Mezinárodní datová čára (IDL) je imaginární - a libovolná - čára na zemském povrchu, která vede od severního pólu k jižnímu pólu. Když překročíte IDL, změní se den a datum. Pokud ji překročíte při cestě na západ, den jde o jeden den a datum se zvyšuje o jeden. Pokud ji překročíte při cestě na východ, nastane opak.
IDL není záležitostí mezinárodního práva, ale je to jeden z mála standardů přijatých po celém světě. IDL je zásadní pro globální propojení, okamžitou komunikaci, měření času a konzistentní mezinárodní databáze. Jde hlavně o pohodlí, obchod a politiku. IDL se stalo ze stejných důvodů jako vznik internetu - funguje to a život je o něco jednodušší. Než budeme diskutovat o tom, jak a proč vznikla mezinárodní datová řada, měli bychom nejprve přezkoumat otázku dodržení času.
"Ví někdo opravdu, kolik je hodin?"
Zpět ve dnech před mechanickými hodinami byl čas měřen většinou pomocí slunečních hodin. Lidé se spoléhali na definici, že „poledne“ bylo, když bylo slunce na obloze nejvyšší a na jih. Jeden „den“ byl jednoduše doba mezi dvěma po sobě následujícími „poledne“. Většina měst na planetě nastavila své hodiny do tohoto cyklu a vše bylo v pořádku - alespoň v každém konkrétním městě.
Problém byl v tom, že každé město zažilo poledne samo (zjevné) 12:00 hodin. V závislosti na zeměpisné délce by sousední města mohla mít čas, řekněme, 11:45 hodin nebo 12:15 hodin. zobrazené na jejich sluneční hodiny. Cestování na západ asi o 1 600 kilometrů poblíž rovníku zpozdilo příjezd poledne o jednu hodinu.
V 19. století se objevování transkontinentálních železnic ještě více komplikovalo. V tomto století se také staly široce dostupné přesné mechanické hodinky. Cestovatelé zjistili, že své hodinky nastavují několik minut na každé stanici na východ nebo na západ. To bylo v nejlepším případě nepohodlné.
Také v tom století, vznik telegrafie vytvořil problémy s udržováním času pro komerční a vojenské subjekty - první adoptory. Telegraf, vynalezený v roce 1832 Pavlem Schillingem, byl prvním skutečným systémem "instant messaging" (IM). Umožňovala komunikaci na velké vzdálenosti pomocí elektřiny, která se pohybuje (téměř) rychlostí světla.
Telefon, patentovaný v roce 1876 Alexander Graham Bell, byl druhým takovým systémem IM. A samozřejmě, pro efektivní využití obou systémů je užitečné znát časy hodin v místech odesílatele i příjemce.
Zeměpisná šířka a zeměpisná délka
Než vysvětlíme, jak časová pásma vyřešila tyto problémy s hodinami, podívejme se na rychlou kontrolu zeměpisné šířky a délky. Okolo 150 ° C., Hipparchus z Nicea, řecký matematik a astronom, navrhl globální mřížku podélných a zeměpisných šířek k měření polohy. Byl to souřadnicový systém pro lokalizaci bodů na povrchu koule. Svislá osa měří „zeměpisná šířka“ a vodorovná osa „zeměpisná délka“. Ačkoli byl předsevzetí, jeho myšlenka trvala déle než tisíciletí.
Během věku objevu, počínaje 15. stoletím, kartografové viděli potřebu standardizovaného měření zeměpisné šířky a délky. Pokud máte v úmyslu mapovat nebo si nárokovat geografickou polohu, musíte jednoznačně popsat její polohu. Británie v té době „vládla vlnám“ a v tomto úsilí se ujala raného vedení.
Portugalsko a Španělsko, další hlavní námořní národy, používaly své vlastní systémy, ale nakonec se odložily do Anglie. Zeměpisná šířka byla menší záležitost než zeměpisná délka, protože nedošlo ke sporu o tom, kde byly umístěny póly (zeměpisná šířka 90 stupňů na sever a 90 stupňů na jih) a rovník (zeměpisná šířka 0 stupňů). Výběr výchozího bodu pro měření délky (0 ° poledník) byl však libovolný. Bylo to více založeno na národní hrdosti a pohodlí.
