TUhjnbcbe - 2023/11/4 20:54:00
我们先来看一个老问题：现在有一位俄罗斯人，手里有一张全球银行中奖彩票，它的最后期限是4月9日，而现在是4月10日。这个俄罗斯人怎样做才能让这张过期的彩票「起死回生」？难道要时光倒流吗？其实，他只要订一张由俄罗斯东部飞到美国阿拉斯加的机票即可。俄罗斯东部与美国阿拉斯加之间的白令海。图片来源：Wikipedia当飞机飞越白令海峡，穿过夹在俄罗斯东部与阿拉斯加州之间的国际日期变更线时，我们就会听到空乘通知旅客：现在时间是4月9日某时某刻。日期果然减少了一天。这位俄罗斯人到达美国时，就可以把手中的彩票兑换了。国际日期变更线（又名日界线）就是这样神奇，在这条无形的线的东西两侧，哪怕两地距离只隔一海里，时间却分成两天。穿过大洋的国际日期变更线；由西向东越过日界线，日期要减去一天，反之则增加一天。图片来源：JohanHarris这是现代人的常识。但这条线是怎么来的？为什么它的形状曲曲折折？这点知道的人恐怕就不多了。01为什么需要国际日期变更线？国际日期变更线的设置，和地球所处的天体运行环境有关。我们来复习一下中学地理知识：由于地球自转的关系，地球上的各地所看到日出的时间并不一样，这就导致各地的时间系统各有不同。想想看，如果全球都用同一块钟表，那华盛顿上午8点日出的话，北京岂不是要晚上8点才能看日出？地球自转导致日夜更迭。图片来源：JohanHarris为了避免这种混乱，人们决定将地球划分为24个时区。原因也很简单，地球自转一周约24小时。在这种划分下，地球每隔15°（°/24=15°）便是一个时区，相邻时区之间的时差是1小时。现在，假定太平洋上有一座小岛，我们姑且称为A岛。A岛即将迎来地球上的第一个日出，这个时间记为1月1日早上6时。随着地球自转，在A小岛西侧，第二个小岛将迎来日出，然后是第三个、第四个......与此同时，A岛东侧离它最近的某个小岛，我们且称为B岛，却一直没有等到日出。直至地球自转完一周，地球上的最后一个角落，也就是B岛，终于迎来它生涯的第一束阳光。B岛日出了，它的当地时间被记为1月1日早上6时。而此时的A岛，已经度过一个昼夜，时间是1月2日早上6时。不过，在现实世界中，阳光几乎会同时照在B岛和A岛上，所以它们都是早上6点，时间却相差了一天。地球上不同地方的最大时差，就是地球自转一周的时间。距离相邻的A、B两岛，就被人为选中，承受了这个最大时差。横亘在A、B两岛之间的，就是这条无形的国际日期变更线。还是以A、B小岛的例子来说，在实际时区与经纬系统中，B岛在西十二区，A岛在东十二区，东西十二区重合，两岛中间有条经线，即°经线。°经线，理论上应该是国际日期变更线。°经线与实际上的国际日期变更线。但实际的国际日期变更线却并不是笔直地沿着°经线画的。这是为什么呢？02国际日期变更线为何是弯曲的？原因很简单。我们看地图，由北到南，国际日期变更线第一个偏离°经线、出现大转折的地方在俄罗斯东部与美国阿拉斯加州之间。绕道白令海峡，以及阿拉斯加州西南部群岛西侧的国际日期变更线。图片来源：GoogleMap如果完全以°经线划分日界线，那这条线正好可能经过俄罗斯东部的某个小镇。也许小镇上的某个人早上起床，是星期五上午8点，他去马路对面吃了个早饭，抬头看了一眼早餐店内的钟表：星期四上午8点半。为了避免这种混乱与不便，这条人为假想划定的日界限就进一步做了调整：日界线向东偏离，将俄罗斯领土与美国领土分开——俄罗斯东部可以与美国时间不同，但不能与街坊邻居时间不同。这条线遇到的第二个大的转折点，是美国阿拉斯加州西南部的岛屿。这片岛屿的触须很长，向西越过了°经线，所以国际日期变更线只好向西偏离。日界线在太平洋南部的转折点就更有趣了。南太平洋有众多岛屿国家，为了统一日期方便生活，国际日期变更线在这里照例也得转向。