Rahvusvaheline kuupäevajoon (IDL) on kujuteldav ja suvaline joon Maa pinnal, mis kulgeb põhjapoolusest lõunapoolusele. IDL-i ületanud päev ja kuupäev muutuvad. Kui te ületate selle läände sõites, läheb päev edasi ühe võrra ja kuupäev suureneb ühe võrra. Kui te ületate seda ida suunas, toimub vastupidine olukord.
IDL ei ole rahvusvahelise õiguse küsimus, kuid see on üks väheseid standardeid, mida ülemaailmselt võetakse kasutusele. IDL on ülioluline globaalse ühendatavuse, vahetu suhtluse, aja mõõtmise ja järjepidevate rahvusvaheliste andmebaaside jaoks. Enamasti puudutab see mugavust, kaubandust ja poliitikat. IDL leidis aset samadel põhjustel kui Interneti tekkimine - see töötab ja teeb elu natuke lihtsamaks. Enne, kui arutatakse, kuidas ja miks rahvusvaheline kuupäevajoon tekkis, tuleks kõigepealt üle vaadata aja hoidmise küsimus.
"Kas keegi tõesti teab, mis kell on?"
Mehaanilistele kelladele eelnenud päevadel mõõdeti aega enamasti päikesekellade abil. Inimesed tuginesid määratlusele, et keskpäev oli siis, kui päike oli kõrgeim taevas ja lõuna poole. Üks "päev" oli lihtsalt aeg kahe järjestikuse "keskpäeva" vahel. Enamik planeedi linnu pani selle tsükli kellad paika ja kõik oli hea - vähemalt ühe konkreetse linna piires.
Probleem oli selles, et iga linn koges keskpäeva omaette (ilmne) kell 12:00. Olenevalt pikkusest võib külgnevate linnade aeg olla näiteks kell 11:45 või kell 12:15. kuvatakse nende päikesekelladel. Ekvaatori lähedal läände umbes 1600 miili (1600 kilomeetrit) sõites lükkab keskpäeva saabumine tunni võrra edasi.
19. sajandil muutis mandritevahelise raudtee tekkimine veelgi keerukamaks. Sel sajandil said täpsed mehaanilised ajanäitajad ka laialdaselt kättesaadavaks. Reisijad leidsid, et nad valvasid kellad mitme minuti võrra idas või läänes asuvates jaamades. See oli parimal juhul ebamugav.
Ka sel sajandil tekitas telegraafia ilmumine ajaarvamise probleeme äri- ja sõjaväeüksustele - esimestele kasutuselevõtjatele. Telegraaf, mille leiutas 1832. aastal Pavel Schilling, oli esimene tõeline "kiirsõnumside" (IM) süsteem. See võimaldas suhelda suurtel vahemaadel elektri abil, mis liigub (peaaegu) valguse kiirusel.
Alexander Graham Belli poolt 1876. aastal patenteeritud telefon oli teine selline IM-süsteem. Ja muidugi, kummagi süsteemi tõhusaks kasutamiseks on kasulik teada kellaaegu nii saatja kui ka vastuvõtja asukohas.
Laius ja pikkuskraad
Enne kui selgitame, kuidas ajavööndid need kellaprobleemid lahendasid, teeme kiire ülevaate laius- ja pikkuskraadidest. Kreeka matemaatiku ja astronoomi Hipparchus Nicea-st umbes 150 eKr esitas asukoha mõõtmiseks globaalse pikkus- ja laiusjoone ruudustiku. See oli koordinaatide süsteem punktide määramiseks kera pinnal. Vertikaalteljel mõõdetuna laiuskraad ja horisontaalteljel pikkuskraad. Ehkki iidne, oli tema idee tuhat aastat kestnud.
Avastamisajastul, mis algas 15. sajandil, nägid kartograafid vajadust standardiseeritud laius- ja pikkuskraadi mõõtmise järele. Kui soovite geograafilist asukohta kaardistada või selle kohta väita, peate selle asukohta ühemõtteliselt kirjeldama. Suurbritannia "valitses toona laineid" ja asus selles ettevõtmises varakult juhtima.