V 1851, Anglie určila Prime poledník (0 stupňů délky) jako poledník běh přes Greenwich observatoř. Byli dominantním námořním národem v té době, měli kolonie po celém světě, používali nejmodernější mechanické hodiny a byli vědecky kvalifikovaní, aby stanovili standard. Slyšeli jste přísloví „Slunce nikdy nezapadá do Britské říše.“ To byla kdysi pravda. Anglie měla kolonie po celém světě, takže vždycky byla „denní“ někde v Britské říši. Británie měla vliv.
Časová pásma
V druhé polovině 19. století pociťovali vědci, železnice a další rozvíjející se průmyslová odvětví potřebu globálního standardu času. První takový systém využívající 24 standardních časových pásem navrhl Sir Sandford Fleming v roce 1876. Sandford byl skotský inženýr, který pomáhal navrhovat kanadskou železniční síť. Jeho systém nebyl oficiálně schválen žádnou globální entitou, ale do roku 1900 vytvořil přijetí systému časových pásem, který se dnes používá. Svět národem, svět koupil Flemingovu myšlenku.
V každém časovém pásmu by všechny hodiny byly nastaveny na průměrnou dobu, která nejlépe reprezentovala místo, kde bylo slunce na obloze. Tato doba se nazývá střední sluneční čas. Sluneční hodiny, ve srovnání, opatření zdánlivý sluneční čas, někdy volal skutečný sluneční čas.
Proces časového pásma začal v roce 1883 pro Spojené státy, kdy byl národ rozdělen do čtyř standardních časových pásem. Každá zóna byla zaměřena na poledník délky:
- Východní standardní čas (EST) při 75 ° W (západně od hlavního poledníku)
- Centrální standardní čas (CST) při 90 stupních W
- Horský standardní čas (MST) při 105 stupních W
- Tichomořský standardní čas (PST) při 120 ° W
Spojené království již zahájilo podobný proces a zbytek světa ho brzy následoval. Do roku 1900 byl globální systém časových pásem, který dnes používáme, docela dobře zaveden. Zvyšující se globální konektivita vyžadovala nějaký univerzální systém měření času a odpovědí byly standardní časové zóny.
Většina časových pásem přesně nesleduje poledníky délky. Zig a Zag podle potřeby udržují ostrovy, menší země a velké metropolitní oblasti ve stejnou dobu - zjevný ústupek pro pohodlí.
Standardní časové zóny jsou 15 stupňů široké, protože 360 stupňů děleno 24 hodinami se rovná 15 stupňům za hodinu. Počítají se od hodiny od poledníku Prime Meridian (zeměpisná délka 0 °), který protéká anglickým Greenwichem. Greenwichské hodiny ukazují, co se nazývá Greenwichský střední čas (GMT). Systém číslování usnadňuje nalezení času v jiných zónách.
Například Kalifornie, osm časových pásem západně od Greenwich, je v zóně nazvané Pacific Standard Time (PST). Tato zóna je označena také jako „GMT-8“ nebo GMT + 16. “Takže pokud je čas v Greenwichi 12:00 hodin, pak v Kalifornii je čas 4:00 (12:00 - 8 hodin).
GMT vs. UTC
Od roku 1972 byl GMT z velké části nahrazen UTC (Universal Coordinated Time). Když byly v 50. letech vynalezeny atomové hodiny, bylo možné měřit čas s přesností lepší, než jakou poskytuje rotující Země.
GMT byl systém "průměrného času" založený na teleskopických pozorováních z Greenwichské observatoře. UTC, zatímco je synchronizován s GMT, bere v úvahu malé odchylky v rychlosti rotace Země. Jednou za čas je do světových hodin přidána „přestupná sekunda“ - to je korekce mezi GMT a UTC. Období rotace Země se může lišit od přesně 24 hodin zlomkem sekundy v obou směrech, v závislosti na geologických poruchách.
Například, jak se tají ledovce, dochází k přenosu hmoty z vyšších zeměpisných šířek směrem k rovníku. Stejně jako u krasobruslaře, který zpomaluje svou rychlost rotace prodloužením paže nebo nohy, zákon zachování úhlové hybnosti vyžaduje snížení rychlosti rotace, aby se kompenzovalo toto přerozdělení hmoty. Vědci odhadují, že v roce 2011 se v Japonsku zemětřesení o velikosti 9,0 posunulo dost hmoty od rovníku, aby se den zkrátil o 1,8 mikrosekundy (0,0000018 s).
