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  • 1 # 穿插游擊隊

    我們先來看一個老問題:

    現在有一位俄羅斯人,手裡有一張全球銀行中獎彩票,它的最後期限是4月9日,而現在是4月10日。這個俄羅斯人怎樣做才能讓這張過期的彩票「起死回生」?

    難道要時光倒流嗎?

    其實,他只要訂一張由俄羅斯東部飛到美國阿拉斯加的機票即可。

    | 俄羅斯東部與美國阿拉斯加之間的白令海。

    當飛機飛越白令海峽,穿過夾在俄羅斯東部與阿拉斯加州之間的國際日期變更線時,我們就會聽到空乘通知旅客:現在時間是4月9日某時某刻。

    日期果然減少了一天。

    這位俄羅斯人到達美國時,就可以把手中的彩票兌換了。

    國際日期變更線(又名日界線)就是這樣神奇,在這條無形的線的東西兩側,哪怕兩地距離只隔一海里,時間卻分成兩天。

    | 穿過大洋的國際日期變更線;由西向東越過日界線,日期要減去一天,反之則增加一天。

    這是現代人的常識。

    但這條線是怎麼來的?為什麼它的形狀曲曲折折?

    這點知道的人恐怕就不多了。

    國際日期變更線的設定,和地球所處的天體執行環境有關。

    我們來複習一下中學地理知識:

    由於地球自轉的關係,地球上的各地所看到日出的時間並不一樣,這就導致各地的時間系統各有不同。想想看,如果全球都用同一塊鐘錶,那華盛頓上午8點日出的話,北京豈不是要晚上8點才能看日出?

    | 地球自轉導致日夜更迭。

    為了避免這種混亂,人們決定將地球劃分為24個時區。

    原因也很簡單,地球自轉一週約24小時。在這種劃分下,地球每隔15°(360°/24=15°)便是一個時區,相鄰時區之間的時差是1小時。

    現在,假定太平洋上有一座小島,我們姑且稱為A島。A島即將迎來地球上的第一個日出,這個時間記為1月1日早上6時。

    隨著地球自轉,在A小島西側,第二個小島將迎來日出,然後是第三個、第四個......

    與此同時,A島東側離它最近的某個小島,我們且稱為B島,卻一直沒有等到日出。直至地球自轉完一週,地球上的最後一個角落,也就是B島,終於迎來它生涯的第一束Sunny。

    B島日出了,它的當地時間被記為1月1日早上6時。

    而此時的A島,已經度過一個晝夜,時間是1月2日早上6時。

    不過,在現實世界中,Sunny幾乎會同時照在B島和A島上,所以它們都是早上6點,時間卻相差了一天。

    地球上不同地方的最大時差,就是地球自轉一週的時間。距離相鄰的A、B兩島,就被人為選中,承受了這個最大時差。

    橫亙在A、B兩島之間的,就是這條無形的國際日期變更線。

    還是以A、B小島的例子來說,在實際時區與經緯系統中,B島在西十二區,A島在東十二區,東西十二區重合,兩島中間有條經線,即180°經線。

    180°經線,理論上應該是國際日期變更線。

    | 180°經線與實際上的國際日期變更線。

    但實際的國際日期變更線卻並不是筆直地沿著180°經線畫的。

    這是為什麼呢?

    原因很簡單。

    我們看地圖,由北到南,國際日期變更線第一個偏離180°經線、出現大轉折的地方在俄羅斯東部與美國阿拉斯加州之間。

    | 繞道白令海峽,以及阿拉斯加州西南部群島西側的國際日期變更線。

    如果完全以180°經線劃分日界線,那這條線正好可能經過俄羅斯東部的某個小鎮。

    也許小鎮上的某個人早上起床,是星期五上午8點,他去馬路對面吃了個早飯,抬頭看了一眼早餐店內的鐘表:星期四上午8點半。

    為了避免這種混亂與不便,這條人為假想劃定的日界限就進一步做了調整:日界線向東偏離,將俄羅斯領土與美國領土分開——俄羅斯東部可以與美國時間不同,但不能與街坊鄰居時間不同。