Teised suuremad mereriigid Portugal ja Hispaania kasutasid oma süsteeme, kuid lükkusid lõpuks Inglismaale. Laiuskraad oli vähem probleem kui pikkuskraad, kuna pooluste (laius 90 kraadi põhja ja 90 kraadi lõuna) ja ekvaatori (laius 0 kraadi) asukoha vahel ei olnud vaidlust. Pikkuskraadi mõõtmise lähtepunkti (0-kraadine meridiaan) valimine oli aga meelevaldne. See põhines rohkem rahvuslikul uhkusel ja mugavusel.
Inglismaa määras 1851. aastal Greenwichi observatooriumi kulgevaks meridiaaniks peaministriidi (pikkus 0 kraadi). Nad olid sellel ajastul domineeriv meremeeste rahvas, neil olid kolooniad kogu maailmas, nad kasutasid moodsaid mehaanilisi kellasid ja olid standardi kehtestamiseks teaduslikult kvalifitseeritud. Olete kuulnud ütlust "Päike ei looda kunagi Briti impeeriumit." See oli kunagi tõsi. Inglismaal oli kolooniaid kogu maailmas, nii et see oli alati "päevaaeg" kusagil aastal Briti impeeriumis. Suurbritannias oli mõjuvõimu.
Ajatsoonid
19. sajandi lõpupoole tundsid teadlased, raudteelased ja muud arenevad tööstusharud vajadust globaalse ajastandardi järele. Esimese sellise 24 standardset ajavööndit kasutava süsteemi pakkus välja Sir Sandford Fleming 1876. aastal. Sandford oli šoti insener, kes aitas Kanada raudteevõrgustiku kujundamisel. Tema süsteem ei olnud ametlikult sanktsioneerinud ükski ülemaailmne üksus, kuid 1900. aastaks lõi see kasutusele tänapäeval kasutatava ajavööndisüsteemi. Rahvus rahvuse järgi ostis maailm Flemingi idee sisse.
Igas ajavööndis seatakse kõik kellad keskmisele ajale, mis tähistab kõige paremini seda, kus päike taevas asus. Seda aega kutsutakse keskmine päikese aeg. Päikesekellad, võrdluseks, mõõdavad nähtav päikese aeg, mida mõnikord kutsutakse tõeline päikese aeg.
Ajavööndiprotsess algas USA-s 1883. aastal, kui rahvas jaotati neljaks standardseks ajavööndiks. Iga tsooni keskpunkt oli pikkuskraad;
- Idapoolne normaalaeg (EST) 75 kraadi W (lääne pool meridiaanit)
- Keskmine standardaeg (CST) 90 kraadi W
- Mäestiku standardaeg (MST) 105 kraadi W
- Vaikse ookeani standardaeg (PST) 120 kraadi W
Ühendkuningriik oli juba sarnast protsessi alustanud ja ülejäänud maailm järgis seda varsti. 1900. aastaks oli täna kasutatav ülemaailmne ajavööndite süsteem üsna hästi paika pandud. Suurenev ülemaailmne ühenduvus nõudis aja universaalset mõõtmissüsteemi ja vastuseks olid standardsed ajavööndid.
Enamik ajavööndeid ei järgi täpselt pikkuskraadi. Nad sikutavad ja sikutavad, kui vaja, et saared, väiksemad riigid ja suured suurlinnapiirkonnad püsiksid samal kellaajal - see on mugavusele ilmne järeleandmine.
Tavalised ajavööndid on 15 kraadi laiad, kuna 360 kraadi jagatuna 24 tunniga võrdub 15 kraadi tunnis. Need on tunnis nummerdatud, alustades peaministrist (pikkuskraad 0 kraadi), mis kulgeb läbi Inglismaal Greenwichi. Greenwichi kell näitab seda, mida nimetatakse Greenwichi ajaks (GMT). Numeerimissüsteemi abil on hõlbus leida aega teistes tsoonides.
