De International Date Line (IDL) is een denkbeeldige - en willekeurige - lijn op het aardoppervlak die loopt van de noordpool tot de zuidpool. Wanneer u de IDL oversteekt, veranderen de dag en datum. Als u het oversteekt in westelijke richting, gaat de dag met één vooruit en wordt de datum met één verhoogd. Als je het oversteekt in oostelijke richting, gebeurt het tegenovergestelde.
De IDL is geen kwestie van internationaal recht, maar het is een van de weinige normen die wereldwijd worden omarmd. De IDL is cruciaal voor wereldwijde interconnectiviteit, onmiddellijke communicatie, tijdmeting en consistente internationale databases. Het gaat vooral om gemak, handel en politiek. De IDL gebeurde om vrijwel dezelfde redenen als de opkomst van internet - het werkt en het maakt het leven een beetje gemakkelijker. Voordat we bespreken hoe en waarom de internationale datalijn is ontstaan, moeten we eerst de kwestie van het bijhouden van tijd bespreken.
'Weet iemand echt hoe laat het is?'
Vroeger voor mechanische klokken werd de tijd meestal gemeten met zonnewijzers. Mensen vertrouwden op de definitie dat 'middag' was toen de zon het hoogst aan de hemel was en pal naar het zuiden. Een 'dag' was gewoon de hoeveelheid tijd tussen twee opeenvolgende 'middagen'. De meeste steden op de planeet stelden hun klok in op die cyclus, en alles was goed - althans binnen een specifieke stad.
Het probleem was dat elke stad om 12.00 uur een eigen (schijnbare) 12.00 uur beleefde. Afhankelijk van de lengtegraad kunnen aangrenzende steden een tijd hebben van bijvoorbeeld 11:45 uur of 12:15 uur. weergegeven op hun zonnewijzers. Dichtbij de evenaar, als u ongeveer 1.600 kilometer naar het westen reist, wordt de aankomst van de middag met een uur vertraagd.
In de 19e eeuw maakte de opkomst van transcontinentale spoorwegen de zaken nog ingewikkelder. In die eeuw kwamen ook nauwkeurige mechanische uurwerken op grote schaal beschikbaar. Reizigers merkten dat ze op elk station in het oosten of westen enkele minuten hun horloges moesten resetten. Dit was op zijn best lastig.
Ook in die eeuw veroorzaakte de opkomst van telegrafie tijdgerelateerde problemen voor commerciële en militaire entiteiten - de early adopters. De telegraaf, uitgevonden in 1832 door Pavel Schilling, was het eerste echte "instant messaging" (IM) -systeem. Het maakte communicatie over grote afstanden mogelijk met behulp van elektriciteit, die (bijna) met de snelheid van het licht beweegt.
De telefoon, in 1876 gepatenteerd door Alexander Graham Bell, was het tweede dergelijke IM-systeem. En om beide systemen effectief te gebruiken, is het natuurlijk handig om de kloktijden te kennen op de locaties van zowel de afzender als de ontvanger.
Breedtegraad en lengtegraad
Voordat we uitleggen hoe tijdzones deze klokproblemen hebben opgelost, laten we eerst de lengte- en breedtegraad bekijken. Rond 150 voor Christus stelde Hipparchus van Nicea, een Griekse wiskundige en astronoom, een globaal raster van lengte- en breedtegraadlijnen voor om de positie te meten. Het was een coördinatensysteem voor het lokaliseren van punten op het oppervlak van een bol. Op de verticale as werd 'breedtegraad' gemeten en op de horizontale as 'lengtegraad'. Hoewel hij vooruitziend was, kwijnde zijn idee meer dan een millennium lang weg.
Tijdens het tijdperk van ontdekking, beginnend in de 15e eeuw, zagen cartografen de behoefte aan gestandaardiseerde breedtegraad- en lengtemeting. Als het uw bedoeling is om een geografische locatie in kaart te brengen of te claimen, moet u de positie ondubbelzinnig beschrijven. Groot-Brittannië regeerde destijds 'over de golven' en nam de vroege leiding in dit streven.
