Međunarodna datumska linija (IDL) je zamišljena - i proizvoljna - linija na zemljinoj površini koja teče od Sjevernog pola do Južnog pola. Kada pređete na IDL, dan i datum se mijenjaju. Ako ga pređete na putu prema zapadu, dan će se pomaknuti za jedan, a datum se povećava za jedan. Ako ga pređete putujući na istok, događa se suprotno.
IDL nije pitanje međunarodnog prava, ali je jedan od rijetkih standarda koji se prihvaćaju na globalnoj razini. IDL je ključan za globalnu međusobnu povezanost, trenutnu komunikaciju, mjerenje vremena i konzistentne međunarodne baze podataka. Uglavnom se radi o praktičnosti, trgovini i politici. IDL se dogodio iz potpuno istih razloga kao i pojava interneta - on djeluje, a život malo olakšava. Prije nego što raspravljamo o tome kako i zašto je došlo do Međunarodnog datuma, prvo bismo trebali razmotriti pitanje zadržavanja vremena.
"Zna li netko stvarno koliko je sati?"
Još u dane prije mehaničkih satova vrijeme se mjeri uglavnom pomoću sunčanih zida. Ljudi su se oslanjali na definiciju da je "podne" kada je sunce bilo najviše na nebu, a prema jugu. Jedan "dan" jednostavno je iznosio vrijeme između dva uzastopna "podneva". Većina gradova na planeti postavila je svoj sat na taj ciklus, i svi su bili dobri - barem unutar bilo kojeg određenog grada.
Problem je bio u tome što je svaki grad doživio podne u svoje (očito) 12:00 poslije podne. Ovisno o zemljopisnoj širini, susjedni gradovi mogli bi imati vrijeme, recimo, 11:45 ujutro ili 12:15 sati. prikazani na sunčanim satima. Blizu ekvatora, putovanje prema zapadu za oko 1.600 kilometara, odgodi dolazak u podne za jedan sat.
U 19. stoljeću, pojava transkontinentalnih željeznica dalje je komplicirala stvari. Tog su stoljeća također postale široko dostupne točne mehaničke satnice. Putnici su resetirali satove po nekoliko minuta na svakoj stanici na istoku ili zapadu. Ovo je u najboljem slučaju bilo nezgodno.
Također u tom stoljeću, pojava telegrafije stvorila je vremenske poteškoće za komercijalne i vojne subjekte - one koji su rano usvojili. Telegraf, koji je 1832. izumio Pavel Schilling, bio je prvi istinski sustav "izravnih poruka" (IM). Omogućila je komunikaciju na velikim udaljenostima pomoću električne energije koja se kreće (skoro) brzinom svjetlosti.
Telefon koji je patentirao Alexander Graham Bell 1876. godine bio je drugi takav sustav razmjene poruka. I naravno, za učinkovito korištenje bilo kojeg sustava korisno je znati vrijeme takta na lokacijama pošiljatelja i primatelja.
Zemljopisna širina i dužina
Prije nego što objasnimo kako su vremenske zone riješile ove probleme sa satom, napravimo brzi pregled zemljopisne širine i dužine. Oko 150. godine prije Krista, Hipparchus of Nicea, grčki matematičar i astronom, predložio je globalnu mrežu linija zemljopisne širine i zemljopisne širine za mjerenje položaja. Bio je to koordinatni sustav za lociranje točaka na površini sfere. Okomita os mjerila je "zemljopisnu širinu", a vodoravna "dužinu". Iako drevna, njegova ideja propadala je više od tisućljeća.
Tijekom Doba otkrića, počevši od 15. stoljeća, kartografi su vidjeli potrebu za standardiziranim mjerenjem širine i dužine. Ako je vaša namjera mapirati ili zatražiti zemljopisni položaj, morate nedvosmisleno opisati njegov položaj. Britanija je u to vrijeme "vladala valovima" i preuzela rano vodstvo u tom nastojanju.