Näiteks Californias, Greenwichist kaheksas ajavööndis, on tsoon nimega Pacific Standard Time (PST). See tsoon on samuti märgistatud kui "GMT-8" või GMT + 16. "Nii et kui kellaaeg Greenwichis on kell 12:00, on Californias aeg kell 4:00 (12:00 - 8 tundi).
GMT vs UTC
Alates 1972. aastast on GMT suures osas asendatud UTC-ga (universaalne koordineeritud aeg). Kui 1950ndatel leiutati aatomkellad, sai võimalikuks aja mõõtmine pöörleva Maa pakutavast parema täpsusega.
GMT oli "keskmise aja" süsteem, mis põhines Greenwichi observatooriumi teleskoopilistel vaatlustel. UTC võtab GMT-ga sünkroonimisel arvesse Maa pöörlemiskiiruse väikseid muutusi. Maailma kellale lisatakse (või lahutatakse sellest) aeg-ajalt hüpe sekund - see on parandus GMT ja UTC vahel. Maa pöörlemisperiood võib sõltuvalt geoloogilistest häiringutest varieeruda täpsusega 24 tundi sekundi murdosaga.
Näiteks kui liustikud sulavad, toimub massi ülekandmine kõrgematelt laiuskraadidelt ekvaatori poole. Nagu iluuisutajal, kes aeglustab käe või jalga sirutades oma spinni kiirust, nõuab nurkkiiruse säilitamise seadus massi selle ümberjaotamise kompenseerimiseks spinni kiiruse vähendamist. Teadlaste hinnangul nihutas Jaapanis 2011. aastal aset leidnud 9,0-magnituudine maavärin piisavalt ekvaatorist eemale, et lühendada päeva 1,8 mikrosekundi (0,0000018 s) võrra.
Astronoomid peavad arvesse võtma ka erinevust nähtava ja keskmise aja vahel. See erinevus sõltub sellest, kui kaugel ida või lääs asub ajavööndis, ja ka kuupäeva võrrandist, mis sõltub kuupäevast. Ja siis on seal see segane parandus, mida nimetatakse suveajaks (DST). Kuid jällegi, IDL-i mõistmiseks võime neid tüsistusi ignoreerida.
Mis on IDL?
Me kõik teame, kui päev ja kuupäev muutuvad südaööl, sõltumata teie asukohast planeedil. Kuid IDL-iga globaalse ajavööndisüsteemi kasutamiseks tuleb päev ja kuupäev eraldada kell kaks asukohad - ringi ei saa jagada ühe osaga kaheks osaks. Lahenduse pakkus 1884. aastal Washingtonis D.C.-s peetud rahvusvaheline meridiaanide konverents (IMC), kus osalesid 26 riigi esindajad.
IMC valis 180-kraadise meridiaani teiseks lõiguks, mitte sellepärast, et see asus otse peaministriidi vastas (mis tahes meridiaan võis olla see teine lõikus). 180-kraadine meridiaan valiti seetõttu, et see kulgeb enamasti Vaikse ookeani keskosas asuvas avatud ookeanis, siksakides ja siksakides, et hoida läheduses olevaid riike oma päeval ja kuupäeval. Nii et 180 kraadi valimine oli meelevaldne, kuid sellega kehtestati tänapäeval kasutatav IDL.
Ehkki IDL algab suurema pikkuse pikkuse korral oma UTC ± 12 ajavööndi keskel mõlemal poolusel - täpselt 180 kraadi pikkusel -, nihkub see itta ja langeb kokku oma ajavööndi idaservaga, mis samuti tsigineerib ja zags. Lõppkokkuvõttes võib öelda, et see majutus hoiab Okeaania saareriike igaüks oma kella ja kalendri järgi. Kuid on ka erandeid.
Päevad vahele jäänud saared
Vahetult enne 29. detsembri 2011 südaööd kogunesid samojelased Apia pealinnas ööpäevaringselt torni taha, et tähistada ajaloolist hetke, mil hüpatakse teisele poole rahvusvahelist kuupäevajoont.
