@ 2014.02.26 , 14:50

我们为何要使用有问题的计时系统?

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在理想情况下,当每个人的钟表指向12点之时,太阳会正好沿着轨道运动至那个区域天空的最高点。但是钟表时间(又称标准时间)其实很少会与太阳时相重合,它们总是一前一后地岔开——上面这幅由 Google 工程师、数学博主 Stefano Maggiolo 所绘制的图,就清晰明了地体现了两种时间的差距。

但是,为什么会存在这样的差异呢?Maggiolo 指出了其中最重要的两大原因:

其一就是,太阳日的长短其实是不一致的:现代日历会用一年内午时的偏差振荡进行互补,例如,在那不勒斯,11月初的午时为11:47,而2月初的午时为12:17。更重要的是,每个城市之间的经度都稍有不同,这样会导致时间略有差别。这会让人觉得很奇怪,一个有着如此大漏洞的计时制似乎一点也不实用,但是在工业化革命之前,旅行是一件既稀罕又缓慢的事,所以这点小小的时间差只不过是个小问题。

从视太阳时来看每天的长短有所不同,午时会在12:00附近徘徊,于是就有了一个平太阳时,19世纪早期机械钟的普及,令人们的时间系统从视太阳时转变为了平均午时。19世纪下半叶,由于电报的使用以及铁路的普及,时间差开始成为大问题。时区系统的成立,是为了解决这个问题。英国成为首个接受公共时间的国家,并非巧合。

确实,如果我们想要解决上述两个问题,那么当前的时区系统是自然而然的结果。而选择这个系统的直接后果就是西半球的日出日落会比东半球稍迟。正常来说,这种差距最大不会超过半小时,但有时人文地理会对此造成较大的影响。

还有一个造成太阳时与标准时间差异的因素就是政治。例如,在中国,所有时钟的时间都是按照北京时间来调的,所以中国最西面的地区,太阳午时会出现在下午三点左右。而印度的情况则恰恰相反(他们也坚持全国统一时区),印度最东部的阿萨姆邦日出时间大概为早上4:30。就更别提南极洲的情况了(下图即为南极洲的时区分布图)。

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简而言之,虽然目前的时区系统与太阳时并不相同,部分地区差异还颇大,主要是由于视太阳日是个一直在变化的时间,而科技发达之后,远程沟通需要一个统一的时间标准来保驾护航。

#小贴士:

视太阳日是依据真太阳定义的,也就是真实的太阳连续两次经过某地相同之中天,即是上至上中天或下至下中天的时间间隔,可以使用日晷来测量(上中天)。

平太阳日是以平太阳为参考点,以平太阳连续两次经过某地之下中天的时间间隔,需花24小时来转360°59'。更明确的说,平太阳日是经由观察太阳相对于恒星的周日运动,所获得的平均太阳时,经由人为的调整而显示在时钟上的时间。平太阳日的长度是固定的24小时,在一年之中不会因为昼夜长短的变化而改变。

本文译自 io9,由译者 小脑袋 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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