Portugal en Spanje, de andere grote zeevaartnaties, gebruikten hun eigen systemen, maar stelden uiteindelijk uit naar Engeland. De breedtegraad was minder een probleem dan de lengtegraad, aangezien er geen discussie bestond over de plaats van de polen (breedtegraad 90 graden noord en 90 graden zuid) en de evenaar (breedtegraad 0 graden). De keuze van een startpunt voor lengtemeting (de meridiaan van 0 graden) was echter willekeurig. Het was meer gebaseerd op nationale trots en gemak.
In 1851 wees Engeland de Prime Meridian (0 graden lengtegraad) aan als de meridiaan die door de Greenwich Observatory liep. Ze waren in die tijd de dominante zeevarende natie, hadden kolonies over de hele wereld, gebruikten ultramoderne mechanische klokken en waren wetenschappelijk gekwalificeerd om een standaard vast te stellen. Je hebt het gezegde gehoord: "De zon gaat nooit onder in het Britse rijk." Dat was ooit waar. Engeland had kolonies over de hele wereld, dus het was altijd "overdag" ergens in het Britse rijk. Groot-Brittannië had invloed.
Tijdzones
Tegen het einde van de 19e eeuw voelden wetenschappers, spoorwegen en andere opkomende industrieën de behoefte aan een wereldwijde tijdstandaard. Het eerste dergelijke systeem, dat gebruik maakt van 24 standaardtijdzones, werd in 1876 voorgesteld door Sir Sandford Fleming. Sandford was een Schotse ingenieur die hielp bij het ontwerpen van het Canadese spoorwegnet. Zijn systeem werd niet officieel goedgekeurd door een wereldwijde entiteit, maar tegen 1900 leidde het tot de goedkeuring van het huidige tijdzonesysteem. Natie per natie kocht de wereld het idee van Fleming in.
Binnen elke tijdzone zouden alle klokken worden ingesteld op een gemiddelde tijd die het best representeerde waar de zon zich aan de hemel bevond. Die tijd wordt genoemd gemiddelde zonnetijd. Zonnewijzers meten ter vergelijking schijnbare zonnetijd, soms genoemd echte zonnetijd.
Het tijdzoneproces begon in 1883 voor de Verenigde Staten, toen de natie werd verdeeld in vier standaardtijdzones. Elke zone was gecentreerd op een lengtegraad:
- Eastern Standard Time (EST) op 75 graden W (ten westen van de Prime Meridian)
- Central Standard Time (CST) bij 90 graden W.
- Mountain Standard Time (MST) bij 105 graden W
- Pacific Standard Time (PST) bij 120 graden W.
Het Verenigd Koninkrijk was al een soortgelijk proces begonnen en de rest van de wereld volgde dat al snel. Tegen 1900 was het wereldwijde systeem van tijdzones dat we vandaag gebruiken redelijk goed ingeburgerd. Toenemende wereldwijde connectiviteit vereiste een universeel systeem van tijdmeting en standaardtijdzones waren het antwoord.
De meeste tijdzones volgen niet precies meridianen van lengtegraad. Ze zigzagden en zagen waar nodig om eilanden, kleinere landen en grote stedelijke gebieden op dezelfde kloktijd te houden - een voor de hand liggende concessie aan gemak.
Standaard tijdzones zijn 15 graden breed, aangezien 360 graden gedeeld door 24 uur gelijk is aan 15 graden per uur. Ze zijn genummerd per uur vanaf de Prime Meridian (lengtegraad 0 graden), die door Greenwich, Engeland loopt. De Greenwich-klok toont de zogenaamde Greenwich Mean Time (GMT). Het nummeringssysteem maakt het gemakkelijk om de tijd in andere zones te vinden.