Kui kell tabas kell 12:00, hüppasid Samoa inimesed koos naabritega Tokelau saarel edasi laupäevale, 31. detsembrile 2011 - jätsid reede täielikult vahele. Nüüd peeti saari IDL-i lääneküljele idapoolkeral. Täpsemalt, nad muutsid oma ajavööndi UTC-11 väärtuseks UTC + 13.
Otsus oli majanduslik. Ehkki Samoa oli eelmisel sajandil suure osa oma äritegevusest Ameerika Ühendriikidega läbi viinud, on see kaubandus liikunud märkimisväärselt Aasia ja Vaikse ookeani piirkonda, eriti Uus-Meremaale ja Austraaliasse.
Ehkki Samoa asus geograafiliselt Vaikse ookeani riikidele lähemal, oli Samoa ja Uus-Meremaa vahel väga häiriv 23-tunnine erinevus ning Samoa ja Austraalia idaranniku vahel oli 21-tunnine erinevus, vahendab EarthSky Communications. Püüdes oma töönädalaid oma peamiste kaubanduspartneritega paremini sünkroniseerida, otsustasid kaks saareriiki hüpata IDL-i üle.
Samoa peaminister Tuilaepa Sailele Malielegaoi avaldas 28. detsembril 2011 ajakirjas The Guardian avaldatud artiklis ebamugavusi varasema IDL-i olukorraga:
"Uus-Meremaa ja Austraaliaga äri tehes kaotame kahel tööpäeval nädalas. Kui siin on reede, on Uus-Meremaal laupäev ja kui pühapäeval oleme kirikus, siis nad juba käivad Sydneys. ja Brisbane. "
See IDL-i üleminek oli samojealaste jaoks midagi kodutunnet. Enam kui sajand tagasi asus riik IDL-i lääneküljel, kuid otsustas 1892. aastal liikuda üle idaküljele, et olla USA ajale lähemal. Nii olid samolased 119 aasta jooksul tunnistajaks päeva viimasele loojangule ja helistasid viimasel uuel aastal - nüüd on nad ühed esimestest.
Kahjuks on IDL-i läheduses nii palju ebamugavusi: nüüd on Samoa saareketi lääneosas asuv Samoa ja idaküljel paiknev Ameerika Samoa 24-tunnine vahe.
Samuti eelistas Tonga kaubanduse ja mugavuse huvides viibida UTC + 13 (või UTC-11) kohal. Uus-Meremaast peaaegu 500 miili (800 km) ida pool asuvad Chathami saared seisavad kellad UTC + 12,75 juures, luues „orvuks” ajavööndi UTC ± 12 piires. Fraktsionaalseid ajavööndeid kasutatakse 16 paigas kogu maailmas. Riigid valivad lihtsalt selle, mis nende jaoks kõige paremini sobib.
Vaadake IDL-i tööd
Ülaltoodud videos uurige seda esimest peatatud kaadrit, enne kui vajutate mängule. See näitab keskööl IDL-i (valge joon). Ütleme nii, et siltide huvides tähistab roheline kiil laupäeva esimest tundi. Maa sinine osa on endiselt reedel. Punane osa (mis ilmub hiljem) on pühapäev.
See roheline kiil on esimene ajavöönd IDL-ist läänes. Lääs on päripäeva, nagu seda vaadet näha põhjapooluse kohal. See roheline ajavöönd:
- on 15 kraadi lai, ulatub 1/24 Maa ümbermõõdust ja tund aega;
- on keskendunud 180-kraadisele meridiaanile;
- ulatub 172,5 kraadi pikkuskraadist 187,5 kraadini;
- langeb kokku IDL-iga enamiku idapiirist;
Kui IDL möödub südaööst, registreerib kogu ajavöönd uue päeva alguse. Kõik asukohad antud ajavööndis peavad olema samal kellaajal. On mõned erandid: riigid (ja riikide piirkonnad), kes on loobunud DST-st, ja need, kes on otsustanud kasutada murdosa ajavööndeid. Kuid me ei saa seda praegu ignoreerida.
