” succesive. De-a lungul celor trei ani de călătorie, acele mici diferențe s-au adăugat la o zi întreagă. Aceasta a fost cu aproape trei secole până la înființarea IDL, dar a demonstrat necesitatea ajustărilor de zi și de date în timpul călătoriilor globale.
Mulțumită științei, asta se vede acum. În secolul 21, oamenii iau IDL-ul de la sine. Călătoria trans-Pacific este de rutină și știm cu toții ce se întâmplă când traversați IDL. Acum știți De ce s-a întâmplat.
Dan Heim a predat fizică și matematică timp de 30 de ani - mai mult dacă vă numărați clubul de științe din clasa de învățământ. Din 1999, este scriitor independent și creează grafică educațională și animații computerizate. Dan este președintele Clubului de astronomie al Desert Foothills din New River, Ariz. Blogul său săptămânal Sky Lights acoperă subiecte precum astronomie, meteorologie și știința pământului, iar întrebările cititorilor sunt încurajate.
