Navipedia Astronawigacja... Czas strefowy czyli strefy godzinne

Astronawigacja ...

Czas strefowy czyli strefy godzinne

Autorem opracowania jest kpt. ż.w. Waldemar Sadłoń.
Dziękuję za naukę i cierpliwość

10



Używanie jednolitego czasu czyli czasu dla południka Greenwich nie odpowiada warunkom życiowym, to już wiemy. Używanie czasu liczonego od miejscowego południka też mija się z celem. Wówczas każdy obserwator miałby czas jaki obowiązuje na jego południku a jest ich 360, biorąc pod uwagę ich rozstaw co 1°. Aby to wszystko ujednolicić całą ziemię podzielono na tzw. strefy czasowe, to znaczy pasy biegnące południkowo. Stref jest 24, co ilustrują poniższe mapki.

Rys.40
—Rys.40.   Strefy czasowe.
W górnej części mapy podane są różnice między czasem danej strefy a czasem południka Greenwich. Na dole pokazano, która godzinę wskazują zegary w danej strefie, gdy w Londynie jest południe. Dane dotyczą pory zimowej.

Punktem wyjściowym jest południk Greenwich (λ=000°). Każda strefa czasowa jest jednakowa i "rozciąga się" na 15°. Strefa [0] to strefa z południkiem Greenwich, który przepoławia tą strefę, to znaczy, że rozciąga się ona od (λ=000°) na zachód, do (λ=007°30'W) i na wschód, do (λ=007°30'E). Wszystkie strefy na wschód od strefy [0] oznaczono kolejnymi cyframi. I tak [-1] od (λ=007°30'0E) do (λ=022°30'E), dalej [-2] od (λ=022°30'E) do (λ=037°30'E), itd. aż do [-12] od (λ=172°30'E) do (λ=180°00').
Taki sam podział zastosowano w kierunku na zachód z tym, że strefy mają numerację dodatnią [+1], [+2] aż do [+12] od (λ=172°30'W) do (λ=180°00').

Oczywiście granice stref nie biegną ściśle po południkach. Musiano tutaj uwzględnić granice państw lub innych jednostek administracyjnych dla celów praktycznych (patrz rys.40). Na morzu, gdzie granica strefy czasowej biegnie po południku przestawia się zegary statkowe o jedną godzinę po przebyciu każdych 15° długości. Płynąc kursem E przestawia się wskazówki o jedną godzinę do przodu, a idąc kursem W o jedną godzinę do tyłu.

Rys.40a
—Rys.40a.   Strefy czasowe.
Rys.40b
—Rys.40b.   Strefy czasowe.

Proszę zauważyć, że strefy [-12] i [+12] mają tylko po 7°30' rozpiętości. To bardzo ważne, bo to dotyczy zmiany daty. Dlatego południk 180° nazwano linią zmiany daty.
Wyjaśnijmy sobie znaki przy numerach stref. Są one bardzo pomocne przy zamianie czasu GMT na lokalny, obowiązujący w danej strefie lub odwrotnie. Doskonale pamiętamy regułę z Nawigacji. Od lepszego zawsze odejmujemy a do gorszego zawsze dodajemy. Lepszy jest GMT, a gorszy jest "czas lokalny". Dlaczego? Bo czas lokalny odnosi się do większego obszaru, na przestrzeni 15° długości popełniamy pewien błąd przy odczycie. Przyjmując za dokładną godzinę obowiązującą na południku, który jest w środku strefy czasowej to na jej obrzeżu będzie pół godziny różnicy w stosunku do środka strefy. Oczywiście w życiu codziennym to nie ma znaczenia, chodziło nam o uzasadnienie dlaczego ten czas uważamy za "gorszy".

GMT = SLT + (± nr. strefy)
SLT = GMT – (± nr. strefy)

SLT - Ship’s Local Time (czas pokładowy, obowiązujący na statku), w praktyce używa się skrótu (LT).

Przykłady


1. Jesteśmy w strefie [–3], która jest godzina w Greenwich jeżeli w naszej strefie jest godz. 13h25m.
Czas w naszej strefie + [–3] = 13h25m + [–3] = 10h25m


2. Jesteśmy w strefie [+6], która jest godzina w Greenwich jeżeli w naszej strefie jest godz. 22h30m.
Czas w naszej strefie + [+6] = 22h30m + [+6] = 04h30m, ale dnia następnego.