Animatsiooni mudelit idealiseeritakse mitmel viisil. Mis kõige tähtsam - kõigi ajavööndite laius on täpselt 15 kraadi ja nende keskpunkt on 24 ühtlaselt asetseva pikkusega meridiaani. Samuti järgib IDL täpselt kogu UTC ± 12 ajavööndi idaserva. See pole päris nii, nagu asjad reaalses maailmas on, kuid see lihtsustab minu mudelit oluliselt.
Nüüd lüüa julgelt "mängida". Vaadake, kuidas sinine reede kahaneb, kui roheline laupäev kasvab. Vaadake, mis juhtub, kui IDL naaseb südaööks ja algab järgmine päev ja kuupäev. Näete, kuidas punane pühapäev "lahti kerib" ja asendub rohelise laupäevaga Maa pöörlemisel. Liuguri abil saate edasi-tagasi liikuda ja vaadata, kuidas see juhtub.
IDL-i puhul tuleb tähele panna kahte asja. Esiteks on igal ajal Maa peal kaks järjestikust päeva ja kuupäeva. Neid päevi ja kuupäevi eraldab IDL, mis kulgeb põhjapoolusest lõunapooluseni (umbes) piki 172,5-kraadist meridiaani.
Teiseks jagunevad need kaks päeva ja kuupäeva ka keskööjoone järgi, meridiaan täpselt päikese vastas. Nii et Maal on tõesti kaks "kuupäevajoont" - üks pöörleb koos planeediga (IDL) ja teine jääb fikseerituna kesköö meridiaanile. Mõlema "kuupäevarea" vastaskülgedel on kuupäev ja kuupäev alati erinevad.
Greenwich, meil on probleem ...
Aga oota. Näib, et sellest reeglist on tehtud erand. Tundub, et kogu maakera on peal sama päev ja kuupäev ühe tunni jooksul iga päev. See algab siis, kui UTC-11 ajavööndi idaserv jõuab keskööni. See lõpeb, kui järgmise ajavööndi IDL (UTC ± 12) idaserv jõuab keskööni. Sel ajal algab uus päev.
Vaadake uuesti animatsiooni, kui te seda ei püüdnud. Videol kestab see ainult tund või umbes sekund. Näete seda kaks korda, iga kord, kui IDL läheneb keskööle.
Kuid nagu eespool selgitatud, on see idealiseeritud mudel. Paljusid IDL-i lähedal asuvaid ajavööndeid on "kohandatud" punktini, kus see asub mitte kunagi samal päeval kogu maailmas. Tegelikult on see lõpmatu "hetkeline" - kui IDL jõuab südaööni.
Sellest stsenaariumist on mõned erandid. Näiteks Midway saared asuvad UTC-11 ja Marshalli saared UTC ± 12. Vaadake seda selle piirkonna ajavööndite üksikasjalikku kaarti. Kui kasutate nende kahe saare jaoks maailma aja serveris funktsiooni Koosoleku planeerija, näete, et need jagavad tõepoolest sama päeva ja kuupäeva päeva viimase tunni jaoks, nagu minu animatsioon näitab. Seda tulemust näete siit.
On ka teisi kombinatsioone, mis annavad sama tulemuse. Põhimõte on see, et ajavööndid on selles piirkonnas nii segamini, et paljud "reeglid" on rikutud. Näiteks: IDL-i ületamine muudab kuupäeva ja kuupäeva, kuid mitte kellaaega. Erandid kehtivad selle reegli mõlemas osas. Seetõttu vajame ajavööndikaarte ja maailma ajalisi servereid. Õnneks tunnevad GPS-rakendused kõiki reegleid ja erandeid, nii et hoidke oma nutitelefoni igal ajal, kuhu reisite, õigel kellaajal, päeval ja kuupäeval.
Kui sa seisksid IDL-il ühe jalaga mõlemal küljel, mis päev see oleks?
Trikkküsimus. Kuna olete IDL-i "ületanud", oleks iga jalg erinev päev. Kui kandsite kätt mõlemal käel, peaksid need olema tehniliselt erinevad päevad ja kuupäevad. Küsimus milleks aeg neile kelladele tuleks sättida, pole sellele nii lihtne vastata.