Portugal i Španjolska, ostale velike pomorske nacije, koristili su vlastite sustave, ali su se na kraju prebacili u Englesku. Zemljopisna širina bila je manje pitanje od zemljopisne dužine, jer nije bilo spora oko mjesta na kojem se nalaze polovi (geografska širina 90 stupnjeva sjeverno i 90 stupnjeva južno) i ekvator (širina 0 stupnjeva). Međutim, odabir početne točke za mjerenje zemljopisne dužine (meridijan od 0 stupnjeva) bio je proizvoljan. Više se temeljila na nacionalnom ponosu i praktičnosti.
Godine 1851. Engleska je odredila glavni meridijan (0 stupnjeva zemljopisne dužine) kao meridijan koji prolazi kroz opservatorij Greenwich. Oni su u to doba bili dominantna pomorska nacija, imali su kolonije širom svijeta, koristili su najsuvremenije mehaničke satove i bili su naučno kvalificirani za uspostavljanje standarda. Čuli ste izreku "Sunce nikad ne zalazi u Britanskom carstvu." To je nekad bila istina. Engleska je imala kolonije širom svijeta, tako da je uvijek bilo "dnevno" negdje u Britanskom carstvu. Britanija je imala učinak.
Vremenske zone
Do drugog dijela 19. stoljeća, znanstvenici, željeznice i druge industrije u razvoju osjećale su potrebu za globalnim standardom vremena. Prvi takav sustav, koji koristi 24 standardne vremenske zone, predložio je sir Sandford Fleming 1876. Sandford je bio škotski inženjer, koji je pomogao u dizajniranju kanadske željezničke mreže. Njegov sustav nije službeno odobrio niti jedan globalni entitet, ali do 1900. godine potaknuo je usvajanje sustava vremenske zone koji je u upotrebi i danas. Nacija po naciji, svijet se uklapao u Flemingovu ideju.
Unutar svake vremenske zone svi bi satovi bili postavljeni na prosječno vrijeme koje najbolje predstavlja mjesto na kojem se nalazi sunce na nebu. To se vrijeme tako zove srednje solarno vrijeme, Sunčani sat, za usporedbu, mjeri prividno solarno vrijeme, ponekad zvani istinsko solarno vrijeme.
Proces vremenske zone započeo je 1883. za Sjedinjene Države, kada je nacija podijeljena u četiri standardne vremenske zone. Svaka zona bila je usredotočena na meridijan dužine:
- Istočno standardno vrijeme (EST) na 75 ° W (zapadno od početnog meridijana)
- Centralno standardno vrijeme (CST) na 90 stupnjeva W
- Planinsko vrijeme planine (MST) na 105 stupnjeva zapadnog vijeka
- Tiho pacifičko standardno vrijeme (PST) pri 120 ° W
Ujedinjeno Kraljevstvo je već započelo sličan postupak, a ostatak svijeta ubrzo je slijedio njegov zahtjev. Do 1900. godine globalni sustav vremenskih zona koji danas koristimo bio je prilično dobro uspostavljen. Povećavanje globalne povezanosti zahtijevalo je univerzalni sustav mjerenja vremena, a standardne vremenske zone bili su odgovor.
Većina vremenskih zona ne slijede točno meridijane dužine. Oni cik-cakaju prema potrebi kako bi se otoci, manje zemlje i velika gradska područja zadržali u isto vrijeme - očito ustupak.
Standardne vremenske zone široke su 15 stupnjeva, jer je 360 stupnjeva podijeljeno na 24 sata jednako 15 stupnjeva na sat. Broje se po satima počevši od početnog meridijana (dužina 0 stupnjeva), koji prolazi kroz Greenwich, Engleska. Greenwickov sat prikazuje ono što se naziva Greenwich Srednje vrijeme (GMT). Sustav numeriranja olakšava pronalaženje vremena u drugim zonama.
