Zeit @ PS-Trainer

Stunden - Das Babylonische 12er-System
■ Die Einteilung eines Tages muss 3 markante Ereignisse richtig beschreiben: Sonnenaufgang, Sonnenhöchststand (Mittag) und Sonnenuntergang.	Die dazwischenliegende Einteilung ist willkürlich. Schon in der europäischen Antike waren dafür 'Stunden' in Gebrauch.
■ Tagesgrenze: Die meisten Kulturen rechneten Tage von Sonnenaufgang zum nächsten Aufgang, wenige von Sonnenuntergang zu Untergang. Nur Römer und Teutonen verwendeten als Grenze Mitternacht - dieses System wurde in den heutigen Kalender übernommen. Die Mittags-Grenze wird in der Astronomie (→ JD) verwendet. In Norditalien und in der Schweiz wurde im 14. Jahrhundert die Tagesgrenze auf Sonnenuntergang gelegt (ab occasu solis), das findet man als "Italienische Stunden" (fixer Länge) an alten Sonnenuhren dieser Gebiete. Alternativ erfolgte die Einteilung in "Babylonische (Griechische) Stunden" nach Sonnenaufgang (ab ortu solis).	■ Hexagesimalsystem : Für die Einteilung verwenden wir noch heute das 4000 Jahre alte Babylonische Hexagesimalsystem (Basis 60): Die Teil-Zahl 60/5 = 12 lässt sich besonders gut teilen, z.B. durch 2,3,4 und 6. Dieses System erfreute sich in der gesamten "bekannten Welt" der Antike großer Beliebtheit und wurde erst im 19. und 20. Jahrhundert durch das Dezimalsystem verdrängt. Das Dezimalsystem stammt wie viele andere heute dominierende Ideen aus der französischen Revolution.
■ Stunden variabler Länge: In der gesamten Geschichte der Menschen und natürlich bei allen Naturvölkern ist die Tatsache anerkannt, dass Sommertage länger sind als Wintertage. In Europa und Kleinasien wurde ein Tag seit dem Altertum in 12 variable (!) Stunden unterteilt (Temporalstunden): Die Länge der Tag- und Nacht-Stunden änderte sich gegenläufig je nach Jahreszeit. Das entspricht dem natürlichen Empfinden der Menschen weit besser als die heutige konstante Einteilung. Man erkennt diese Variante an alten Sonnenuhren. Häufig sind dabei die Gebetsstunden hervorgehoben, deren Angabe zu den wichtigsten Aufgaben der Uhren gehörte.	■ Stunden fixer Länge: Im 14. Jahrhundert wurde das uralte System variabler Stunden durch Einteilung von Tag und Nacht in je 12 gleich lange Stunden (Äquinoktialstunden) ersetzt. Stunde, Minute und Sekunde wurden an die Definition des Tages gebunden und damit an astronomisch fixierte Daten. Diese willkürliche Festlegung steht im Widerspruch zum natürlichen Lebensrhythmus. Die heutige 'Sommerzeit' ist ein kläglicher Versuch, Theorie und Praxis wieder näher zusammen zu führen.
■ Messung: Die Astronomie diente in allen Kulturen als "Eich-Standard" für die Zeitmessung: Ein von der Sonne beleuchteter Stab (Gnomon) wirft einen Schatten, dessen Richtung und Länge sehr genau zur Zeitbestimmung verwendet werden kann. Die Ägypter fanden bereits eine Methode, auch die Nachstunden exakt zu messen: Eigene 'Stundenpriester' visierten bestimmte Sterne (Dekadensterne) an und bestimmten aus deren Position die Zeit. Sie wussten bereits, dass sich die Position der Sonne gegenüber den Sternen täglich um ca. 1/365 verschiebt und nutzten das für genaue Berechnungen. So konnten sie astronomische Messungen auch mit der notwendigen zeitlichen Genauigkeit ausführen. Für relative Messungen kleinerer Intervalle wurden zahlreiche mechanische und hydraulische Uhren konstruiert, z.B. Sanduhren.	■ Sonnentag: Mit der Umstellung auf Stunden fixer Länge war die Zeit an die Definition des "Sonnentages" gebunden. 1 wahrer Sonnentag = Zeit zwischen 2 Kulminationen der Sonne Kulmination = Sonnen-Höchststand zu Mittag. Der Sonnentag liefert die → Wahre Ortszeit eines Punktes an der Erdoberfläche. Bei genauer Messung zeigt sich jedoch, dass dieses Maß nicht konstant genug ist, sondern jedes Jahr um ca. +/- 15 Minuten um einen Mittelwert schwankt. Die Ursachen dafür liegen in den Details der Erd-Bewegung. Mittlerer Sonnentag Im 18. Jahrhundert wurde der 'mittlere Sonnentag' eingeführt. Dieser fiktive Tag ergibt sich durch Einteilung des Jahres zwischen 2 Frühlingspunkten (Equinoctien) in genau gleich lange Tage. Daraus ergibt sich die → Mittlere Ortszeit. Der Zusammenhang wird durch die → Zeitgleichung beschrieben. Moderne Sonnenuhren zeigen die Mittlere Ortszeit an, müssen dafür jedoch den Schatten-Stab durch einen Schattenpunkt (kleine Kugel) ersetzen. ♦ Details zum Thema Astronomie & Zeit
■ Atomzeit: Mit verbesserter Messtechnik wurden bei der Messung und Festsetzung der Tageslänge immer mehr Probleme entdeckt. Im Bereich unterhalb von Sekunden/Jahr finden sich irreguläre Abweichungen, die nur mehr empirisch (Anpassung der Zeit an reale Messungen) korrigiert werden können.	Deshalb wurde 1956 die Zeit-Definition von der Astronomie entkoppelt. Seit damals liefert die Atomphysik das Zeit-Normal. Das hat nicht nur den Vorteil größerer Konstanz, sondern gilt auch außerhalb unseres Sonnensystems und seiner derzeitigen bzw. zufälligen Daten.