Sõltuvalt IDL-ist, kus te seisate, võivad kellaajad olla erinev kuni üks tund. Siin võib suveaja aeg asju segamini ajada, kuna mõned kohad seda jälgivad ja teised mitte. Ja siis on see murdosa ajavööndis keeruline.
Kuid IDL-ist kõrvale hiilida pole lihtne. Kui te pole IDL-is ankurdatud paadiga, pole tegelikult ühtegi kohta, kus saaksite kirjeldatud viisil "seista", välja arvatud postide lähedal. Kuna pikkuskraadi meridiaanid lähenevad postidele, on suvaliselt lühikese matkaga võimalik kõndida mitme ajavööndi vahel. Üks kilomeeter kummastki poolusest on ajavööndite laius vaid 262 meetrit. Kui oleksite täpselt kummalgi poolusel, võiksite seista ühe jalaga kõigis 24 ajavööndis.
Asjad muutuvad palju lihtsamaks, kui postide lähedal kasutatakse vaid mõnda ajavööndit. Mõnedes Antarktika teadusbaasides kasutatakse Uus-Meremaa aega (UTC ± 12), kuna see on Antarktikasse reisimiseks populaarne sisenemispunkt. Teised seavad oma kellad UTC-le. Rahvusvahelise kosmosejaama astronaudid teevad sama asja. ISS liigub hämmastava kiirusega 4,7 miili sekundis (7,7 km / s). See on 5,7 korda kiirem kui kiiruseületamise kuul. ISS teeb ühe retke ümber Maa iga 90 minuti järel. Nii kogevad sõitjad 24 tunni jooksul 32 päeva- ja kuupäevavahetust ning naudivad 16 päikesetõusu ja 16 päikeseloojangut. Asjade lihtsuse huvides seatakse nende kellad väärtusele UTC + 0.
Aeg on lihtsalt tööriist
IDL-ist aru saamine on harjutus aritmeetikas ja võib-olla ka mingis geomeetrias. See pole maagia, see pole füüsika ja see on vaevalt astronoomia. See kõik seisneb pöörleval planeedil suvaliste ajastandardite seadmises. Aeg on selles mõttes lihtsalt kaasaegse tehnoloogiaühiskonna uus tööriist.
Viimane ajalooline märkus: Magellani maakera ümberlõikamise ajal aastatel 1519-1522 logis ta navigaator usinalt üles nende reisi iga päeva möödumist. Kodusadamasse tagasi jõudes olid päev ja kuupäev ühe ajaga lahutatud. Ei läinud kaua, kui arvasin, kuidas see viga juhtus.
Kui sõidate lääne suunas (vastupidiselt Maa pöörlemissuunale), on iga päev veidi pikem kui 24 tundi - see tähendab, kui mõõdate oma "päeva" kahe järjestikuse keskpäeva vahelise ajana. Reisi kolme aasta jooksul moodustasid need väikesed erinevused terve päeva. See oli ligi kolm sajandit enne IDLi asutamist, kuid see näitas, et ülemaailmsete reiside ajal on vaja päeva ja kuupäeva korrigeerida.
Tänu teadusele on see kõik nüüd välja mõelnud. 21. sajandil peavad inimesed IDL-i iseenesestmõistetavaks. Vaikse ookeani piirkonna reisimine on rutiinne ja me kõik teame mida juhtub siis, kui ületate IDL-i. Nüüd sa tead miks seda juhtub.
Dan Heim õpetas füüsikat ja matemaatikat 30 aastat - rohkem, kui arvestada tema klassikooli loodusteaduste klubiga. Alates 1999. aastast on ta vabakutseline kirjanik ja loob hariduslikku arvutigraafikat ja animatsioone. Dan on Arizis New Riveris asuvas New Riveri Desert Foothillsi astronoomiaklubi president. Tema iganädalane ajaveeb Sky Lights hõlmab teemasid, sealhulgas astronoomia, meteoroloogia ja maateadus, ning lugejate küsimusi julgustatakse.