不过，这个转向可能随时都会变化。比如，萨摩亚，一个位于太平洋南部的国家。年12月29日，萨摩耶突然宣布要在第二天改变他们旁边的国际日期变更线。当时，萨摩亚位于日界线东侧，时间是12月29日，西侧的时间则是12月30日。当它第二天正式更改时间、进入日界线西侧的时候，日期直接变成了12月31日。位于南太平洋的萨摩亚，及萨摩亚周围曲折的国际日期变更线。图片来源：GoogleMap对于当时的萨摩亚居民来说，他们没有了12月30日这个日期。这是被日界线「偷走」的一天。如果正好有萨摩亚人出生在12月30日，这一年可就倒霉了，没法过生日。萨摩亚为什么突发奇想要变更日期呢？其实也很简单，萨摩亚要与东时区的国家保持一致，比如中国、澳大利亚等，它要与这些国家做贸易，不在同一天，时间计算确实不便。但这并不是萨摩亚第一次变更时间。早在年7月4日，萨摩亚就把自己搞到了日界线东侧，过了两天7月4日。那次更改的原因，也是为了贸易，萨摩亚要和位于它东侧的美洲做交易。总的来说，人们将日界线定在°经线附近，本就是因为这条线跨越浩瀚的太平洋，陆地少，鲜有人居住，这样能最大限度降低日期变更给人们带来的不便。但还是有部分地区受到了这条线的影响，所以人们只好将日界线部分偏离°经线，最终形成曲折的国际日期变更线。03时区系统背后的英法恩怨国际日期变更线与时区系统，可以说是全球化的产物。因为在全球互动出现之前，这条假想线本不必需要。16世纪以来，大航海时代开启，全球贸易逐渐加强，到了19世纪，世界已连成一个整体。在这种背景下，年，41个国家在华盛顿举行了一场国际经度会议，正是在这次会议上，人们制定了含有二十四个时区和国际日期变更线的「时区系统」。但制定过程并不顺利。时区系统是与地球经度紧紧绑定在一起的。早在16世纪初，欧洲天文学家和数学家就开始痴痴追求着地球经度的测量。那时人们还无法在航海中确定经度，常常导致航海事故的发生。相对于经度，纬度的计算是比较简单的。纬度只需要参照太阳的高度等即可计算，人们很早就掌握了纬度的测量方法；但由于地球自转的原因，人们很难直接通过观察天体来测量经度。经度问题不解决，人类在航海中就无法准确定位，危险就一日不会消除。为测量经度，当时的科学家主要想出两种办法，一种是「月距法」，一种是「钟表法」。简单说来，月距法就是根据观察月亮的运动轨迹，来计算出地球各个地方的经度。但这种方法需要长时间、大量的数据观测，也需要十分庞大且复杂的计算过程，甚至是几代人才能完成的一项工程。月距法示意图。图片来源：Pinterest牛顿就曾参与进月距法的科学进程中，但至死也没有得到最终的答案。钟表法在工程量上较月距法要轻。这种方法就是制造一块精密的钟表，然后带到世界各地，利用钟表与各地实际时间的时差，来计算出当地所处的经度。在现代人看来，钟表法确实比较简便。但当时的人却不这样认为，因为那时的人们还造不出这么精密的钟表。当时的机械钟，经过航海的颠簸、空气湿度与温度的变化等，会出现很大的误差。当时的人们，还没有彻底领悟到科学技术的发展会有多迅猛，所以很多人认为造出这样一块钟表是遥遥无期。并且，人造的机械时钟怎么能和大自然的天体时钟相媲美呢？于是，科学家们分成了两派，一派支持月距法，一派支持钟表法。当时，欧洲国家为了彻底解决航海问题，也纷纷出资，以国家的力量来召集科学家，解决经度测量难题。法国与英国便是其中两个重要国家。而这场经度测量的科学赛跑，也使英法两国结下了一个恩怨。年，法国国王路易十四与大臣让·科尔伯特成立了法国皇家科学院，并于次年建立巴黎天文台。法国汇集了欧洲很多著名的科学家，幻想能率先解决经度问题，并以巴黎天文台的位置设置本初子午线，即0°经线。建立于年的巴黎天文台。图片来源：Wikipedia法国最初以月距法为攻克手段，但碰壁后即转向了伽利略曾经提出的木星卫星观测法。