Swatch Internet Time @000
Ein alternatives Konzept zur Einteilung eines Tages wird von der Schweizer Firma Swatch seit 1998 vermarktet. Das Konzept ist interessant, aber wegen der engstirnigen Konzeption erfolglos.
● Der Null-Meridian liegt bei 15° östlich Greenwich und wird nach dem Ort Biel BMT Meridian genannt. ● Ein Tag wird in 1000 beats unterteilt. ● beats werden durch das Zeichen @ und eine 3stellige Zahl formatiert.	• Ein beat = 24 h / 1000 = 00:01:26.4 = 86.4 sec • Als Null-Meridian des Systems (BMT) wird der Meridian durch das Gelände der Firma Swatch in Biel in der Schweiz deklariert und stolz markiert. Das ist schlicht falsch - Der dortige Meridian liegt bei 7°15', der Null-Meridian BMT wird jedoch mit 15° gerechnet. • Um Mitternacht in Biel wird @000 beats definiert, zu Mittag @500 beats usw. • Als Bieler Zeit wird UTC+1 angenommen, daher läuft die Internet Time "parallel" zur Zeitzone der meisten mitteleuropäischen Länder - allerdings nur im Winter, wenn in der EU keine Sommerzeit gilt.
Vorteile: ▲ Die globale Internet Time kennt weder Zeitzonen noch Sommerzeit - Das trifft jedoch auch auf die Weltzeit UTC zu, sowie auf den → UNIX-Timestamp und den → Julianischen Tag - alles gut eingeführte Standards. ▲ Verwendung des Dezimalsystems. Das passt gut zu → internen Datenformaten, welche Tage als Skaleneinheit verwenden.	Nachteile: ▼ Die Definition ist zu stark an Europa, die Schweiz und ein einzelnes Unternehmen gebunden. Das wäre nicht notwendig, aber Eitelkeit war offenbar wichtiger als ein großzügiges globales Konzept.
Live-Beispiel: Jetzt ist (Bieler Zeit ohne Sommerzeit) 00:00:00 das sind 0.0000 Stunden bzw. 0.0000 / 24 * 1000 = 0.00 beats = @000	Hinweis: Wenn sie auf Linux den Gnome-Schreibtisch (Desktop) verwenden, dann können sie die Uhr auf Swatch Internet Time stellen. Swatch.com, Wikipedia, TimeandDate, Gulli
eBay-Zeit eBay ist ein Beispiel für ein Unternehmen, das seine Dienstleistungen global Zeit-genau synchronisiert. Daher muss jede Transaktion natürlich nach einem globalen Zeit-Standard erfolgen.	Den Zeit-Standard gibt es schon lange: Die Weltzeit UTC (früher GMT). Leider verwendet eBay eine andere globale Zeit, nämlich die von San Jose (USA, Kalifornien), d.h. UTC-8 Stunden oder in Mitteleuropa CET-9 Stunden, im Sommer CET-10 Stunden.

Sonnenuhr
Das älteste Werkzeug zur Anzeige der lokalen Zeit ist ein Stab, der einen Schatten wirft.
● Sonnenuhren (sundials) bestehen seit der Urzeit aus einem Stab, der einen Schatten auf eine ebene Fläche wirft. ● Wenn man die Endpunkte des Schattens laufend markiert, erhält man als "Bahn" eine bogenförmige Linie. ● Wenn man die Bahn in 12 gleiche Teile teilt, dann definiert man eine "Stunde" als die Zeit, welche der Schattenpunkt zwischen 2 Markierungen braucht. ● Dieses einfache System bewährte sich viele Jahrtausende lang.	Nachteile: ▼ Die Bahn des Schattenpunkts ändert sich mit der Jahreszeit, da die Sonne im Sommer höher steht als im Winter. Das lässt sich mit einer Skala ähnlich einem heutigen Uhren-Ziffernblatt kompensieren. ▼ Die solcherart gemessenen "Stunden" sind je nach Jahreszeit unterschiedlich lang, da der Tag im Sommer länger dauert als im Winter. Das erschien natürlich, und wird erst seit Erfindung mechanischer Uhren als Nachteil gewertet !
● In der Antike waren Sonnenuhren weit verbreitet. In Museen finden sich auch tragbare Taschen-Sonnenuhren, die übrigens auch heute noch recht gut funktionieren. ● Die Wikinger führten auf ihren Schiffen Sonnenuhren zur Navigation mit. ● Ende 15. Jahrhundert wurde die Konstruktion der Sonnenuhr entscheidend verbessert: Man richtete den Schattenstab zum Himmelspol aus. ● Im 2. Weltkrieg wurden im Wüstenkrieg in Nordafrika präzise Taschen-Sonnenuhren verwendet. ● Moderne hochgenaue Konstruktionen finden sie oft in Parks vor Sternwarten oder Universitäten.	● In Südfrankreich steht nahe Montpellier das Sonnenuhr-Museum Tavel Sun Nave, welches selbst in Form einer 18m hohen Sonnenuhr die Zeit auf 30sec genau angibt. ● Im Rahmen des Projekts Earthdial können sie mit Webcams Sonnenuhren auf der genazen Welt ablesen. ● Sonnenuhren wurden von den US-Mars-Robotern mitgenommen und stehen heute auch auf dem Mars (Bild rechts)
Links: Infraroth - Linkliste EarthDial - Webcams auf Sonnenuhren Solar Noon - Berechnung der lokalen Sonnenzeit	● Im Internet finden sie zahlreiche Bilder historischer und moderner Sonnenuhren, Bauanleitungen, Berechnungsprogramme, usw.

