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摘要:国际日期线的图示。国际日期线是地球表面从北极到南极的一条假想的任意线。IDL不是国际法问题,而是全球为数不多的几个标准之一。在讨论国际日期线的形成方式和原因之前,我们应该首先回顾一下保持时间的问题。当时英国“统治着大浪”,并在这一努力中占了先机。葡萄牙和西班牙,其他主要的航海国,正在使用自己的系统,但最终被英国所取代。相比之下,日晷测量的是表观太阳时,有时被称为真实太阳时。
国际日期线(IDL)是地球表面从北极到南极的一条假想的任意线。当你越过IDL时,日期和日期都会改变。如果你往西走,一天向前走,一天向前走。如果你向东穿过它,就会出现相反的情况。
IDL不是国际法问题,而是全球为数不多的几个标准之一。IDL对于全球互联、即时通信、时间测量和一致的国际数据库至关重要。主要是关于便利、商业和政治。IDL的出现与互联网的出现有着几乎相同的原因——它起作用了,而且让生活变得更轻松了。在讨论国际日期线的形成方式和原因之前,我们应该首先回顾一下保持时间的问题。
有人真的知道现在是几点吗早在机械钟之前,时间主要是用日晷来测量的。人们依据的定义是“中午”是太阳在天空中最高的时候,正南方。“一天”只是两个连续的“中午”之间的时间量。地球上的大多数城市都将时钟设置为这个周期,而且一切都很好——至少在任何一个特定的城市都是这样。图1:太阳在明显(真实)的中午。(Dan Heim.问题是,每个城市都会在自己的中午12:00(明显)下午经历中午。根据经度的不同,相邻城市可能会在日晷上显示上午11:45或下午12:15的时间。在赤道附近,向西行驶约1000英里(1600公里),将中午的到来推迟了1小时。
在19世纪横贯大陆的铁路的出现使事情更加复杂。那个世纪,精确的机械计时器也开始广泛使用。旅客发现他们在东面或西面的每一站都要把手表调几分钟。这充其量是不方便的。
同样在那个世纪,电报的出现为商业和 ... 实体——早期采用者——创造了时间保持问题。1832年由帕维尔·席林发明的电报是第一个真正的“即时通讯”(IM)系统。它允许通过电进行远距离通信,电以光速(几乎)移动。
1876年由亚历山大·格雷厄姆·贝尔(Alexander Graham Bell)获得专利的 ... 是第二个这样的即时通讯系统。当然,为了有效地使用这两个系统,在解释时区是如何解决这些时钟问题之前,了解发送方和接收方位置的时钟时间是很有帮助的。
纬度和经度,让我们快速回顾一下纬度和经度。大约在公元前150年,希腊数学家和天文学家尼西亚的希帕丘斯提出了一个由经纬线组成的全球网格来测量位置。它是一个坐标系,用来定位球面上的点。纵轴测量“纬度”和水平轴“经度”。虽然先见之明,他的想法已经持续了一千多年。“KDSPE”“KDSPs”在发现期间,从十五世纪开始,制图者看到了需要标准化的经纬度测量。如果你的意图是地图或声称一个地理位置,你需要明确地描述它的位置。当时英国“统治着大浪”,并在这一努力中占了先机。
葡萄牙和西班牙,其他主要的航海国,正在使用自己的系统,但最终被英国所取代。纬度比经度更不重要,因为两极(北纬90度,南纬90度)和赤道(北纬0度)的位置没有争议。然而,经度测量起点(0度子午线)的选择是任意的。它更多的是基于民族自豪感和便利性。
在1851年,英国指定了本初子午线(0度经度)作为穿过格林威治天文台的子午线。他们是那个时代的主要航海国家,在全球各地都有殖民地,使用最先进的机械钟,在科学上有资格制定一个标准。你听过“太阳永不落在大英帝国头上”这句话曾经是真的。英国在全球各地都有殖民地,所以在大英帝国的某处总是“白天”。到19世纪下半叶,科学家、铁路和其他新兴产业都感到需要一个全球性的时间标准。第一个这样的系统,使用24个标准时区,是由桑德福德弗莱明爵士在1876年提出的。桑德福德是苏格兰工程师,曾帮助设计加拿大铁路网。他的系统没有得到任何全球实体的正式认可,但到1900年,它催生了现在使用的时区系统的采用。一个国家接一个国家,世界接受了弗莱明的想法。
在每个时区内,所有的时钟都会被设置为一个最能代表太阳在天空中位置的平均时间。这个时间叫做平均太阳时间。相比之下,日晷测量的是表观太阳时,有时被称为真实太阳时。
美国的时区进程始于1883年,当时美国被划分为四个标准时区。每个区域都以经线为中心:
东部标准时间(东部时间)为75度W(本初子午线以西)中部标准时间(CST)为90度W山区标准时间(MST)为105度W太平洋标准时间(PST)为120度W英国已经开始了类似的过程,世界其他国家也很快效仿。到1900年,我们今天使用的全球时区系统已经相当完善。全球连接性的增强需要一些通用的时间测量系统,而标准时区是答案。