Californië, acht tijdzones ten westen van Greenwich, bevindt zich bijvoorbeeld in een zone met de naam Pacific Standard Time (PST). Die zone heeft ook het label "GMT-8" of GMT + 16. "Dus als de tijd in Greenwich 12:00 uur is, is de tijd in Californië 4:00 uur (12:00 - 8 uur).
GMT vs. UTC
Sinds 1972 is GMT grotendeels vervangen door UTC (Universal Coordinated Time). Toen atoomklokken in de jaren vijftig werden uitgevonden, werd het mogelijk om tijd te meten met een nauwkeurigheid die beter was dan die van de roterende aarde.
GMT was een "gemiddelde tijd" -systeem gebaseerd op telescopische waarnemingen van Greenwich Observatory. UTC houdt, hoewel gesynchroniseerd met GMT, rekening met kleine variaties in de rotatiesnelheid van de aarde. Af en toe wordt een "schrikkelseconde" toegevoegd aan (of afgetrokken van) de wereldklok - dat is een correctie tussen GMT en UTC. De rotatieperiode van de aarde kan variëren van precies 24 uur tot een fractie van een seconde, hoe dan ook, afhankelijk van geologische verstoringen.
Terwijl gletsjers smelten, is er bijvoorbeeld een overdracht van massa van hogere breedtegraden naar de evenaar. Net als bij een kunstschaatser die zijn spinsnelheid vertraagt door een arm of been uit te strekken, vereist de wet van behoud van impulsmoment een verlaging van de spinsnelheid om deze herverdeling van massa te compenseren. Wetenschappers schatten dat een aardbeving met een kracht van 9,0 in Japan in 2011 in 2011 voldoende massa van de evenaar wegschoof om de dag met 1,8 microseconden (0,0000018 s) te verkorten.
Astronomen moeten ook rekening houden met het verschil tussen schijnbare en gemiddelde tijd. Dat verschil hangt af van hoe ver oostelijk of westelijk men zich binnen een tijdzone bevindt, en ook van de tijdvergelijking, die afhangt van de datum. En dan is er die verwarrende correctie genaamd Zomertijd (DST). Maar nogmaals, om de IDL te begrijpen, kunnen we deze complicaties negeren.
Wat is de IDL?
We weten allemaal dat de dag en datum om middernacht veranderen, ongeacht uw locatie op aarde. Maar om een wereldwijd tijdzonesysteem met een IDL te gebruiken, moeten de dag en datum worden gescheiden om twee locaties - u kunt een cirkel niet in twee delen splitsen met een enkele 'snede'. De oplossing werd in 1884 geleverd door de International Meridian Conference (IMC), gehouden in Washington, D.C., en werd bijgewoond door vertegenwoordigers van 26 landen.
De IMC koos de meridiaan van 180 graden als de andere 'snede', niet omdat deze direct tegenover de nulmeridiaan lag (elke meridiaan zou die andere 'snede' kunnen zijn). Er is gekozen voor de meridiaan van 180 graden omdat deze voornamelijk door de open oceaan in de centrale Stille Oceaan loopt, zigzaggend en zaggend om nabijgelegen landen op hun eigen dag en datum te houden. Dus de keuze voor 180 graden was willekeurig, maar het vestigde de IDL die tegenwoordig wordt gebruikt.
Hoewel de IDL in het midden van zijn UTC ± 12-tijdzone op beide polen begint - precies op 180 graden - voor het grootste deel van zijn lengte, verschuift hij naar het oosten en valt samen met de oostelijke rand van zijn tijdzone, die ook zigs en zags. Het komt erop neer dat deze accommodatie de eilandstaten van Oceanië elk op hun eigen klok en kalender houdt. Maar er zijn uitzonderingen.
De eilanden die een dag hebben overgeslagen
Net voor middernacht op 29 december 2011 verzamelden Samoanen zich rond de klokkentoren in de hoofdstad Apia om het historische moment van hoppen naar de andere kant van de internationale datalijn te vieren.