Zeit-Zonen:

Sonnenstand:

● Die Grundlage für das Erlebnis von "Zeit" bildet für alle irdischen Lebewesen der Sonnenstand. Die Sonne ist jedoch von jedem Punkt der Erde in einem anderen Winkel sichtbar, da die Erde eine rotierende Kugel ist.
Wenn die Zeit für Sonnenaufgang, Mittag und Sonnenuntergang "stimmen" soll, dann muss man sie für jeden Punkt der Erdoberfläche einzeln definieren:
● Die lokale → Ortszeit war durch Jahrtausende selbstverständlich. Heute wird diese → Wahre Ortszeit nur mehr von Sonnenuhren angezeigt. Sie ist für → Astronomie und Navigation weiterhin wichtig.

● Meridian

Ein Meridian ist ein Halbkreis, welcher beide Pole der Erde verbindet. Er schneidet den Äquator im rechten Winkel. (Genauer ist ein Meridian eine Halb-Ellipse.)
Der Horizontal-Winkel zur Sonne (Azimuth, Ost-Süd-West) ist entlang jedes Meridians der Erde gleich:
Wenn an einem beliebigen Punkt eines Meridians gerade Mittag (Höchststand der Sonne) ist, dann ist an allen Orten des Meridians zugleich Mittag, wenn auch die Sonne je nach geografischer Breite (Abstand vom Äquator) unter verschiedenen Höhen-Winkeln (Altitude) erscheint.
● Meridiane eignen sich daher zur Zusammenfassung von Orten mit gleicher Zeit. In der Praxis verwendet man dafür schmale Streifen ('Orangenspalten') von Pol zu Pol entlang von Meridianen.

● Seefahrt

Bei langen Reisen in Nord-Süd-Richtung bleibt man am gleichen Meridian und damit bei der gleichen relativen Zeit - Uhren brauchen nicht verstellt werden..
Bei langen Reisen in Ost-West-Richtung überquert man Meridiane und muss die Uhr häufig nachstellen.
Diese Erfahrung war in der Seefahrt schon lange bekannt. Seit alters her wurden die Schiffsuhren auf die jeweilige Lokalzeit (=Sonnen-Höchststand) eingestellt, mit den ersten genauen Uhren auch auf die Zeit des Heimathafens oder des Zielhafens.

● Rail Zones

An Land bestimmten die Zentren die Zeit ihrer Umgebung. Im Wirkungskreis einer Stadt galt deren Lokalzeit, in kleineren Staaten meist die Lokalzeit der Hauptstadt. Wegen der geringen Mobilität war dieses System sinnvoll.
● Die Eisenbahn überwand erstmals größere Entfernungen, in den USA vorwiegend in Ost-West-Richtung. Dort wurde es notwendig, Fahrpläne zu vereinheitlichen. Die 1883 zu diesem Zweck definierten "Rail Zones" mit je 1 Stunde Unterschied wurden 1918 weltweit zu offiziellen Zeitzonen erklärt.
Eisenbahnen waren überall die Pioniere der Zeitzonen: Österreich (1891), Deutschland (1893), Schweiz (1894).

Zeitzonen (time zones)
● Im System der Zeitzonen wird die Erde in 24 Zeitzonen in Form von "Orangenspalten" eingeteilt. Die Zonen sind schmale Nord-Süd-gerichtete Streifen, mit einem (Zentral)-Meridian (central meridian, cm) als Mittel-Linie.

● Die Breite jeder Zone in Ost-West-Richtung beträgt

1 Stunde oder
360/24 = 15 geografische Längengrade

Da jede Zeitzone die Form einer Orangenspalte hat, ist sie in km unterschiedlich breit: Am Äquator beträgt die Breite ca. 1700km, in Mitteleuropa ca. 1000km, an den Polen 0km.
Die Abweichung zwischen Lokalzeit und Zonenzeit eines Ortes kann maximal +/- 30 Minuten betragen. An Staaten-Grenzen werden Abweichungen zugelassen, damit innerhalb (kleinerer) Staaten die gleiche Zeitzone gilt.

● Die Zeit jeder Zone unterscheidet sich von jener am "Null-Meridian" um ganze Stunden. z.B.

Mitteleuropäische Zeit (MEZ, CET) =
Greenwich Mean Time (GMT) + 1 Stunde =
Weltzeit (UTC) + 1 Stunde

● Die Eisenbahn-Zeitzonen bewährten sich bereits im 19. Jahrhundert. Gegen viele Widerstände wurden jedoch erst 1918 die Standard Zeitzonen weltweit eingeführt.

● Innerhalb einer Zeitzone erreicht die Sonne "ungefähr" zu Mittag ihren Höchststand und steht dabei "ungefähr" im Süden.
Zeitzonen bei uhrzeit.org (de - Karte)

Die Namen und Abkürzungen der Zeitzonen sind leider nicht standardisiert, ihre Verwendung daher problematisch. Unabhängig davon wird die gleiche Zeitzone je nach Sprache unterschiedlich angegeben (z.B: MEZ oder CET für die Mitteleuropäische Zeit), es sind sogar gleiche Abkürzungen für unterschiedliche Zonen in Gebrauch.
Darüber hinaus ändert (!) sich die Zonenzeit eines Ortes mit der Sommerzeit z.B. CEST statt CET.
● Die Beschreibung einer Zeitzone erfolgt sinnvoll durch Angabe der Differenz zur Weltzeit UTC in Stunden (-12...+12)
Beachten sie den Werte-Bereich ! Andere Angaben können beim Rechnen ein falsches Datum ergeben ! Addieren oder subtrahieren sie in diesem Fall 24, um die Differenz korrekt anzugeben.