Astronomové musí také zvážit rozdíl mezi zjevným a průměrným časem. Tento rozdíl bude záviset na tom, jak daleko na východ nebo na západ se nachází v časové zóně, a také na rovnici času, která závisí na datu. A pak je tu ta matoucí korekce nazvaná Daylight Saving Time (DST). Ale znovu, abychom pochopili IDL, můžeme tyto komplikace ignorovat.
Co je to IDL?
Všichni víme, že den a datum se mění o půlnoci, bez ohledu na vaši polohu na planetě. Abychom však mohli používat systém globálního časového pásma s IDL, musí být den a datum odděleny dva umístění - nemůžete rozdělit kruh na dvě části jediným „řezem“. Řešení poskytlo v roce 1884 Mezinárodní meridiánská konference (IMC), která se konala ve Washingtonu, D.C., a zúčastnili se jí zástupci 26 národů.
IMC vybral 180 stupňový poledník jako druhý „střih“, ne proto, že by byl přímo naproti poledníku Prime (jakýkoli poledník mohl být tím druhým „střihem“). 180 stupňový poledník byl vybrán proto, že vede většinou otevřeným oceánem ve středním Pacifiku, cvokuje a zagguje, aby udržel okolní národy v den a datum. Volba 180 stupňů byla libovolná, ale zavedla IDL, které se dnes používá.
Přestože IDL začíná uprostřed svého časového pásma UTC ± 12 na obou pólech - přesně na 180 ° délky - po většinu své délky, posouvá se na východ a shoduje se s východním okrajem svého časového pásma, které také ziguje a zagy. Pointa je, že toto ubytování udržuje ostrovní národy Oceánie každý na jejich vlastní hodiny a kalendář. Ale existují výjimky.
Ostrovy, které přeskočily den
Těsně před půlnocí 29. prosince 2011 se Samoans shromáždili kolem věže s hodinami v hlavním městě Apia, aby oslavili historický okamžik poskakování na druhou stranu mezinárodní datové linie.
Když hodiny udeřily 12:00 ráno, lidé Samoa spolu se svými sousedy na ostrově Tokelau skočili dopředu do soboty 31. prosince 2011 - přeskočili úplně pátek. Ostrovy byly nyní považovány za západní stranu IDL na východní polokouli. Konkrétně změnili své časové pásmo z UTC-11 na UTC + 13.
Rozhodnutí bylo ekonomické. Ačkoli Samoa v předchozím století podnikala hodně se Spojenými státy, toto obchodování se výrazně posunulo do asijsko-tichomořského regionu, zejména na Nový Zéland a Austrálii.
Takže i když byla Samoa geograficky blíže k tichomořským zemím, podle EarthSky Communications byl mezi Samoa a Novým Zélandem velmi obtěžující 23hodinový rozdíl a mezi Samoa a východním pobřežím Austrálie 21 hodin. Ve snaze lépe synchronizovat pracovní týdny s hlavními obchodními partnery se tedy obě země ostrovních zemí rozhodly přejít na IDL.
V článku zveřejněném 28. prosince 2011 v The Guardian, Samoa premiér, Tuilaepa Sailele Malielegaoi vyjádřil nepříjemnosti s předchozí situací IDL:
"Při obchodování s Novým Zélandem a Austrálií ztrácíme dva pracovní dny v týdnu. Zatímco je tady pátek, je sobota na Novém Zélandu a když jsme v neděli v kostele, už podnikají v Sydney a Brisbane. “
Tento přechod IDL byl pro Samoany něco jako návrat domů. Před více než stoletím byla země na západní straně IDL, ale v roce 1892 se rozhodla přejít na východní stranu, aby byla blíže americkému času. Takže 119 let byl Samoans svědkem posledního západu slunce dne a jako poslední zazvonil v novém roce - nyní jsou jedním z prvních.
Bohužel, vždy bude existovat nepříjemnost, která bude tak blízko k IDL: Nyní existuje 24hodinový rozdíl mezi Samoa - umístěnou na západní straně ostrovního řetězce Samoa - a americkou Samoa na východní straně.