Na primjer, Kalifornija, osam vremenskih zona zapadno od Greenwicha, nalazi se u zoni koja se naziva pacifičko standardno vrijeme (PST). Ta se zona također naziva "GMT-8" ili GMT + 16. "Dakle, ako je vrijeme u Greenwichu 12:00 poslije podne, vrijeme u Kaliforniji je 4:00 ujutro (12:00 - 8 sati).
GMT vs. UTC
Od 1972. godine, GMT je u velikoj mjeri zamijenjen UTC (Univerzalno koordinirano vrijeme). Kada su 1950. godine izumljeni atomski satovi, postalo je moguće mjeriti vrijeme s točnošću boljom od one koju pruža rotirajuća Zemlja.
GMT je bio sustav "prosječnog vremena" temeljen na teleskopskim opažanjima iz Greenwich Observatory. UTC, sinkronizirano s GMT, uzima u obzir male varijacije u brzini vrtnje Zemlje. Povremeno se svjetskom satu dodaje (ili oduzima od) sat "sekunde sekunde" - to je ispravak između GMT-a i UTC-a. Zemljino razdoblje rotacije može varirati od točno 24 sata u bilo kojem dijelu sekunde, ovisno o geološkim poremećajima.
Na primjer, kako se ledenjaci tope, dolazi se do prijenosa mase s viših zemljopisnih širina prema ekvatoru. Kao i kod klizača koji usporava brzinu vrtnje ispružanjem ruke ili noge, zakon o očuvanju ugaonog zamaha zahtijeva smanjenje brzine centrifuge da bi se kompenzirala ova preraspodjela mase. Znanstvenici procjenjuju potres magnitude 9,0 u Japanu 2011. godine pomaknuo je dovoljno mase od ekvatora da bi dan skratili za 1,8 mikrosekundi (0,0000018 s).
Astronomi također moraju uzeti u obzir razliku između prividnog i srednjeg vremena. Ta će razlika ovisiti o tome koliko se istočno ili zapadno nalazi u vremenskoj zoni, kao i o jednadžbi vremena, koja ovisi o datumu. A tu je i ta zbunjujuća korekcija koja se zove Ljetno računanje vremena (DST). Ali opet, da bismo razumjeli IDL, možemo zanemariti ove komplikacije.
Što je IDL?
Svi znamo da se dan i datum mijenjaju u ponoć, bez obzira na vaše mjesto na planeti. Ali da biste koristili globalni sustav vremenske zone s IDL-om, dan i datum moraju biti odvojeni u dva lokacije - krug ne možete podijeliti na dva dijela jednim "rezom". Rješenje je 1884. godine pružila Međunarodna konferencija o meridijanima (IMC), održana u Washingtonu, D.C., a prisustvovali su predstavnici 26 zemalja.
IMC je odabrao meridijan od 180 stupnjeva kao drugi "rez", ne zato što je bio izravno nasuprot početnog meridijana (bilo koji meridijan mogao je biti i onaj drugi "presječen"). Meridijan od 180 stupnjeva odabran je jer se provodi uglavnom kroz otvoreni ocean u središnjem Tihom okeanu, ziging i zezanje da bi zadržao obližnje države na njihov dan i datum. Dakle, izbor od 180 stupnjeva bio je proizvoljan, ali je uspostavio IDL koji se koristi i danas.
Iako IDL počinje na sredini svoje vremenske zone UTC ± 12 na oba pola - točno na zemljopisnoj širini od 180 stupnjeva - veći se dio njegove duljine pomiče na istok i poklapa se s istočnim rubom njegove vremenske zone, što također cik-cak i zags. Dno crta je, ovaj smještaj čuva otočke države Oceanije svaki na svoj sat i kalendar. Ali postoje izuzeci.
Otoci koji su preskočili dan
Nešto prije ponoći 29. prosinca 2011. Samoani su se okupili oko tornja sa satom u glavnom gradu Apia kako bi proslavili povijesni trenutak skoka na drugu stranu Međunarodne datumske crte.