Geben sie statt der Zeitzone immer die Differenz zur UTC an !

● In Europa haben 3 Zeitzonen praktische Bedeutung:
WET (Western European Time) = UTC +0h (0°, London, Madrid, ..)
CET (Central European Time MEZ) = UTC + 1h (15°, Berlin, Wien, ..)
EET (Eastern European Time) = UTC + 2h (30°, Athen, Bukarest, ..)

Frankreich leistet sich eine politische Kuriosität: Obwohl Staat und Hauptstadt in der WET-Zone liegen (+0h), gilt dort CET (+1h). Man gilt daher in Frankreich als 'mitteleuropäisch', die Sonne richtet sich allerdings nicht danach: Höchststand ist erst am Nachmittag . .

● Linux:
Alle üblichen Linux-Distributionen enthalten genaue Angaben über alle verfügbaren Zeitzonen, normalerweise im Pfad

/usr/share/zoneinfo/zone.tab

Die Daten sind leider binär codiert. Sie enthalten auch die teilweise komplizierten Sommerzeit-Regeln der Staaten.
In Linux (und allen von dort stammenden Programmen) wird die Zeitzone durch einen Text (String) in der Form zone/city angegeben, z.B. Europe/Vienna
Die eingestellte Zeitzone ist in der Umgebungs-Variablen TZ enthalten:

# export

• Mit Cygwin können sie u.a. die wesentlich genaueren Linux-Daten der Zeitzonen auch auf Windows-Systemen nutzen.

● Militärische Zeitzonen:
Die NATO hat alle Zeitzonen der Welt systematisch benannt.
(Link zu timeanddate.com).

Algorithmen:

● Berechnung der geografischen Länge des Zentral-Meridians der Zeitzone lon(cm) aus der geografischen Länge lon (östl. Greenwich) eines Ortes in Grad:

lon(cm) = int((lon+15/2) / 15) * 15

Beispiel:

lon(Berlin) = 13°24' = 13.4°
lon(cm) = int((13.4+7.5)/15)*15 = int(20.9/15)*15 = int(1.393)*15 = 1*15 = 15

d.h. die Zonenzeit in Berlin orientiert sich am Meridian 15° östl. Greenwich.

● Berechnung der Zeit-Differenz einer Zeitzone zur Weltzeit UTC (in Stunden) als Funktion der Länge des Zentralmeridians in Grad:

dt = lon(cm) / 15

Beispiel Berlin:

lon(cm) = 15°
dt(zone) = 15/15 = 1 Stunde

d.h. die Zonenzeit in Berlin zeigt +1 Stunde später an als die Weltzeit UTC, oder 00:00 UTC entspricht 01:00 Zonenzeit in Berlin.
Achtung - Eine allfällige Sommerzeit-Regelung ist eine rein politische Maßnahme und wird daher in diesem Algorithmus nicht berücksichtigt. Jede Zeitzone reicht von Pol zu Pol, darin gibt es fast immer Staaten mit und ohne Sommerzeit.

● Berechnung der Abweichung der Mittleren Ortszeit von der Zonenzeit:

dt(moz) = lon/15 - dt

Beispiel Berlin:

lon(Berlin) = 13.4°
dt = 1 Stunde (siehe oben)
dt(moz) = 13.4/15-1 = 0.893-1 = -0.106

d.h. die Mittlere Ortszeit in Berlin ist um 0.106 Stunden oder 00:06:24 kleiner als die Zonenzeit, oder 12:00:00 Zonenzeit entspricht 11:53:36 Ortszeit.
Der mittlere Höchststand der Sonne um 12:00 Ortszeit entspricht 12:06:24 Zonenzeit.

● Berechnung von Zonenzeit und Ortszeit eines beliebigen Ortes:

Staat:	Ort: *)	Geogr.Länge in °

Nächstliegender Zentralmeridian: lon(cm) = 0°
Zeit-Differenz der Zeitzone in Stunden dt(zone) = 0 h
Abweichung der mittleren Ortszeit von der Zonenzeit

dt(moz) = 0 h = 00:00:00

Hinweis: In einigen wenigen Fällen (z.B. Paris) wird eine andere Zeitzone verwendet als nach diesem Algorithmus berechnet. Das sind kurzlebige politische Entscheidungen.

Die von der PC-Uhr verwendete Zeitzone, insbesondere der Offset (Abweichung von der Weltzeit UTC) zählt zu den wichtigen Umgebungs-Daten.
Darunter versteht man einen Satz von Daten zur Charakterisierung von Hardware und Software, die für jede Programmiersprache und für einige andere Programme zur Verfügung stehen.

♦ Details zur Programmierung von Datum und Zeit in Javascript, Perl, PHP, SQL, VBA, ..
♦ Details zu Umgebungs-Daten ihres PC.

In der europäischen Antike dienten u.a. diese Städte als Referenz-Meridiane: Alexandria, Athen, Babylon, Jerusalem (Hierosolyma), Konstantinopel (Byzanz), Rom.
Ptolemäus berechnete die geografische Länge östlich der kanarischen Inseln, dem westlichsten damals bekannten Gebiet.

♦ Details zur Codierung und Auswahl der Zeitzone in Win-Systemen.