3. Jesteśmy w strefie [–6]. GMT = 05h45m, która jest godzina w naszej strefie?
GMT – [–6] = 05h45m – [–6] = 11h45m.

Inny, dodatkowy sposób zobrazowania zależności "czasowych". Pojęcie czasu, czas strefowy.

Czas opisywaliśmy na różne sposoby. Spróbujmy to skomasować. Jeszcze raz opiszemy "czas", ale trochę inaczej.
Założymy sobie fikcyjną sytuację, a mianowicie:

Dyspozytor Ośrodka Żeglarskiego w Gdyni wydał instrukcję kapitanom jachtów przed ich wypłynięciem, aby codziennie o jednakowej, umówionej godzinie (GMT) powiadamiali go o aktualnej pozycji jachtu. Ustalono, że tą godziną będzie, godzina GMT=20h00m00s.

Pewnego dnia do Ośrodka wpłynęły komunikaty o pozycjach jachtów. Piątek, dnia 10.09.2010:

1. Jacht "A" - pozycja φ=50°00'0N; λ=010°00'0W
2. Jacht "B" - pozycja φ=10°00'0S; λ=080°00'0E
3. Jacht "C" - pozycja φ=40°00'0N; λ=140°00'0W
4. Jacht "D" - pozycja φ=40°00'0N; λ=140°00'0E

Dyspozytor sporządził raport, który następnego dnia przedstawił Kierownikowi Ośrodka i tak:

Piątek, 10.09.2010 /20:00 GMT/
Jacht A B C D
Pozycja φ=50°00'0N; λ=010°00'0W φ=10°00'0S; λ=080°00'0E φ=40°00'0N; λ=140°00'0W φ=40°00'0N; λ=140°00'0E
GMT Piątek –20h Piątek –20h Piątek –20h Piątek –20h
Nr. Strefy czasowej (+1) (–5) (+9) (–9)
LT Na jachcie Piątek 19h Sobota 01h Piątek 11h Sobota 05h
LT odebrania depesz Piątek - 21h Piątek - 21h Piątek - 21h Piątek - 21h

Wyjaśnijmy to sobie:

Rys.33d
  1. W momencie wysyłania depesz przez jachty w Greenwich był czas: piątek 10.09.2010, godz. 20h. jachty znajdowały się na różnych pozycjach a tym samym w różnych strefach czasowych.
  2. Strefy czasowe uwzględnił Dyspozytor i do raportu wpisał czasy lokalne (pokładowe) jakie obowiązywały w tym czasie na jachtach.
  3. Gdynia jest w strefie czasowej (-1), która również została uwzględniona, stąd czas (lokalny) odebrania depesz.
  4. Proszę zauważyć jak duże są różnice czasowe (czasów lokalnych) na jachtach.
  5. Powodem tego jest długość geograficzna.
  6. Mimo, że depesze zostały odebrane o tym samym (lokalnym) czasie, to jednak nie zostały wysłane o tym samym (lokalnym) czasie z jachtów. I tak:
    Jacht "A" depeszował wg LT, w piątek o godz. 19h
    Jacht "B" depeszował wg LT, w sobotę o godz. 01h
    Jacht "C" depeszował wg LT, w piątek o godz. 11h
    Jacht "D" depeszował wg LT, w sobotę o godz. 05h

No dobrze, ale gdzie tutaj astronawigacja?
Na czterech jachtach znajdujących się na pozycjach mocno odległych od siebie, w tym samym czasie (piątek 10.09.2010, godz. 20h /GMT/) dokonano obserwacji słońca. Wartościami: datą i czasem (GMT), jako argumentami wejściowymi do Almanacha , odczytano efemerydy, a mianowicie: tO = 120°46'1 i δ = N 4°48'2, na każdym jachcie takie same. Niestety na każdym z jachtów był inny czas lokalny w tym momencie, na jachcie "A" obserwowano zachód słońca, na jachcie "B" była prawie północ, słońce było niewidoczne, na jachcie "C" była prawie kulminacja, a na jachcie "D" wschód słońca. To muszą uwzględnić nawigatorzy (tak jak Dyspozytor uwzględnił strefy czasowe w swoim raporcie) w swoich obliczeniach i poprawić wartość (tO) o długość geograficzną (λ) aby otrzymać właściwy kąt, czyli (tλ). Inaczej mówiąc lokalne (miejscowe) kąty czasowe.
Proszę to zapamiętać, gdyż spotkamy się z tym zagadnieniem niebawem. Jeszcze tylko przedstawmy to na rysunku, w rzucie biegunowym.