法国取得了一定程度的成功，并根据对木星卫星的观测，确定了欧洲地区的经度，重新绘制了一版新的欧洲地图。但这种难度较高的方法并不能直接运用到航海中，船员们在茫茫大海中依旧不能定位自己的位置，保障船队的安全。年，英国也在伦敦附近的格林尼治建立了一座格林尼治天文台。建立于年的格林尼治天文台。图片来源：Wikipedia格林尼治天文台的第二任台长，就是大名鼎鼎的预测了哈雷彗星的埃德蒙多·哈雷（EdmondHalley）。但经过几个国家几代人的努力，不管是月距法还是钟表法，或者其他方法，都没有彻底解决经度问题。直到18世纪初，一个叫做约翰·哈里森（JohnHarrison）的英国木匠、钟表匠出现了。04时区系统的最终确定年轻的哈里森找到哈雷，说他能制作出一台精密的钟表。在哈雷等人的帮助下，哈里森得到一笔资金，并于年制造出他的第一台用于经度测量的钟表。这台钟表很成功。在此基础上，哈里森不断改进，反复做了多台钟表，直至年，最终做出一台更为精密完美的钟表。哈里森于年制造的第一台航海钟，命名为H1，现藏于格林尼治皇家博物馆。图片来源：RoyalMuseumsGreenwich眼看着经度问题就要解决了。法国急眼了，要掏钱买走哈里森的技术，但哈里森拒绝了。英国的一些科学家也急眼了，比如英国皇家天文学家马斯基林（NevilMaskelyne），他是月距法的忠实拥护者。马斯基林同时也是负责评审哈里森钟表法的负责人之一。但最终，哈里森还是取得了成功，并拿到了英国的国家奖金。而马斯基林也没有放弃月距法，他几乎在同时将将月距法应用在航海中。美国科普作家戴瓦·索贝尔，于年出版《经度》一书，详细记录了哈里森等人解决经度难题的科学历程。《经度：寻找地球刻度的人》作者:[美]戴瓦·索贝尔译者:汤江波出版社:海南出版社出版时间:年不管是月距法还是钟表法，都是英国胜了。英国胜了，格林尼治天文台闻名天下。英国以经过格林尼治天文台的经线为本初子午线（0°经线），以格林尼治天文台的时间为世界标准时间，以此应用到全球航海中，并以此计算世界各地的经度与时间。直至今日，格林尼治时间仍被规定为世界标准时间。穿过伦敦格林尼治天文台的本初子午线。法国这边，一直不服气。在年国际经度会议上，人们按照当时世界实际的使用情况，确定经过格林尼治天文台的经线为本初子午线，就遭到了法国的反对。会议结束后，法国仍固执地以巴黎天文台为本初子午线计算时间与经度。但在全球化日益增进的时代，世界不可能出现两个时间系统，船员们都使用着来自英国的科学成果与计算数据。法国最终不得不屈服，整个世界都逐渐融入到年制定的时区系统当中。但英法两国的恩怨到此并没有完全结束。到了20世纪末，GPS定位技术进入到人类生活，月距法与钟表法都失去了现实应用的地位。另外，人们又发明了原子钟，以铯-等元素的原子振荡频率来精确计算时间。由原子钟得来的时间被称作原子时间，误差极小，千万年仅一秒。但问题在于，由于地球自转速度变慢，格林尼治时间也不得不发生改变。这就造成了原子时间与格林尼治时间的不统一。为了使二者达到统一一致，原子时间出现了「闰秒」的操作，就是每隔几年，让原子时间在某一分钟走上61秒，「等」一下格林尼治时间。这和我们常用的「闰月」有相通之处。这时，有人就提出，「闰秒」的操作实在太多余了，干脆废除格林尼治时间，以原子时间为世界标准时间。有很多国家支持这一提议。法国也在其中，似乎是在复「世纪之仇」。而英国却坚持继续使用格林尼治时间。这次较量，英法谁能胜出？其实，时间设定本就是为了便利人们的生活，采用哪种时间为标准时间，最根本的还是要看这一设定标准对人们的实际效用如何。在这一层面上，法国与英国的争端并不重要，因为世界会自然地接受那个最符合人类生活的时间标准。时间，才是最后的胜负裁定者。