Null-Meridian - Messung auf einer Kugel
● Geometrie Auf der Oberfläche einer Kugel gibt es keinen ausgezeichneten Punkt, der sich als "Anfang" für die Messung anbietet. Wenn die Kugel rotiert, sieht das schon anders aus: Es gibt 2 Pole und einen Äquator-Kreis. Man kann den Abstand jedes Punkts vom Äquator (geografische Breite, -90°..+90°) genau angeben: Alle Punkte gleicher Breite liegen auf einem "Breitenkreis" parallel zum Äquator. Ein Breitenkreis hat jedoch keinen "Anfang", daher muss man für eine Messung einen willkürlichen Nullpunkt setzen. Die Nullpunkte aller Breitenkreise legt man sinnvoll auf eine Meridian-Linie - so ergibt sich ein Null-Meridian. Jeder Punkt der Kugel hat eine definierte Entfernung zum Null-Meridian (geografische Länge, 0..360° oder -180°..+180°) Beispiel Wien: Breite = 48°12'30" (N), Länge = 16°22'24" (O) Wien liegt nördlich des Äquators, etwa in halber Entfernung (45°) zum Pol, und ca. 1 Stunde (15°) östlich des Null-Meridians
● Das Ende der Welt Ptolemäus (2. Jahrhundert) legte in seinem Atlas als erster einen 'Null'-Meridian, und zwar mangels einer klaren Ostgrenze an die Westgrenze der damals bekannten Welt - die Westküste von Afrika. Mit der Westgrenze legte er auch die Zähl-Richtung fest, nämlich vom Null-Meridian in östlicher Richtung. Das ist noch heute gültig. ● Ferro (El Hiero) In Paris wurde 1634 der Null-Meridian von Ferro festgelegt. Ferro liegt auf den Kanarischen Inseln 17°40' westl. Greenwich. Vorteil: 'ganz' Europa liegt auf der gleichen Seite des Null-Meridians. Das Ferro-System wurde insbesondere von Österreich bevorzugt. Im 1. Weltkrieg übernahm 1917 auch Deutschland diesen Null-Meridian, kehrte jedoch 1923 nach Greenwich zurück. Historische Reste: Das gerade erst auslaufende österreichische Meldewesen BMN verwendet Ferro-Längen, alle älteren Österr. Karten sind noch nach Ferro-Länge eingeteilt. ● Die neuen Nationalstaaten profilierten sich durch die Verlegung ihres jeweiligen Null-Meridians nach London, Paris, Berlin, Neapel, Stockholm, ... ● Paris Frankreich gründete das Institut Géographique National (IGN) und verlegte seinen eigenen Null-Meridian nach Paris. Dieses System wird nur in Frankreich benutzt und bildet dort noch heute die Grundlage der Kartografie. Detail: Die Winkelmessung erfolgt in Neugrad (gon), d.h. ein Kreis wird in 400 gon unterteilt.	● Greenwich Weltmacht war schon immer ein starkes Argument: 1883 (Rom) bzw. 1884 (Washington) einigte man sich auf einen Null-Meridian durch das Observatorium von Greenwich, London. 1884 wurde die Zeit an diesem Punkt als Greenwich Mean Time GMT definiert. Alle Zeitzonen werden von diesem Null-Meridian aus gemessen. 1925-1972 war GMT die offizielle Weltzeit. Da die Erdrotation jedoch nicht ganz gleichmäßig ist, wurde sie mittlerweile durch die mit Atomuhren gemessene UTC ( Universal Time Coordinated) ersetzt. UTC ist mit GMT synchronisiert, der Zeitunterschied beträgt maximal 0,9 Sekunden. Um dies zu erreichen, werden regelmäßig Schaltsekunden in UTC eingefügt (zuletzt am 2009-01-01) Heute gilt weiterhin der Null-Meridian, die GMT wurde jedoch durch die UTC ersetzt. Nur die BBC verwendet noch patriotisch die GMT... Bild: Der "timeball" fällt täglich um genau 13:00 am Mast dieses Türmchens am Observatorium: Gelegenheit zur Uhren-Eichung für Themse-Schiffe. Das System wurde so populär, dass es in allen größeren Häfen der Welt kopiert wurde.
● Datum-Grenzen Auf der Erde gibt es stets 2 Datum-Grenzen: Eine Grenze verläuft immer dort, wo gerade Mitternacht herrscht. Beispiel: Um Mitternacht in Greenwich gilt östlich von London der "neue" Tag, westlich der "alte". Da aber jeder Ort der Erde sowohl östlich als auch westlich von London liegt, und nicht gleichzeitig 2 Tage am gleichen Ort gültig sein können, muss man eine zweite Datum-Grenze einführen. Diese Grenze liegt sinnvoll möglichst genau "gegenüber" von Greenwich auf 180° Länge. Allerdings ist ihre Lage etwas verschoben, damit sie nur im freien Ozean (Pazifik) verläuft und keine besiedelten Gebiete durchquert. Auch an dieser "künstlichen" Datum-Grenze läuft die Zeit nach dem Sonnenstand. Allerdings gilt auf beiden Seiten dieser Grenze bei jeweils gleicher (!) Uhrzeit ein anderes Datum.	● Geografische Länge Die Bestimmung der geografischen Länge ist nicht trivial und stellte insbesondere für die Seefahrt ein schwieriges Problem dar. Mit Sextanten (1730 Hadley und Godfrey) wird die Lage von Sonne, Mond und Sternen angepeilt und daraus die Länge berechnet. Erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts konnten (vom Tischler (!) John Harrison) so genaue Uhren gebaut werden, dass man sie zur Bestimmung der Länge verwenden konnte. Heute setzt man GPS ein (Satelliten-gestützt, Global Positioning System), ein System zur Orientierung durch hochgenaue Messung von Zeit-Differenzen. Link: PTB (de)