Granica daty

Nie jest tajemnicą, że po północy czyli o 24h00m zmieniamy datę. W każdym miejscu na kuli ziemskiej robi się to płynnie. Godz. 24h00m zamienia się automatycznie na godz. 00h00m ale dnia następnego. Kłopot zaczyna się w strefie [12]. Strefa [12] jak wiemy składa się z dwóch pół-stref [–12] i [+12].

Rys.41

Strefa [0] jest początkiem układu "czasu", więc od niej zaczniemy. Na południku Greenwich jest poniedziałek, godz. 09h00m rano. Wówczas w strefie [–3] jest godz. 12h00m, w strefie [–9] jest godz. 18h00m, a w strefie [–12] jest godz. 21h00m poniedziałek.
Natomiast w strefie [+3] jest godz. 06h00m, w strefie [+9] jest godz. 00h00m, czyli północ. A w strefie [+12] jest godz. 21h00m, ale niedziela.

Proszę zauważyć, że w strefie [12] bez względu z której strony wpłyniemy do tej strefy, czy to kursem W, czy to kursem E mamy tą samą godzinę po obu stronach południka (λ=180°), ale inną datę (inny dzień). Na W od południka jest poniedziałek a na E od południka wtorek.

Widzimy, że zbliżając się do południka 180° kursem E, zastaje się tam czas o 12h późniejszy od czasu w Greenwich, a zbliżając się do południka 180° kursem W, zastaje się tam o 12h wcześniejszy od czasu Greenwich. Statek, mijając granicę daty, zmienia datę: idąc kursem E, cofa datę o jeden dzień wstecz, a idąc kursem W, przesuwa datę o jeden dzień do przodu. Nie robi się tego natychmiast w momencie przekraczania południka 180° (granicy daty). Jak wiemy z obu stron południka jest ta sama godzina i wg tego czasu żeglujemy dalej, aż do północy "statkowej", wówczas zmieniamy datę w dzienniku okrętowym, i tak:

  1. Statek mija południk 180° w sobotę dnia 10 lipca o godz. 19h00m, kursem E. Płynie dalej nie zmieniając zapisu w dzienniku okrętowym. Dopiero o północy (statkowej) na następnej stronie zapisujemy sobota dnia 10 lipca i dalej żeglujemy w "sobocie".
  2. Statek mija południk 180° w sobotę dnia 10 lipca o godz. 19h00m, kursem W. Płynie dalej nie zmieniając zapisu w dzienniku okrętowym. Dopiero o północy (statkowej) na następnej stronie zapisujemy poniedziałek dnia 10 lipca. Inaczej mówiąc, jeżeli płyniemy:

W      E, odejmujemy 24h
E      W, dodajemy 24h

Uwaga: obecna linia daty została skorygowana, dostosowana do granic politycznych państwa Kiribati.
Państwo Kiribati ma tylko powierzchnię 811 km2, ale jego obszar wodny rozciąga się aż przez trzy strefy czasowe, nieźle co? Stało się to 01.01.1995r. W ten sposób powstał niezły "łamaniec", no cóż być może z praktycznego punktu widzenia było to celowe. Jeżeli, ktokolwiek będzie tam w przyszłości żeglował, niech o tym pamięta, aby mu się kalendarz nie poplątał.

Rys.41 przedstawia obecną linię zmiany daty. W tabelce przedstawiono przebieg linii zmiany daty bez uwzględnienia granic KIRIBATI, TOKELAU i SAMOA.