Toen de klok 12.00 uur sloeg, sprongen de inwoners van Samoa, samen met hun buren op het eiland Tokelau, vooruit naar zaterdag 31 december 2011 - en sloegen vrijdag volledig over. De eilanden werden nu beschouwd als aan de westkant van de IDL op het oostelijk halfrond. Ze hebben met name hun tijdzone gewijzigd van UTC-11 in UTC + 13.
De beslissing was economisch. Hoewel Samoa in de vorige eeuw veel zaken deed met de Verenigde Staten, is deze handel aanzienlijk verschoven naar de regio Azië-Pacific, met name Nieuw-Zeeland en Australië.
Dus hoewel Samoa geografisch dichter bij de landen van de Stille Oceaan lag, was er volgens EarthSky Communications een zeer hinderlijk verschil van 23 uur tussen Samoa en Nieuw-Zeeland en een verschil van 21 uur tussen Samoa en de oostkust van Australië. Dus in een poging om hun werkweken beter te synchroniseren met hun belangrijkste handelspartners, besloten de twee landen van het eiland om over de IDL te springen.
In een artikel dat op 28 december 2011 in The Guardian werd gepubliceerd, sprak de premier van Samoa, Tuilaepa Sailele Malielegaoi, het ongemak uit met de vorige IDL-situatie:
'Door zaken te doen met Nieuw-Zeeland en Australië lopen we twee werkdagen per week mis. Terwijl het hier vrijdag is, is het zaterdag in Nieuw-Zeeland en als we zondag in de kerk zijn, doen ze al zaken in Sydney en Brisbane. '
Deze IDL-overgang was een soort thuiskomst voor Samoanen. Meer dan een eeuw geleden bevond het land zich aan de westkant van de IDL, maar besloot in 1892 om naar de oostkant te verhuizen om dichter bij de Amerikaanse tijd te zijn. Dus 119 jaar lang waren Samoanen getuige van de laatste zonsondergang van de dag en waren ze de laatste die in het nieuwe jaar aanbelden - nu zijn ze een van de eersten.
Helaas zal er altijd wat ongemak zijn zo dicht bij de IDL wonen: nu is er een 24-uurs verschil tussen Samoa - gelegen in het westelijke deel van de Samoa-eilandenketen - en Amerikaans-Samoa aan de oostelijke kant.
Tonga gaf ook de voorkeur aan UTC + 13 (of UTC-11) om redenen van handel en gemak. De Chatham-eilanden, bijna 800 kilometer ten oosten van Nieuw-Zeeland, stellen de klok in op UTC + 12.75, waardoor een "wees" -tijdzone binnen UTC ± 12 ontstaat. Fractionele tijdzones worden gebruikt op 16 locaties over de hele wereld. Landen kiezen gewoon wat voor hen het beste werkt.
Bekijk het IDL-werk
Bestudeer in de video hierboven het eerste onderbroken frame voordat je op 'afspelen' klikt. Het toont de IDL (witte lijn) om middernacht. Laten we voor de etiketten zeggen dat de groene wig het eerste uur van zaterdag vertegenwoordigt. Het blauwe deel van de aarde is nog steeds op vrijdag. Het rode gedeelte (dat later verschijnt) is zondag.
Die groene wig is de eerste tijdzone ten westen van de IDL. West is met de klok mee, zoals te zien in deze weergave van boven de noordpool. Let op, deze groene tijdzone:
- is 15 graden breed, beslaat 1/24 van de omtrek van de aarde en een uur tijd;
- is gecentreerd op de meridiaan van 180 graden;
- strekt zich uit van 172,5 graden tot 187,5 graden;
- valt samen met de IDL langs het grootste deel van de oostgrens;
Op het moment dat de IDL middernacht passeert, registreert die hele tijdzone het begin van een nieuwe dag. Alle locaties in een bepaalde tijdzone moeten op dezelfde kloktijd staan. Er zijn enkele uitzonderingen: landen (en regio's binnen landen) die zich hebben afgemeld voor zomertijd, en degenen die ervoor hebben gekozen fractionele tijdzones te gebruiken. Maar dat kunnen we voorlopig negeren.