Universal Time Coordinated - UTC
Durch den technischen Fortschritt war es möglich, die Zeit immer genauer zu messen. Auf Grund der dabei entdeckten Effekte musste die astronomische Definition der Zeit oft korrigiert werden: ● Mittagsdurchgang Der Mittagsdurchgang der Sonne ist bei präsizer Messung nicht genau genug: Ursachen sind Details der Erd-Bewegung. Das bewirkt jährliche periodische Abweichungen von beachtlichen +/-15 Minuten Auf Grundlage eines genau gemessenen Tages ergibt sich 1 Sekunde = 1/86400 Sonnentag ♦ Details auf den Seiten Astronomie & Zeit. ● Erdrotation Bei genauer Messung findet man, dass sich die Geschwindigkeit der Erdrotation langsam und sogar etwas unregelmäßig verringert. Ursache ist hauptsächlich die Reibung durch die Gezeiten: Der Mond ruft auf den Ozeanen der erde zwei Flutberge hervor, die synchron mit seinem Umlauf um die Erde laufen. Das wurde erstmals von Edmond Halley (1656-1742) gemessen, der jedoch eher eine Beschleunigung des Mondumlaufs als eine Verlangsamung der Erdrotation vermutete. Erst Tobias Mayer (1723-1762) deutete die Messungen richtig. Die Verlangsamung beträgt derzeit ca. 11.272 ms / Jahr 11.272 s / 1000 Jahre Dabei wird Drehimpuls auf den Mond übertragen, der sich dadurch um ca. 40m / 1000 Jahre von der Erde entfernt. Wegen der unregelmäßigen Änderung der Erdrotation war die astronomische Definition der Sekunde als Bruchteil eines Tages nicht mehr haltbar. Sie wurde durch eine physikalische Definition ersetzt.	● Frühlingspunkt Besser für eine konstante Zeitmessung geeignet ist der astronomische Frühlingspunkt (Equinox), wenn Nord- und Südhalbkugel genau gleich viel Licht von der Sonne erhalten, und die Länge von Tag und Naacht genau gleich ist. Man definiert eine "Mittlere Sonne", welche sich zwischen 2 Frühlingspunkten (Tropisches Jahr) genau gleichförmig bewegt und stellt danach die Zeit - Bereits GMT wurde so korrigiert. ► 1956 wurde auf dieser Grundlage die Ephemeridenzeit definiert: 1 Sekunde = 1/31556925.97474 des Tropischen Jahres Als Referenz diente das Jahr 1900. Die Ephemeridenzeit musste laufend durch astronomische Beobachtungen kontrolliert werden, und konnte daher zwar vorhergesagt, jedoch hochgenau erst im Nachhinein berechnet werden. Als Grundlage der Zeitmessung wurde die Ephemeridenzeit zwar 1972 abgelöst, sie bildet jedoch weiterhin als "Dynamische Zeit" die Grundlage für die Anpassung der Weltzeit UTC an die astronomische Realität.
● Atomzeit: 1946 baute Williard Libby die erste Atomuhr: Das Gerät erzeugte Schwingungen von sehr hoher Konstanz, die nur von der Art der verwendeten Atome (Cäsium Cs) abhing und nicht mehr von astronomischen Daten. 1967 wurde die Definition der Sekunde an die Atomzeit geknüpft. Heute arbeitet man an der Verbesserung der Genauigkeit (z.B. für GPS) und an einer Verkleinerung der Atomuhren (für die kommerzielle Massenproduktion).. ● UTC Seit 1972-01-01 ist die Definition der Sekunde an die "Atom-Zeitskala" gebunden. Die zugehörige Zeitskala trägt den Namen Universal Time Coordinated (UTC). Standard ITU-R Recommendation TF.460-4	● Schaltsekunden werden vom International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) zur Anpassung der UTC an die "astronomische Realität" (UT1) festgelegt Schaltsekunden sind ca. alle 18 Monate nötig, damit wird die Differenz zwischen UTC und UT1 immer <0.9s gehalten. Schaltsekunden können am 30. Juni oder am Jahresende 31. Dezember eingefügt werden: Nach 23:59:59 folgt dann 23:59:60, erst dann 00:00:00 Bis jetzt mussten Schaltsekunden immer nur eingefügt, noch nie weggelassen werden, Zwischen 1990 und 2005 wurden 8 Schaltsekunden eingefügt. Dadurch ist die "Dynamische" Atomzeit der Weltzeit UTC immer mehr voraus, derzeit bereits ca. eine Minute. ► Wikipedia - Schaltsekunden
● Zeit-Labors: Weltweit wird die UTC durch einige hochspezialisierte Labors (z. B: NIST in Colorado, PTB in Braunschweig) mit Atomuhren laufend gemessen. Daraus wird am Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) die international gültige UTC berechnet. Die einzelnen UTC-Labors unterscheiden sich typisch nur um einige Nanosekunden (10^-9s). Zum Vergleich: Ein Lichtstrahl benötigt für die Strecke zwischen Berlin und Wien ca. 1.7 Millionen ns.	● UTC in der Informationstechnik: Alle größeren oder international eingesetzten Server sind auf ↑ UTC eingestellt, nicht auf die lokale Zeitzone ! Das ist für die exakte Synchronisation von Daten wichtig. Die Synchronisation der in jeden Server und PC eingebauten Hardware-Uhren erfolgt meist über das → NTP-Protokoll via Internet. ● Geben sie daher international verwendete Zeit-Daten stets in UTC an ! ● Die für PC erreichbare Genauigkeit der internen Uhr liegt im Berreich von Sekunden. Für höhere Ansprüche muss man eigene Hardware verwenden (Funkuhr, GPS) und auch die Laufzeiten der Signale sowie die Zeit für die Ausführung der Synchronisations-Befehle am PC berücksichtigen.