Przebieg linii zmiany daty
L.p. φ λ   φ λ
1. 60°00'0 S 180°00'0 do 51°30'0 S 180°00'0
2. 51°30'0 S 180°00'0 do 45°30'0 S 172°30'0 W
3. 45°30'0 S 172°30'0 W do 15°30'0 S 172°30'0 W
4. 15°30'0 S 172°30'0 W do 05°00'0 S 180°00'0
5. 05°00'0 S 180°00'0 do 48°00'0 N 180°00'0
6. 48°00'0 N 180°00'0 do 52°30'0 N 170°00'0 E
7. 52°30'0 N 170°00'0 E do 65°00'0 N 169°00'0 W
8. 65°00'0 N 169°00'0 W do 70°00'0 N 180°00'0

Kierunek żeglugi z zachodu (West) na wschód (East)

Wielu młodym nawigatorom przekraczanie południka (λ=180°), czyli południka zmiana daty, sprawia trochę trudności. Jakikolwiek "suchy" opis nie odda tego, tak jak rysunek, więc przedstawmy to wizualnie.

Rys.42

Co już wiemy:

  1. Południk (λ=180°) zmiany daty przebiega przez środek strefy czasowej (nr.12), dzieląc ją na dwie strefy, a mianowicie; na W od południka jest strefa czasowa (–12) a na E od południka strefa czasowa (+12), są to jak gdyby "półstrefy".

  2. Czas na tym południku (λ=180°), różni się od czasu w Greenwich o 12 godzin. Jeżeli w Greenwich (strefa zero) jest godz. 06h (poniedziałek), to na południku (λ=180°) w strefie czasowej (nr.12) jest godz. 18h, z tym, że na W od południka jest godz.18h (poniedziałek) a na E od południka godz. 18h (niedziela).
    O tym była już wzmianka, że w strefie czasowej (nr.12) jest ta sama godzina ale dwie różne daty (dwa różne dni).

Zaczynajmy żeglować:

  1. Data: poniedziałek 15.07.2009. Czas w Greenwich (strefa zero) godz. 06h00m.
    Statek na pozycji [A] φ=00°00'0 ; λ=179°30'0 E , strefa (–12), a więc 30Mm na zachód od południka 180°. Szybkość statku v=10,0w. Stan logu - 23,5Mm.
    Czas na statku, godz. 18h00m, poniedziałek.

    W dzienniku okrętowym zapisujemy:
    Poniedziałek 18:00/23,5 ;     φ=00°00'0 ; λ=179°30'0E ;     KDd=090°



    Rys.42a
  2. Po trzech godzinach żeglugi w Greenwich jest godz. 09h00m, poniedziałek.
    Statek na pozycji [B] φ=00°00'0 ; λ=180°00'0, granica stref (–12) i (+12).
    Czas na statku godz. 21h00m, poniedziałek.

    W dzienniku okrętowym zapisujemy:
    Poniedziałek 21:00/53,5 ;     φ=00°00'0 ; λ=180°00'0 ;    KDd=090°


    (mimo ,że statek znalazł się na południku zmiany daty, daty nie zmieniamy, w dalszym ciągu na statku jest - poniedziałek)
    Rys.42b
  3. Po następnych trzech godzinach żeglugi, sytuacja jest następująca;
    W Greenwich jest godz. 12h00m, poniedziałek (kulminacja), a na południku 180° północ i zmiana daty. Niedziela przeszła do historii, w tym momencie na całej kuli ziemskiej jest poniedziałek, ale za ułamek sekundy na zachód od południka 180° zacznie się wtorek, gdy tymczasem na wschód od południka 180° będzie trwał poniedziałek.
    Statek na pozycji [C] φ=00°00'0 ; λ=179°30'0 W, strefa (+12), a więc 30Mm na wschód od południka 180°. Jak widzimy numer strefy się nie zmienił, jedynie znak przy numerze.
    Czas na statku, godz. 24h00m, poniedziałek.

    W dzienniku okrętowym zapisujemy:
    Poniedziałek 24:00/83,5 ;     φ=00°00'0 ; λ=179°30'0W ;    KDd=090°


    (ponieważ jest godz. 24h00m, kończymy zapisy na tej stronie dziennika i odwracamy na następną stronę i zapisujemy)
    Poniedziałek (15.07.2009) 00:00/83,5     φ=00°00'0 ;     λ=179°30'0W    KDd=090°
    Rys.42c
    I żeglujemy dalej zapisując następne zdarzenia w dzienniku okrętowym, "pod poniedziałkiem".
    W ten sposób zyskaliśmy jedną dobę (poniedziałek).
    Rys.42d

Kierunek żeglugi ze wschodu (East) na zachód (West)

Zmieńmy kierunek żeglugi, z E na W.