Kako je sat udario u 12:00 sati, stanovnici Samoe, zajedno sa svojim susjedima na otoku Tokelau, odjurili su naprijed u subotu, 31. prosinca 2011. - preskočivši petak u potpunosti. Otoci se sada smatraju zapadnom stranom IDL-a u istočnoj hemisferi. Konkretno, promijenili su svoju vremensku zonu iz UTC-11 u UTC + 13.
Odluka je bila ekonomska. Iako je Samoa u prošlom stoljeću vodila velik dio svog poslovanja sa Sjedinjenim Državama, ovo se trgovanje značajno prešlo u azijsko-pacifičku regiju, posebno Novi Zeland i Australiju.
Iako je Samoa bila geografski bliža pacifičkim zemljama, postojala je vrlo mučna razlika u trajanju od 23 sata između Samoe i Novog Zelanda i 21-satna razlika između Samoe i istočne obale Australije, prema EarthSky Communications. Tako su, u nastojanju da bolje sinkroniziraju svoj radni tjedan s glavnim trgovinskim partnerima, dvije otočne zemlje odlučile uskočiti preko IDL-a.
U članku objavljenom 28. prosinca 2011. u Guardianu, samoanski premijer, Tuilaepa Sailele Malielegaoi izrazio je neugodnost s prethodnom situacijom IDL-a:
"U poslu s Novim Zelandom i Australijom gubimo dva radna dana u tjednu. Dok je ovdje petak, u Novom Zelandu je subota, a kad smo u nedjelju u crkvi, oni već posluju u Sydneyu i Brisbanea. "
Ovaj prijelaz na IDL bio je samopouzdanje za Samoane. Prije više od jednog stoljeća, zemlja je bila na zapadnoj strani IDL-a, ali je odlučila 1892. preći na istočnu stranu kako bi bila bliža američkom vremenu. Dakle, samoanci su 119 godina bili svjedoci posljednjeg zalaska sunca dana i zadnji su put zazvonili u Novoj godini - sada su jedni od prvih.
Nažalost, uvijek će biti neugodnosti živjeti tako blizu IDL-u: Sada postoji 24-satna razlika između Samoe - smještene na zapadnom dijelu lanca otoka Samoa - i američke Samoe na istočnoj strani.
Tonga je također želio biti na UTC + 13 (ili UTC-11) iz razloga trgovine i praktičnosti. Otoci Chatham, gotovo 500 milja (800 km) istočno od Novog Zelanda, postavljaju satove na UTC + 12,75, stvarajući vremensku zonu "siročad" unutar UTC ± 12. Frakcijske vremenske zone koriste se na 16 lokacija širom svijeta. Zemlje jednostavno biraju ono što im najbolje odgovara.
Pogledajte kako IDL radi
U videozapisu iznad proučite taj prvi pauzirani kadar prije nego što pritisnete "reproduciraj". Prikazuje IDL (bijela linija) u ponoćnoj točki. Radi naljepnica, recimo da zeleni klin predstavlja prvi sat subote. Plavi dio Zemlje još je u petak. Crveni dio (koji će se pojaviti kasnije) bit će u nedjelju.
Taj zeleni klin prva je vremenska zona zapadno od IDL-a. Zapad je u smjeru kazaljke na satu kao što se vidi u ovom pogledu iznad Sjevernog pola. Napominjemo, ova zelena vremenska zona:
- je širok 15 stupnjeva, obuhvaća 1/24 Zemljine opsega i jedan sat vremena;
- usredotočen je na meridijan od 180 stupnjeva;
- prostire se od zemljopisne dužine 172,5 stupnjeva do dužine 187,5 stupnjeva;
- podudara se s IDL-om duž većine njegove istočne granice;
U trenutku kad IDL prođe ponoć, cijela vremenska zona registrira početak novog dana. Sve lokacije u određenoj vremenskoj zoni moraju biti u istom vremenu. Postoje neke iznimke: nacije (i regije unutar nacija) koje su se odustale od DST-a i one koje su odlučile koristiti frakcijske vremenske zone. Ali to za sada možemo ignorirati.