Het model in deze animatie is op vele manieren geïdealiseerd. Het belangrijkste is dat alle tijdzones precies 15 graden breed zijn en gecentreerd op 24 gelijkmatig verdeelde meridianen van lengtegraad. Ook volgt de IDL precies de oostelijke rand van de volledige UTC ± 12-tijdzone. Dit is niet helemaal zoals het in de echte wereld is, maar het vereenvoudigt mijn model enorm.
Voel je nu vrij om op "spelen" te drukken. Kijk hoe de blauwe vrijdag krimpt terwijl de groene zaterdag groeit. Kijk wat er gebeurt als de IDL terugkeert tot middernacht en de volgende dag en datum begint. Je ziet rode zondag 'afrollen' en groene zaterdag vervangen terwijl de aarde draait. Gebruik de schuifregelaar om heen en weer te gaan en kijk hoe dat gebeurt.
Er zijn twee dingen die u moet opmerken over de IDL. Ten eerste zijn er op elk moment twee opeenvolgende dagen en datums van kracht op aarde. Die dagen en datums worden gescheiden door de IDL, die van de noordpool naar de zuidpool loopt (ongeveer) langs de meridiaan van 172,5 graden van de lengtegraad.
Ten tweede worden die twee dagen en datums ook gesplitst door de middernachtlijn, de meridiaan precies tegenover de zon. Er zijn dus eigenlijk twee "datumlijnen" op aarde - één roteert met de planeet (de IDL), en de andere blijft gefixeerd op de middernachtmeridiaan. Aan weerszijden van beide "datumlijnen" zijn de dag en datum altijd verschillend.
Greenwich, we hebben een probleem ...
Maar wacht. Er lijkt een uitzondering op die regel te zijn. De hele aardbol lijkt op de dezelfde dag en datum elke dag een uur. Het begint wanneer de oostelijke rand van de UTC-11-tijdzone middernacht bereikt. Het eindigt wanneer de oostelijke rand van de volgende tijdzone, de IDL (UTC ± 12), middernacht raakt. Op dat moment begint een nieuwe dag te ontrollen.
Bekijk de animatie opnieuw als je dat niet hebt opgemerkt. Het duurt maar een uur of ongeveer een seconde in de video. Je zult het twee keer zien, elke keer dat de IDL middernacht nadert.
Maar zoals eerder uitgelegd, is dit een geïdealiseerd model. Veel tijdzones in de buurt van de IDL zijn "gerrymandered" tot het punt waar het is nooit dezelfde dag over de hele wereld. In werkelijkheid is het voor een oneindig klein "moment", wanneer de IDL middernacht bereikt.
Er zijn enkele uitzonderingen op dat scenario. De Midway-eilanden bevinden zich bijvoorbeeld in UTC-11 en de Marshalleilanden in UTC ± 12. Bekijk deze gedetailleerde kaart van de tijdzones in dat gebied. Als je de Meeting Planner-functie op de World Time Server voor die twee eilanden gebruikt, zul je zien dat ze inderdaad dezelfde dag en datum delen voor het laatste uur van de dag, zoals mijn animatie laat zien. Dat resultaat kun je hier zien.
Er zijn andere combinaties die hetzelfde resultaat opleveren. Het komt erop neer dat tijdzones in deze regio zo door elkaar zijn gegooid dat veel "regels" worden overtreden. Bijvoorbeeld: Het oversteken van de IDL verandert de dag en datum, maar niet de tijd. Er zijn uitzonderingen voor beide delen van die 'regel'. Daarom hebben we tijdzonekaarten en wereldtijdservers nodig. Gelukkig kennen GPS-apps alle regels en uitzonderingen, dus houd je smartphone op de juiste tijd, dag en datum, waar je ook reist.
Als u op de IDL stond met één voet aan elke kant, welke dag zou het dan zijn?