  1. Jesteśmy na pozycji [A] φ=00°00'0 ; λ=179°30'0 W. Płyniemy KDd=270°. Szybkość statku v=10,0w. Stan logu 56,2Mm. Jest poniedziałek 20.07.2009. godz.18h00m.
    Na południku Greenwich jest wtorek 21.07.2009. godz.06h00m.

    W dzienniku okrętowym zapiszemy:
    Poniedziałek 18:00/56,2 ;     φ=00°00'0 ; λ=179°30'0W ;     KDd = 270°

    Rys.43a
  2. Po trzech godzinach statek osiągnie pozycję [B] φ=00°00'0 ; λ=180°00'0. Jest godz. 21h00m. W Greenwich jest godz. 09h00m, wtorek.

    W dzienniku okrętowym zapiszemy:
    Poniedziałek 21:00/86,2 ;     φ=00°00'0 ; λ=180°00'0 ;    KDd=270°


    (statek w tym momencie jest na południku 180°, daty nie zmieniamy, mimo, że na dziobie statku jest wtorek a na rufie poniedziałek, oczywiście godzina ta sama. Więc płyniemy dalej z "poniedziałkiem")
    Rys.43b
  3. Po następnych trzech godzinach statek osiągnie pozycję [C] φ=00°00'0 ; λ= 179°30'0 E. Jest godz. 24h00m, poniedziałek, poniedziałek znika, zmienia się na wtorek godz. 00h00m. W Greenwich jest godz. 12h00m, kulminacja (wtorek).

    W dzienniku okrętowym zapiszemy:
    Poniedziałek 24:00/116,2 ;     φ=00°00'0 ; λ=179°30'0E ;    KDd=270°


    i kończymy wpisy na tej stronie dziennika okrętowego.
    Rys.43c
    Statek jest 30Mm na zachód od południka 180°, to bardzo istotne.
    O godz. 24h00m, czyli o północy zmieniła się data na południku 180°. Poniedziałek odszedł definitywnie do historii, na całej kuli ziemskiej przez maleńki ułamek sekundy zapanował wtorek ale natychmiast "za" południkiem 180° pojawiła się środa. A statek jest właśnie za tym południkiem. Pamiętamy, że przez trzy godziny nie zmieniliśmy zapisu w dzienniku okrętowym, mimo, że byliśmy już w innej strefie, a czas płynął.
    Rys.43d
    Otwieramy nową stronę w dzienniku okrętowym i zapisujemy:
    Środa 22.07.2009 - 00:00/116,2 ;     φ=00°00'0 ; λ=179°30'0E ;    KDd=270°


    I w ten sposób straciliśmy jedną dobę (wtorek).

Przypomnijmy jeszcze raz wzór:
Płynąc z (W) na (E) - odejmujemy 24h
Będąc dnia 15.07.2009. o godz. 21h00m bliziutko południka 180°, wiedząc, że za trzy godziny go przekroczymy, to już moglibyśmy odjąć 24h i wówczas otrzymalibyśmy niedzielę godz. 21h00m, a po północy już normalnie zapisać ponownie poniedziałek. Niestety ze względu na konieczność prawidłowego prowadzenia dziennika okrętowego taki zapis robi się później, zapisy w dzienniku okrętowym prowadzi się do końca dnia, czyli do godz. 24h00m00s, na jednej stronie. Każda strona w Dz.Okr. ma swoją datę (jedną dobę). To może być wykonane po trzech godzinach ale i po dwudziestu godzinach, w zależności od tego, o której godzinie przekroczyliśmy południk 180°.
Identycznie postępujemy płynąc z (E) na (W) - dodajemy 24h i w ten sposób gubimy jeden dzień.

Rys.43e

Powyższy rysunek (Rys.43e) dodatkowo pokazuje nam zmianę daty na południku 180°. Zakładając, że nasz jacht znajduje się na λ=179°45'0W a tam jest niedziela i idzie kursem 270° to po minięciu południka 180° będzie aż do północy (wg czasu statkowego - lokalnego, jacht może być na λ=179°50'0E) zapisywał wydarzenia w dzienniku pokładowym dotyczące niedzieli. Po północy, natomiast, już na nowej stronie dziennika nawigator zapisze - wtorek.





Linki

Poprzedni rozdział:
Czas - pojęcie czasu
Następny rozdział:
Czas gwiazdowy