Sommerzeit
Sommerzeit: ▼ In einer finsteren Stunde der Geschichte (1784) wurde die 'Sommerzeit' (daylight savings) erfunden. Treibende Kraft soll zumindest heute die Idee sein, mit einer Verschiebung der Zeitskala Energie zu sparen. Alternativ kann man im Sommer früher aufstehen - das ist absolut kostenlos.	Seither wurde damit zwar ebenso wenig Energie eingespart wie mit der österreichischen Schildbürger-Idee der "Energie-Ferienwoche", dafür umso mehr Geld für die Zeit-Umstellung ausgegeben. Die Folgekosten der Sommerzeit und der dadurch angerichteten Verwirrung sind erheblich. Eine Sommerzeit-Lobby zu orten, ist schwierig: Niemand scheint davon wirklich zu profitieren. Es handelt sich eher um eine Glaubensfrage...
▼ Die zweimal-jährliche Umstellung ist eine politische Entscheidung, die von den jeweiligen Staaten jährlich getroffen wird. Heute geltende Regeln wurden dabei bereits mehrfach geändert, es gab 1947 sogar den Versuch, eine "Hochsommerzeit" MEHSZ mit einer weiteren Stunde Verschiebung einzuführen.	Ein Blick in die Geschichte von Kalender und Zeit zeigt: Die Bemühungen einzelner Herrscher, Kalender und Zeit nach der politischen Mode einzurichten, waren historisch eher unbedeutend und nach einiger Zeit immer schon lächerlich.
▼ Wenn sie mit Daten in Lokalzeit arbeiten, dann müssen sie zusätzlich zur Zeitzone auch noch den jeweiligen Staat und das Kalenderjahr berücksichtigen. In manchen Gebieten (s.u. USA) ist die Situation noch komplizierter... ■ Server stellt am besten auf die Weltzeit → UTC ein, das erspart Fragen nach Zeitzone und Sommerzeit. Das gilt vor allem dann, + wenn ein Server aus unterschiedlichen politischen und Zeitzonen zugänglich ist, + wenn darauf Daten lagern, deren zuverlässige Synchronisation wichtig ist, oder + wenn es möglich ist, dass in der "verschwundenen" oder "doppelten" Zeit Daten verändert oder geschrieben werden.	■ Das Beispiel USA zeigt den Unsinn noch etwas deutlicher: In den USA gilt seit 1986: Umstellung auf Sommerzeit (daylight savings) am ersten Sonntag im April um 02:00, auf Normalzeit am letzten Sonntag im Oktober um 02:00. Allerdings wird in einigen Bundesstaaten keine Sommerzeit verwendet (derzeit Hawaii, Arizona, and Teile von Indiana) In Indiana wurden bis 2006 nicht nur 2 verschiedene Zeitzonen verwendet sondern auch Sommerzeit im kleineren Teil, keine Sommerzeit im größeren Teil). ■ Dagegen hilft nur die Verwendung der ↑ UTC, die weltweit eindeutig ist und zum Glück keine Sommerzeit kennt.
In verschiedenen Ländern waren zu unterschiedlichen Zeiten Sommerzeit-Regeln gültig. Eine genaue Liste ist sehr umfangreich. ● In Deutschland war Sommerzeit in den Kriegsjahren 1916-1918 eingeführt. ● Der Krieg war offenbar auch Anlass in den Jahren 1940-1949 ● In der EU wurde die Sommerzeit 1980 eingeführt: Sie dauerte vom ersten Sonntag im Mai bis zum letzten Sonntag im September. ● In einer Übersicht der deutschen PTB finden Sie die Sommerzeit-Termine bis 1949 und seit 1980 Im Internet suchen sie nach dem Stichwort 'daylight savings'.	■ Seit 1996 gilt in der EU (Richtlinie 2000/84/EG) Die Sommerzeit beginnt am letzten Sonntag im März um 1:00 UTC (2.00 Uhr CET/MEZ) und endet am letzten Sonntag im Oktober um 1:00 UTC (3.00 Uhr CET/MESZ). Seit 1996 gilt diese Regel auch in Russland. ■ In den meisten Staaten der USA gilt Die Sommerzeit beginnt am ersten Sonntag im April um 2:00 Lokalzeit (!) und endet am letzten Sonntag im Oktober um 2:00 Lokalzeit.
Entwicklung: Sommerzeit mit → Javascript	♦ Details zur Codierung und Auswahl der Zeitzone in Win-Systemen.

Atomzeit
■ Seit 1967 wird die Definition an physikalische Konstanten gebunden, die im ganzen Universum konstant sind (abgesehen von extremen Orten wie Neutronensternen und Schwarzen Löchern). Eine technisch gut reproduzierbare Größe ist das Licht angeregter Cäsium-Atome. Sie senden mit sehr hoher Konstanz eine orange Spektrallinie aus. Die Genauigkeit ist (derzeit) <1 s in ca. 10 Mio Jahren, und wird durch technische Maßnahmen laufend verbessert. ■ Die meisten Industriestaaten der Welt leisten sich hochgenaue Cäsium-'Atomuhren', die aufwändig synchronisiert werden. (rechts im Bild zwei alte Atomuhren der PTB Braunschweig)	Aktuelle Definition: Eine Sekunde ist die Dauer von 9.192.631.770 Perioden ... einer bestimmten Spektrallinie ... des Cäsium-Isotops Cs-133. (9.192 GHz) Die Zahl wurde bewusst so gewählt, dass die Atom-Sekunde möglichst wenig Abweichung von der astronomischen Sekunde hat. Die Spektrallinie 852 nm (Spin-Bahn, Infrarot) weist eine Feinstruktur (Spin-Spin) bei 9 GHz auf, die sich gut zur genauen Messung eignet. ■ Um Atomuhren noch genauer und konstanter zu konstruieren werden die Atome mit Lasern "gekühlt" und sogar von der Gravitation befreit - die nächste Generation wird in der Raumstation ISS aufgestellt - Projekt Primary Atomic Reference Clock in Space (PARCS) - Eine Voraussetzung für hochgenaue Positionierung (GPS) an der Erdoberfläche. ■ Neu entwickelte Rubidium-(Rb)-Atomuhren erreichen nur mehr die Größe von Zündholzschachteln und sollen als Zeitstandards in großer Stückzahl eingesetzt werden. ■ Alle Satelliten des GPS-Systems sind mit mindestens einer Atomuhr ausgestattet. Mit GPS-Empfängern kann man ein ziemlich genaues Zeitsignal empfangen.
Relativitätstheorie: Diese physikalische Theorie wurde von Albert Einstein begründet. Sie setzt der klassischen Vorstellung von einer absoluten Zeit ein Ende und beschreibt ein Raum-Zeit-Kontinuum. Für kleine Geschwindigkeiten und bei Abwesenheit großer Massen sind die Abweichungen zur klassischen Zeit vernachlässigbar klein. Im Bereich der Astronomie und Teilchenphysik treten jedoch so große Massen und so hohe Geschwindigkeiten auf, dass die Relativitätstheorie zur Beschreibung unentbehrlich ist. Für die "normale" Informationstechnik kann die Relativitätstheorie vernachlässigt werden.	● Bei Umrundung der Erde tritt zwischen einer mitgeführten und einer stationären Uhr eine Zeit-Differenz von ca. 200ns auf. ● Da sich die Erde mit ca. 30km/s um die Sonne bewegt, unterscheidet sich eine irdische Zeitmessung von einer theoretischen Messung im Mittelpunkt des Sonnensystems (Barycentric Coordinate Time, TCB) um <100us