大多数时区并不精确地遵循经线。为了使岛屿、较小的国家和大的大都会地区保持在同一个时钟时间内,它们根据需要来回摆动,这显然是对便利性的让步。
标准时区宽15度,因为360度除以24小时等于每小时15度。它们从穿过英国格林威治的本初子午线(经度0度)开始按小时编号。格林威治时钟显示的是所谓的格林威治标准时间(GMT)。编号系统使得在其他地区很容易找到时间。
例如,加利福尼亚,格林威治以西的八个时区,位于一个名为太平洋标准时间(PST)的地区。该区域也被标记为“GMT-8”或“GMT+16”。因此,如果格林威治的时间是下午12:00,那么加利福尼亚的时间是凌晨4:00(12:00-8小时)。
GMT与UTC自1972年以来,GMT基本上被UTC(全球协调时间)取代。当原子钟在20世纪50年代被发明时,就有可能以比旋转地球更好的精度来测量时间。
GMT是一个基于格林尼治天文台望远镜观测的“平均时间”系统。UTC虽然与GMT同步,但考虑到地球自转速率的微小变化。偶尔会有一个“闰秒”被加到(或减去)世界时钟上——这是GMT和UTC之间的一个修正。地球的自转周期从24小时到几分之一秒不等,这取决于地质扰动。
例如,当冰川融化时,质量从高纬度向赤道转移。就像花样滑冰运动员通过伸展手臂或腿来减慢旋转速度一样,角动量守恒定律要求降低旋转速度以补偿质量的重新分布。科学家估计,2011年日本发生的9.0级地震使质量偏离赤道的距离缩短了1.8微秒(0.0000018秒)。
天文学家还必须考虑视在时间和平均时间之间的差异。不同的时区在全球16个地方使用。国家只需选择最适合他们的。
观看上面视频中的IDL工作,研究在你点击“play”之前第一个暂停的帧。它显示午夜点的IDL(白线)。为了标签起见,让我们假设绿色楔形代表星期六的第一个小时。地球的蓝色部分仍在星期五。红色部分(稍后会出现)将在星期天。
那个绿色的楔子是IDL以西的第一个时区。从北极上方看,西面是顺时针方向。值得注意的是,这个绿色时区:
宽15度,横跨地球周长的1/24,时间为1小时;以180度子午线为中心;从经度172.5度延伸到经度187.5度;与IDL沿其东部边界的大部分重合;IDL经过午夜的瞬间,整个时区记录着新一天的开始。给定时区中的所有位置必须在同一时钟时间。有一些例外:选择不使用DST的国家(和国家内部的地区)和选择使用部分时区的国家。但我们现在可以忽略这个问题。
这个动画中的模型在很多方面都是理想化的。最重要的是,所有时区都是15度宽,以24条均匀分布的经线为中心。此外,IDL正好遵循整个UTC±12时区的东边缘。这不完全是现实世界中的事情,但它大大简化了我的模型。
现在可以随意点击“play”。看看蓝色星期五随着绿色星期六的增长而缩小。观察当IDL返回到午夜,第二天和日期开始时会发生什么。当地球自转时,你会看到红色星期天“放松”并取代绿色星期六。使用滑动条来回移动并观察这是如何发生的。
关于IDL有两件事要注意。首先,在任何时间点,地球上都有两个连续的日期。这些日子和日期由IDL分开,从北极点到南极点(大约)沿着经度的172.5度。“KdSPE”“KDSPs”第二,这两天和日期也被午夜线分裂,子午线正好与太阳相对。所以地球上确实有两条“日期线”——一条和行星一起旋转(IDL),另一条保持在子午线的午夜。在“日期线”的另一边,日期和日期总是不同的。
格林威治,我们有一个问题…但是等一下。这条规则似乎有一个例外。整个地球似乎每天都在同一天同一天同一天,一个小时。它从UTC-11时区的东边午夜开始。当下一个时区的东部边缘IDL(UTC±12)到达午夜时结束。这时,新的一天就要开始恢复了。
如果你没有捕捉到动画,请再次观看动画。它只持续一个小时,或者视频中大约一秒钟。每次IDL接近午夜时,都会看到两次
,但正如前面所解释的,这是一个理想化的模型。IDL附近的许多时区都被“划上了格律”,以至于全球各地的日子都不一样。事实上,这是一个极小的“瞬间”—当IDL到达午夜时,
有一些例外情况。例如,中途岛在UTC-11,马绍尔群岛在UTC±12。看看那个地区时区的详细地图。如果您在世界时间服务器上为这两个岛屿使用“会议计划器”功能,您将看到它们确实在一天的最后一小时共享同一天和同一日期,如我的动画所示。您可以在这里看到这个结果。
还有其他组合提供相同的结果。归根结底,这个地区的时区混乱不堪,许多“规则”被打破。例如:跨越IDL会更改日期和日期,但不会更改时间。“规则”的两个部分都存在异常,这就是为什么我们需要时区地图和世界时间服务器的原因。幸运的是,GPS应用程序
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