    這條線遇到的第二個大的轉折點,是美國阿拉斯加州西南部的島嶼。這片島嶼的觸鬚很長,向西越過了180°經線,所以國際日期變更線只好向西偏離。

    日界線在太平洋南部的轉折點就更有趣了。

    南太平洋有眾多島嶼國家,為了統一日期方便生活,國際日期變更線在這裡照例也得轉向。

    不過,這個轉向可能隨時都會變化。

    比如,薩摩亞,一個位於太平洋南部的國家。

    2011年12月29日,薩摩耶突然宣佈要在第二天改變他們旁邊的國際日期變更線。

    當時,薩摩亞位於日界線東側,時間是12月29日,西側的時間則是12月30日。當它第二天正式更改時間、進入日界線西側的時候,日期直接變成了12月31日。

    對於當時的薩摩亞居民來說,他們沒有了12月30日這個日期。

    這是被日界線「偷走」的一天。

    如果正好有薩摩亞人出生在12月30日,這一年可就倒黴了,沒法過生日。

    薩摩亞為什麼突發奇想要變更日期呢?

    其實也很簡單,薩摩亞要與東時區的國家保持一致,比如中國、澳洲等,它要與這些國家做貿易,不在同一天,時間計算確實不便。

    但這並不是薩摩亞第一次變更時間。

    早在1892年7月4日,薩摩亞就把自己搞到了日界線東側,過了兩天7月4日。那次更改的原因,也是為了貿易,薩摩亞要和位於它東側的美洲做交易。

    總的來說,人們將日界線定在180°經線附近,本就是因為這條線跨越浩瀚的太平洋,陸地少,鮮有人居住,這樣能最大限度降低日期變更給人們帶來的不便。

    但還是有部分地區受到了這條線的影響,所以人們只好將日界線部分偏離180°經線,最終形成曲折的國際日期變更線。

    國際日期變更線與時區系統,可以說是全球化的產物。

    因為在全球互動出現之前,這條假想線本不必需要。

    16世紀以來,大航海時代開啟,全球貿易逐漸加強,到了19世紀,世界已連成一個整體。

    在這種背景下,1884年,41個國家在華盛頓舉行了一場國際經度會議,正是在這次會議上,人們制定了含有二十四個時區和國際日期變更線的「時區系統」。

    但制定過程並不順利。

    時區系統是與地球經度緊緊繫結在一起的。早在16世紀初,歐洲天文學家和數學家就開始痴痴追求著地球經度的測量。那時人們還無法在航海中確定經度,常常導致航海事故的發生。

    相對於經度,緯度的計算是比較簡單的。緯度只需要參照太陽的高度等即可計算,人們很早就掌握了緯度的測量方法;但由於地球自轉的原因,人們很難直接通過觀察天體來測量經度。

    經度問題不解決,人類在航海中就無法準確定位,危險就一日不會消除。

    為測量經度,當時的科學家主要想出兩種辦法,一種是「月距法」,一種是「鐘錶法」。

    簡單說來,月距法就是根據觀察月亮的運動軌跡,來計算出地球各個地方的經度。但這種方法需要長時間、大量的資料觀測,也需要十分龐大且複雜的計算過程,甚至是幾代人才能完成的一項工程。

    牛頓就曾參與進月距法的科學程序中,但至死也沒有得到最終的答案。

    鐘錶法在工程量上較月距法要輕。

    這種方法就是製造一塊精密的鐘表,然後帶到世界各地,利用鐘錶與各地實際時間的時差,來計算出當地所處的經度。

    在現代人看來,鐘錶法確實比較簡便。

    但當時的人卻不這樣認為,因為那時的人們還造不出這麼精密的鐘表。當時的機械鐘,經過航海的顛簸、空氣溼度與溫度的變化等,會出現很大的誤差。

    當時的人們,還沒有徹底領悟到科學技術的發展會有多迅猛,所以很多人認為造出這樣一塊鐘錶是遙遙無期。並且,人造的機械時鐘怎麼能和大自然的天體時鐘相媲美呢?