Tonga také upřednostňovala být na UTC + 13 (nebo UTC-11) z obchodních a pohodlných důvodů. Chathamské ostrovy, téměř 500 km (800 km) východně od Nového Zélandu, nastavují hodiny na UTC + 12,75 a vytvářejí „osiřelé“ časové pásmo uvnitř UTC ± 12. Frakční časová pásma se používají na 16 místech po celém světě. Země si jednoduše vyberou, co je pro ně nejlepší.
Sledujte práci IDL
Ve výše uvedeném videu si prostudujte ten první pozastavený snímek předtím, než stisknete tlačítko „přehrát“. Zobrazuje IDL (bílá čára) o půlnoci. Řekněme, že zelený klín představuje první sobotní hodinu. Modrá část Země je stále v pátek. Červená část (která se objeví později) bude neděle.
Tento zelený klín je první časové pásmo západně od IDL. Západ je ve směru hodinových ručiček, jak je vidět v tomto pohledu shora nad severním pólem. Toto zelené časové pásmo:
- je 15 stupňů široký, překlenuje 1/24 obvodu Země a jednu hodinu času;
- je zaměřen na 180 ° poledník;
- sahá od délky 172,5 stupně po 187,5 stupně;
- shoduje se s IDL podél většiny jeho východní hranice;
V okamžiku, kdy IDL uplyne o půlnoci, celé časové pásmo zaregistruje začátek nového dne. Všechna místa v daném časovém pásmu musí být ve stejném čase. Existují některé výjimky: národy (a regiony v rámci národů), které se rozhodly pro DST, a ty, které se rozhodly používat zlomková časová pásma. Ale to můžeme prozatím ignorovat.
Model v této animaci je idealizován mnoha způsoby. A co je nejdůležitější, všechny časové zóny jsou přesně 15 stupňů široké a soustředěné na 24 rovnoměrně rozložených poledníků délky. IDL také přesně sleduje východní okraj celého časového pásma UTC ± 12. Není to tak, jak se věci ve skutečném světě dělají, ale velmi to zjednodušuje můj model.
Nyní můžete bez obav zasáhnout „hrát“. Sledujte, jak se modrý pátek zmenšuje, jak roste zelená sobota. Sledujte, co se stane, když se IDL vrátí do půlnoci a začne následující den a datum. Uvidíte červenou neděli „odmotávání“ a nahrazení zelené soboty, jak se Země otáčí. Pomocí posuvníku se můžete pohybovat tam a zpět a sledovat, jak k tomu dochází.
O IDL si musíte všimnout dvou věcí. Zaprvé, v kterémkoli okamžiku jsou na Zemi dva po sobě jdoucí dny a data. Tyto dny a data jsou odděleny IDL, které vede od severního pólu k jižnímu pólu (přibližně) podél poledníku 172,5 stupně délky.
Za druhé, tyto dva dny a data jsou také rozděleny o půlnoční linii, poledník přesně naproti Slunci. Takže na Zemi jsou opravdu dvě „datové řádky“ - jedna se otáčí s planetou (IDL) a druhá zůstává na půlnoci poledníku. Na opačných stranách obou „datových řádků“ se den a datum vždy liší.
Greenwichi, máme problém…
Ale počkej. Zdá se, že z tohoto pravidla existuje výjimka. Zdá se, že na celém světě je stejný den a datum po dobu jedné hodiny každý den. Začíná, když východní okraj časového pásma UTC-11 zasáhne půlnoci. Končí, když východní okraj dalšího časového pásma, IDL (UTC ± 12), zasáhne půlnoc. V tu dobu se začíná odvíjet nový den.
Sledujte animaci znovu, pokud jste to nezachytili. Ve videu to trvá pouze jednu hodinu nebo asi sekundu. Uvidíte to dvakrát, pokaždé, když se IDL přiblíží o půlnoci.
Jak je však vysvětleno výše, jedná se o idealizovaný model. Mnoho časových pásem v blízkosti IDL bylo „gerrymandered“ do bodu, kde je nikdy stejný den po celém světě. Po pravdě řečeno, je to pro nekonečně „okamžité“ - když IDL zasáhne půlnoc.
Z tohoto scénáře existují výjimky. Například Střední ostrovy jsou v UTC-11 a Marshallovy ostrovy v UTC ± 12. Podívejte se na tuto podrobnou mapu časových pásem v této oblasti. Pokud používáte funkci Plánovač schůzek na serveru World Time pro tyto dva ostrovy, uvidíte, že skutečně sdílejí stejný den a datum pro poslední hodinu dne, jak ukazuje moje animace. Tento výsledek můžete vidět zde.