Model ove animacije idealiziran je na više načina. Najvažnije je da su sve vremenske zone široke točno 15 stupnjeva i usredotočene na 24 ravnomjerno raspoređena meridijana dužine. Također, IDL točno slijedi istočni rub čitave vremenske zone UTC ± 12. Stvari nisu stvarne u stvarnom svijetu, ali uvelike pojednostavljuju moj model.
Sada slobodno pritisnite "igra". Pogledajte kako se plavi petak smanjuje kako raste zelena subota. Pogledajte što se događa kad se IDL vrati u ponoć, a sutradan i datum započnu. Vidjet ćete crvenu nedjelju "odmotavanje" i zamjenu zelene subote dok se zemlja okreće. Pomoću klizača idite naprijed i natrag i gledajte kako se to događa.
O IDL-u se trebaju primijetiti dvije stvari. Prvo, u bilo kojem trenutku na Zemlji postoje dva uzastopna dana i datumi. Ti dani i datumi razdvojeni su IDL-om koji vodi od Sjevernog pola do Južnog pola (približno) duž meridijana dužine 172,5 stupnjeva.
Drugo, ta dva dana i datumi također su razdvojeni ponoćnom linijom, meridijanom točno nasuprot suncu. Dakle, na Zemlji postoje zaista dvije „datumske crte“ - jedna se okreće s planetom (IDL), a druga ostaje fiksirana na ponoćnom meridijanu. Na suprotnim stranama obje "linije datuma", dan i datum su uvijek različiti.
Greenwich, imamo problem ...
Ali čekaj. Čini se da postoji iznimka od tog pravila. Čini se da je cijeli globus na stazi isti dan i datum po jedan sat svaki dan. Počinje kada istočni rub vremenske zone UTC-11 pogodi ponoć. Završava se kad istočni rub sljedeće vremenske zone, IDL (UTC ± 12), pogodi ponoć. U to vrijeme novi dan počinje se odmicati.
Ponovno pogledajte animaciju ako je niste uhvatili. To traje samo jedan sat, odnosno oko sekunde u videu. Vidjet ćete je dva puta, svaki put kada se IDL približi ponoć.
Ali, kako je ranije objašnjeno, ovo je idealizirani model. Mnoge su vremenske zone u blizini IDL-a "gerrymanded" do točke gdje je to nikada istog dana diljem svijeta. Zapravo, to je beskonačno mali "trenutak" - kad IDL pogodi ponoć.
Postoje neke iznimke od tog scenarija. Na primjer, Otoci Midway nalaze se u UTC-11, a Maršalovi otoci su UTC ± 12. Pogledajte ovu detaljnu kartu vremenskih zona na tom području. Ako koristite značajku alata za planiranje sastanaka na poslužitelju svjetskog vremena za ta dva otoka, vidjet ćete da oni zaista dijele isti dan i datum za posljednji sat dana, kao što pokazuje moja animacija. Rezultat možete vidjeti ovdje.
Postoje i druge kombinacije koje daju isti rezultat. Dno crta je da su vremenske zone toliko pomiješane u ovoj regiji da su prekršena mnoga "pravila". Na primjer: Prelaskom IDL-a mijenjaju se dan i datum, ali ne i vrijeme. Iznimke postoje za oba dijela tog "pravila". Zato su nam potrebne karte vremenskih zona i poslužitelji svjetskog vremena. Srećom, GPS aplikacije znaju sva pravila i iznimke, pa pametni telefon držite u pravom vremenu, danu i datumu gdje god putujete.
Kad biste stajali na IDL-u s jednom nogom sa svake strane, koji bi dan bio?