    於是,科學家們分成了兩派,一派支援月距法,一派支援鐘錶法。

    當時,歐洲國家為了徹底解決航海問題,也紛紛出資,以國家的力量來召集科學家,解決經度測量難題。

    法國與英國便是其中兩個重要國家。而這場經度測量的科學賽跑,也使英法兩國結下了一個恩怨。

    1666年,法國國王路易十四與大臣讓·科爾伯特成立了法國皇家科學院,並於次年建立巴黎天文臺。

    法國彙集了歐洲很多著名的科學家,幻想能率先解決經度問題,並以巴黎天文臺的位置設定本初子午線,即0°經線。

    | 建立於1667年的巴黎天文臺。

    法國最初以月距法為攻克手段,但碰壁後即轉向了伽利略曾經提出的木星衛星觀測法。

    法國取得了一定程度的成功,並根據對木星衛星的觀測,確定了歐洲地區的經度,重新繪製了一版新的歐洲地圖。

    但這種難度較高的方法並不能直接運用到航海中,船員們在茫茫大海中依舊不能定位自己的位置,保障船隊的安全。

    1675年,英國也在倫敦附近的格林尼治建立了一座格林尼治天文臺。

    格林尼治天文臺的第二任臺長,就是大名鼎鼎的預測了哈雷彗星的埃德蒙多·哈雷(Edmond Halley)。

    但經過幾個國家幾代人的努力,不管是月距法還是鐘錶法,或者其他方法,都沒有徹底解決經度問題。

    直到18世紀初,一個叫做約翰·哈里森(John Harrison)的英國木匠、鐘錶匠出現了。

    年輕的哈里森找到哈雷,說他能製作出一臺精密的鐘表。

    在哈雷等人的幫助下,哈里森得到一筆資金,並於1735年製造出他的第一臺用於經度測量的鐘表。

    這檯鐘表很成功。在此基礎上,哈里森不斷改進,反覆做了多臺鐘錶,直至1759年,最終做出一臺更為精密完美的鐘表。

    | 哈里森於1735年製造的第一臺航海鍾,命名為H1,現藏於格林尼治皇家博物館。

    眼看著經度問題就要解決了。

    法國急眼了,要掏錢買走哈里森的技術,但哈里森拒絕了。

    英國的一些科學家也急眼了,比如英國皇家天文學家馬斯基林(Nevil Maskelyne),他是月距法的忠實擁護者。

    馬斯基林同時也是負責評審哈里森鐘錶法的負責人之一。

    但最終,哈里森還是取得了成功,並拿到了英國的國家獎金。而馬斯基林也沒有放棄月距法,他幾乎在同時將將月距法應用在航海中。

    《經度:尋找地球刻度的人》

    譯者: 湯江波

    出版社: 海南出版社

    出版時間: 2000年

    不管是月距法還是鐘錶法,都是英國勝了。

    英國勝了,格林尼治天文臺聞名天下。

    英國以經過格林尼治天文臺的經線為本初子午線(0°經線),以格林尼治天文臺的時間為世界標準時間,以此應用到全球航海中,並以此計算世界各地的經度與時間。

    直至今日,格林尼治時間仍被規定為世界標準時間。

    | 穿過倫敦格林尼治天文臺的本初子午線。

    法國這邊,一直不服氣。

    在1884年國際經度會議上,人們按照當時世界實際的使用情況,確定經過格林尼治天文臺的經線為本初子午線,就遭到了法國的反對。

    會議結束後,法國仍固執地以巴黎天文臺為本初子午線計算時間與經度。

    但在全球化日益增進的時代,世界不可能出現兩個時間系統,船員們都使用著來自英國的科學成果與計算資料。

    法國最終不得不屈服,整個世界都逐漸融入到1884年制定的時區系統當中。

    但英法兩國的恩怨到此並沒有完全結束。

    到了20世紀末,GPS定位技術進入到人類生活,月距法與鐘錶法都失去了現實應用的地位。

    另外,人們又發明了原子鐘,以銫-133等元素的原子振盪頻率來精確計算時間。

    由原子鐘得來的時間被稱作原子時間,誤差極小,千萬年僅一秒。

    但問題在於,由於地球自轉速度變慢,格林尼治時間也不得不發生改變。這就造成了原子時間與格林尼治時間的不統一。

    為了使二者達到統一一致,原子時間出現了「閏秒」的操作,就是每隔幾年,讓原子時間在某一分鐘走上61秒,「等」一下格林尼治時間。這和我們常用的「閏月」有相通之處。

    這時,有人就提出,「閏秒」的操作實在太多餘了,乾脆廢除格林尼治時間,以原子時間為世界標準時間。

    有很多國家支援這一提議。法國也在其中,似乎是在復「世紀之仇」。

    而英國卻堅持繼續使用格林尼治時間。

    這次較量,英法誰能勝出?

    其實,時間設定本就是為了便利人們的生活,採用哪種時間為標準時間,最根本的還是要看這一設定標準對人們的實際效用如何。

    在這一層面上,法國與英國的爭端並不重要,因為世界會自然地接受那個最符合人類生活的時間標準。

    參考資料

    袁越. 經度之戰. 中國青年報,2007.

    [美]戴瓦·索貝爾. 經度. 海南出版社,2000.

    Johnny Harris . the international date line explained. Youtube,2020.

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