Strik vraag. Omdat je de IDL hebt "gekruist", zou elke voet op een andere dag zijn. Als je een horloge aan beide handen droeg, moeten ze technisch gezien op verschillende dagen en datums worden ingesteld. De vraag wat tijd die horloges moeten worden ingesteld is niet zo gemakkelijk te beantwoorden.
Afhankelijk van waar op de IDL je staat, kunnen de tijden overal gelijk zijn aan een uur anders. Hier kan zomertijd de boel in de war brengen, aangezien sommige locaties het waarnemen en andere niet. En dan is er die fractionele tijdzonecomplicatie.
Maar 'schrijlings op de IDL staan' is niet eenvoudig. Tenzij je op een boot voor anker ligt bij de IDL, is er echt geen plaats waar je kunt "staan" op de beschreven manier, behalve in de buurt van de palen. Omdat de meridianen van lengtegraad bij de polen samenkomen, is het mogelijk om tijdens een willekeurig korte wandeling over meerdere tijdzones te lopen. Een kilometer van beide polen zijn tijdzones slechts 262 meter breed. Als je precies op een van beide palen stond, zou je met één voet kunnen staan in alle 24 tijdzones.
Het wordt een stuk eenvoudiger door slechts een paar tijdzones in de buurt van de polen te gebruiken. Sommige wetenschappelijke bases op Antarctica gebruiken Nieuw-Zeelandse tijd (UTC ± 12), omdat dat een populair vertrekpunt is voor reizen naar Antarctica. Anderen zetten hun klok op UTC. Astronauten op het internationale ruimtestation doen hetzelfde. Het ISS beweegt met een verbazingwekkende snelheid van 7,7 mijl per seconde (7,7 km / s). Dat is 5,7 keer sneller dan een snelheidsoverschrijding. Het ISS maakt elke 90 minuten een reis rond de aarde. Dus in 24 uur ervaren de inzittenden 32 dag- en datumwisselingen en genieten van 16 zonsopkomsten en 16 zonsondergangen. Om het simpel te houden, zijn hun klokken ingesteld op UTC + 0.
Tijd is slechts een hulpmiddel
Het begrijpen van de IDL is een oefening in rekenen, en misschien wat geometrie. Het is geen magie, het is geen natuurkunde en het is amper astronomie. Het draait allemaal om het stellen van willekeurige tijdstandaarden op een roterende planeet. Tijd is in die zin gewoon een ander instrument van een moderne technologische samenleving.
Een laatste historische opmerking: tijdens Magellans 1519-1522 omzeiling van de wereld registreerde zijn navigator ijverig de passage van elke dag van hun reis. Toen ze terugkeerden naar de thuishaven, waren de dag en datum met één uit. Het duurde niet lang om erachter te komen hoe die fout is opgetreden.
Als je naar het westen reist (tegenover de richting waarin de aarde draait), zal elke dag iets langer zijn dan 24 uur - dat wil zeggen, als je je 'dag' meet als de tijd tussen twee opeenvolgende 'middagen'. Gedurende de drie jaar van hun reis kwamen die kleine verschillen op een hele dag. Dit was bijna drie eeuwen voordat de IDL werd opgericht, maar het toonde de noodzaak aan voor aanpassing van dag en datum tijdens wereldwijde reizen.
Dankzij de wetenschap is dat nu allemaal duidelijk. In de 21e eeuw nemen mensen de IDL als vanzelfsprekend aan. Reizen naar de Stille Oceaan is routine en dat weten we allemaal wat gebeurt wanneer u de IDL kruist. Nu weet je het waarom het gebeurt.
Dan Heim doceerde 30 jaar natuurkunde en wiskunde - meer als je zijn wetenschapsclub op de lagere school meetelt. Sinds 1999 is hij freelance schrijver en maakt educatieve computergraphics en animaties. Dan is voorzitter van de Desert Foothills Astronomy Club in New River, Ariz. Zijn wekelijkse blog Sky Lights behandelt onderwerpen als astronomie, meteorologie en aardwetenschappen, en vragen van lezers worden aangemoedigd.