Live-Umrechnung einige Datum-Zeit-Systeme

Format	Aktuelles Datum:	Beliebiges Datum
ISO-8601	2000-01-01 00:00:00
Struktur	2000 01 01 00 00 00
Timestamp	0
Jahr-1900	0
JD	0
MJD	0

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Kultur-spezifische Unterschiede bei Zeit-Daten

Weltweit wird die Uhrzeit im 24-Stunden-Format angegeben. Die USA halten noch immer an ihrem 12-Stunden-Format fest: Ein Text (String) gibt vormittag (AM) oder nachmittag(PM) an.
Unangenehme Komplikation: Die Strings wechseln um 00:00 und 12:00, die Stundenzahlen erst um 01:00 und 13:00.

► Verwenden sie nur 24-Stunden-Zeit, vorzugsweise im ISO-8601-Format

24h-Zeit	US-Zeit
00:00	12:00 AM
00:59	12:59 AM
01:00	01:00 AM
11:49	11:49 AM
12:00	12:00 PM
12:59	12:59 PM
13:00	01:00 PM
23:59	23:59 PM

Programmierung kulturspezifischer Datum-verwandter Angaben
Javascript, VBA

Ausgewählte Links zum Thema 'Zeit'
uhrzeit.org (de) wiki NTP webhome (en) US Naval Observatory (USNO)	Metrologie.at (de) Calendarzone
Glossary of Frequency and Timing Terms FAQs des NIST Colorado, USA Yahoo Science:Measurements and Units:Time Links U.S. Naval Observatory USNO: Systems of Time, International Earth Rotation Service (IERS) Network Time Protocol (NTP) USENET sci.astro FAQs Tondering Calendar FAQs Univ. Delaware (EECIS) NPL (en) - internationale Zeit-Institute, Dirk Husfeld: Astronomische Zeitmessung (de), Nabkal - Zeit-Fakten von Nikolaus Bär (de)	Schaltsekunden: IERS (International Earth Rotation Service) leap seconds USNO (leap seconds)
Aktuelle Zeit Vorsicht ! - Manchmal sind Zeitzonen und Sommerzeit (auf der Süd-Halbkugel im Winter !) chaotisch geregelt, manchmal wird ohne besonderen Hinweis die Weltzeit UTC angezeigt. PTB Braunschweig (de) uhrzeit.org (de) BIPM (fr) auch für FTP- Protokoll USNO (en) USA NIST (en) Colorado, USA timeanddate	Zeitzonen: uhrzeit.org (de), Weltzeituhr (de), zeitzonen.de, worldtimezone, Husfeld: Karte der Zeitzonen (230 kB) The timezone database

Datum & Zeit	Schnittpunkt von uralter Kultur und Informationstechnik
Zeit	Die Unterteilung eines Tages
Stunden	Die 12er-Einteilung ist nicht selbstverständlich
Ortszeit	Sonnenuhren, wahre und mittlere Ortszeit
Zeitzonen	In 24 Zonen um die Erde
Null-Meridian	Eine politische Festlegung
UTC	Die Weltzeit (Universal Time Coordinated) 00:00:00
Sommerzeit	Viel Aufwand für eine Illusion
Atomzeit	Die Spitze aktueller Uhren-Technik
Sternzeit	Die kürzeren Tage der Astronomen
Internet Time	Beats von Swatch eBay-time
Interne Datenformate	Strukturen, Timestamp, JD und MJD, Y1900, ...
Text-Standards	ISO-8601, DIN-5008, RFC-822
Live	Umrechnung von Datum und Zeit
NTP	Das Network Time Protocol zur Synchronisation der Zeit
Nationen & Sprachen	Kultur-spezifische Unterschiede bei Datum-verwandten Daten
Entwicklung	Datum und Zeit in Javascript, Perl, PHP, SQL, VBA
Links	Ausgewählte Links zum Thema 'Zeit'

Zeit

Lokale und globale Zeit in der Informationstechnik

Stunden - Das Babylonische 12er-System

■ Tagesgrenze:

■ Hexagesimalsystem :

■ Stunden variabler Länge:

■ Stunden fixer Länge:

Swatch Internet Time @000

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eBay-Zeit

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Null-Meridian - Messung auf einer Kugel

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