Existují i jiné kombinace, které poskytují stejný výsledek. Pointa je, že časová pásma jsou v této oblasti tak neuspokojená, že mnoho „pravidel“ je porušeno. Například: Přechod IDL změní den a datum, ale ne čas. Výjimky platí pro obě části tohoto „pravidla“. Proto potřebujeme mapy časových pásem a světové časové servery. Naštěstí GPS aplikace zná všechna pravidla a výjimky, takže udržujte svůj chytrý telefon ve správný čas, den a datum, ať jste kdekoli.
Kdybys stál na IDL s jednou nohou na každé straně, jaký by to byl den?
Chyták. Protože jste „překročili“ IDL, každá noha by byla v jiný den. Pokud jste měli hodinky na obou rukou, měli byste je nastavit na různé dny a data. Otázka co čas tyto hodinky by měly být nastaveny na, není tak snadné odpovědět.
V závislosti na tom, kde na IDL stojíte, se časy mohou lišit od jedné hodiny do hodiny odlišné. Zde je místo, kde letní čas může věci zkazit, protože některá místa to pozorují a jiná ne. A pak je tu ta zlomková komplikace časového pásma.
Ale „stát obkročmo na IDL“ není snadné. Pokud nejste na lodi zakotvené v IDL, opravdu není místo, kde byste mohli „stát“ popsaným způsobem, s výjimkou poblíž sloupů. Vzhledem k tomu, že poledníky délky se sbíhají na pólech, je možné na libovolném krátkém výletu procházet několika časovými pásmy. Jeden kilometr od každého pólu, časové zóny jsou široké pouze 262 metrů. Pokud jste byli přesně na jednom pólu, mohli byste stát jednou nohou ve všech 24 časových pásmech.
Věci jsou mnohem jednodušší díky použití pouze několika časových pásem v blízkosti pólů. Některé vědecké základny v Antarktidě používají čas Nového Zélandu (UTC ± 12), protože to je populární místo nástupu do Antarktidy. Ostatní nastavili hodiny na UTC. Astronauti na Mezinárodní vesmírné stanici dělají totéž. ISS se pohybuje ohromující rychlostí 4,7 mil za sekundu (7,7 km / s). To je 5,7krát rychlejší než překročení rychlosti kulky. ISS dělá jednu cestu kolem Země každých 90 minut. Za 24 hodin tak cestující zažijí střídání 32 dní a data a užívají si 16 východů slunce a 16 západů slunce. Aby byly věci jednoduché, jejich hodiny jsou nastaveny na UTC + 0.
Čas je jen nástroj
Porozumění IDL je cvičení v aritmetice a možná i nějaké geometrii. Není to magie, není to fyzika a je to sotva astronomie. Je to všechno o nastavení libovolných časových standardů na rotující planetě. Čas je v tomto smyslu jen dalším nástrojem moderní technologické společnosti.
Jedna poslední historická poznámka: Během Magellanova oběžníku na planetě 1519-1522, jeho navigátor pilně zaznamenával průchod každého dne jejich cesty. Když se vrátili do domovského přístavu, byl den a datum pryč jeden. Netrvalo dlouho zjistit, jak k této chybě došlo.
Když cestujete na západ (proti směru otáčení Země), každý den bude o něco delší než 24 hodin - to znamená, pokud změříte svůj „den“ jako čas mezi dvěma po sobě následujícími „poledními“. Během tří let jejich cesty se tyto malé rozdíly přidaly k celému dni. To bylo téměř tři století před založením IDL, ale ukázalo se, že během globálního cestování je třeba upravit den a datum.
Díky vědě je na to všechno nyní. V 21. století lidé berou IDL jako samozřejmost. Cestování po Tichomoří je rutinní a všichni víme co se stane, když překročíte IDL. Teď víš proč stalo se to.
Dan Heim učil 30 let fyziku a matematiku - více, pokud počítáte jeho vědecký klub na střední škole. Od roku 1999 je spisovatelem na volné noze a vytváří vzdělávací počítačovou grafiku a animace. Dan je prezidentem Astronomického klubu Desert Foothills v New River, Ariz. Jeho týdenní blog Sky Lights pokrývá témata včetně astronomie, meteorologie a vědy o Zemi a jsou podporovány dotazy čtenářů.