Trik pitanje. Budući da ste "prešli" na IDL, svaka noga bi bila u drugačijem danu. Ako ste sat nosili s obje ruke, tehnički bi ih trebali postaviti na različite dane i datume. Pitanje što vrijeme na te satove trebalo bi postaviti nije tako lako odgovoriti.
Ovisno o mjestu u kojem stojite, vremena mogu biti različita od sat vremena. Evo, ljetno računanje vremena može pobrkati stvari, jer neke lokacije to promatraju, a druge ne. A tu je i ona frakcijska komplikacija vremenske zone.
Ali "stajati na putu IDL-a" nije lako. Ako niste na čamcu koji je usidren u IDL-u, doista nema mjesta na koje biste mogli stajati na opisani način, osim u blizini stupova. Budući da se meridijani dužine konvergiraju na polovima, moguće je hodati kroz više vremenskih zona proizvoljno kratkim pješačenjem. Jedan kilometar od bilo kojeg pola, vremenske zone široke su samo 262 metra. Da ste točno bili na bilo kojem poluu, mogli biste stajati jednom nogom u sve 24 vremenske zone.
Stvari postaju puno jednostavnije upotrebom samo nekoliko vremenskih zona u blizini stupova. Neke znanstvene baze na Antarktici koriste novozelandsko vrijeme (UTC ± 12), jer je to popularno mjesto ukrcavanja za putovanje na Antarkticu. Ostali su satove postavili na UTC. Astronauti na Međunarodnoj svemirskoj stanici čine isto. ISS se kreće zapanjujućom brzinom od 4,7 milja u sekundi (7,7 km / s). To je 5,7 puta brže od metaka za prebrzu vožnju. ISS vrši jedno putovanje oko Zemlje svakih 90 minuta. Tako u 24 sata, putnici dožive 32 izmjene dana i datuma, i uživaju u 16 izlaska i 16 zalaska sunca. Da bi stvari bile jednostavne, njihovi satovi su postavljeni na UTC + 0.
Vrijeme je samo alat
Razumijevanje IDL-a vježba je aritmetike, a možda i neke geometrije. To nije magija, to nije fizika i to je jedva astronomija. Sve je u postavljanju proizvoljnih vremenskih standarda na rotirajućoj planeti. Vrijeme je, u tom smislu, samo još jedno sredstvo modernog tehnološkog društva.
Posljednja povijesna zabilješka: Tijekom Magelanovog obilaska svijeta 1519-1522. njegov je navigator marljivo bilježio prolaz svakog dana njihova putovanja. Kad su se vratili u matičnu luku, dan i datum bili su isključeni. Nije trebalo dugo da shvatimo kako se ta pogreška dogodila.
Kada putujete prema zapadu (nasuprot smjeru zakretanja Zemlje), svaki će dan biti nešto duži od 24 sata - to jest, ako svoj "dan" izmjerite kao vrijeme između dva uzastopna "podneva". Tijekom tri godine njihova putovanja, te su se male razlike zbrajale na cijeli dan. Prošlo je skoro tri stoljeća prije uspostave IDL-a, ali pokazalo je potrebu za prilagođavanjem dana i datuma tijekom globalnog putovanja.
Zahvaljujući znanosti, to je sada sve skupa. U 21. stoljeću ljudi IDL uzimaju zdravo za gotovo. Trans-Pacifičko putovanje je rutinsko, a to svi znamo što događa se kad pređete na IDL. Sada znaš zašto događa se.
Dan Heim je 30 godina predavao fiziku i matematiku - više ako ubrojimo njegov znanstveni klub u razredu. Od 1999. godine slobodni je pisac i stvara obrazovnu računalnu grafiku i animacije. Dan je predsjednik Kluba astronomije Pustinjska podnožja u New Riveru, Ariz. Njegov tjedni blog Sky Lights pokriva teme uključujući astronomiju, meteorologiju i znanost o zemlji, a potiče se i pitanje čitatelja.
