Tijdsbepaling: van tijdzones tot aan schrikkelsecondes

De Aarde draait in 24 uur om haar as en zoals algemeen bekend is het aan de ene kant van de wereld nacht en de andere kant overdag. Het zou vrij lastig zijn als de hele wereld dezelfde tijdseenheid hanteert. Stel je voor dat de Zon bij ons om 12:00 op het hoogste punt staat, terwijl dit in Australië om 01:00 zou zijn. Daardoor was 12:00 voor ons midden op de dag, voor Australië was dit 01:00. Dat is nu raar voor te stellen, toch was het zo. Tot het moment waarop de wereld zich begon te ontwikkelen en er tijdzones werden ingevoerd. Maar met alleen tijdzones was de tijdsbepaling nog niet compleet. Begin negentiende eeuw bleken niet alle berekeningen correct te zijn. Daarom hebben wij nu te maken met schrikkeljaren en seconden. Wereldwijd worden er ook verschillende tijdsnoteringen gebruikt. Denk hierbij aan a.m. en p.m., evenals de 24-uursnotatie.

Inhoud

• Tijdsbepaling
• Tijdzones
• Bezwaren
• Verschillende tijdsnoteringen
• Zomer- en wintertijd
• Schrikkeljaar
• Schrikkelseconde

Tijdsbepaling

Al eeuwenlang zijn er verschillende tijdsbepalingen, maar niet één daarvan was hetzelfde. Daarom zijn er tijdzones ingevoerd. Deze zijn ontstaan na eeuwenlange ontwikkelingen en studies in het meten van de tijd. Vroeger was van tijdsbepaling helemaal geen belang of sprake. Reizen was geen optie en als dit wel het geval was, dan was het niet verder dan het naastgelegen dorpje. Ook bestonden er nog geen officiële werktijden. Daarnaast had de mens vroeger een zonnewijzer. Stond de wijzer gericht naar het zuiden, dan was het midden van de dag bereikt. Met andere woorden: de zon staat op dat moment op zijn hoogst. Deze tijdsbepaling staat bekend als zonnetijd. Langzamerhand ontwikkelden de tijdzones zich door de komst van vele kerken met de bekende torenklok. Rond 1890 werden eerste spoorwegen aangelegd en werd de radio uitgevonden. Tijdzones werden steeds belangrijker, omdat reizen makkelijker werd. Ook de handel werd steeds internationaler. Vooral de logistieke wereld ondervond problemen. Aan de ene kant van het continent werd op de pakbon geschreven dat de vracht er om 12:00 zou zijn, maar dat was gerekend in de eigen tijdsbepaling. Vervolgens kwam de vracht bij bestemming op een hele andere tijd aan. Pas in 1940 werd de Midden-Europese Tijd ingevoerd die tot op de dag van vandaag de basis vormt van GMT-tijd, ook wel bekend als UTC.

Tijdzones

Wereldwijd zijn er 41 tijdzones in gebruik. Deze worden vaak aangeduid met GMT of UTC. Afbeelding 1 geeft een kaart weer met alle tijdzones. De kleuren geven aan welk land in welke tijdzone valt. Zo is goed te zien dat een groot deel van Europa, evenals Afrika in de zone GMT+1 valt.

Greenwich Mean Time

GMT staat voor Greenwich Mean Time, afgekort tot GMT. GMT is ontstaan in 1940 na eeuwenlange studies naar de verschillende tijdzones. GMT wordt ook wel Greenwich Meridian Time genoemd. Deze meridiaan, een belangrijke nulmeridiaan, loopt door Greenwich (wijk in Londen). Het is een lijn waarbij de lengtegraad gelijk is aan nul. Met andere woorden, de zon staat op dit nulpunt het hoogst aan de hemel en dan is het in de tijdzone van Engeland precies twaalf uur in de middag. In Engeland is GMT ontstaan en daarmee zitten zij in de tijdzone GMT+0. De tijdzones zijn wereldwijd zodanig bepaald dat in elke tijdzone tussen 12:00 en 13:00 de zon het hoogst aan de hemel staat. Er zijn enkele uitzonderingen.

Coordinated Universal Time

UTC staat voor Coordinated Universal Time. De term UTC is daarmee eigenlijk geen afkorting. In militaire taal wordt UTC aangegeven als Zulu time. UTC is afkomstig en bijna gelijk aan GMT. Het enige verschil is dat GMT een astronomische tijd is en UTC niet. Net werd aangegeven dat de Aarde in 24 uur om haar as heen draait. In werkelijkheid is dit 24 uur en een schrikkelseconde. Deze vertraging van een miljoenste van een seconde kan in de digitale wereld grote problemen opleveren en daarom worden deze schrikkelsecondes toegevoegd. UTC wordt gebruikt in de scheepvaart en digitale en militaire omgevingen.

In de derde kolom van onderstaande tabel zijn de tijdzones van verschillende steden/landen weergegeven. Deze kolom geeft aan wat de tijd daar is als het in Greenwich (GMT+0) 12:00 is.


Er zijn een aantal landen die in meerdere tijdzones leven. Zo valt het westen van Rusland onder GMT+2, terwijl het uiterste oosten onder GMT+11 valt (negen tijdzones!). Amerika valt onder GMT-9 tot GMT-4. Er zijn in totaal 21 landen die meerdere tijdzones hebben.

Bezwaren

Er is echter ook heel wat bezwaar tegen de ingevoerde tijdzones en sommige landen hebben dan ook hun eigen tijdzones bepaald. Zo vindt Groenland dat er zo weinig mensen wonen dat het onzin is om het land in vier tijdzones te verdelen. Daarom hebben zij één tijdzone. Australië is een zeer uitgestrekt land waarbij rijtijden (logistiek) erg lang zijn. Een bedrijf dat een bestelling van west naar oost moet leveren is heeft hiermee twee nadelen: rijtijden zijn lang en de tijd gaat vooruit. Daarom heeft Australië besloten om ook halve tijdzones in te voeren: GMT+7,5 en +8,5.

Ook India heeft een bezwaar tegen de tijdzones. De hoofdstad hiervan ligt precies op een scheiding van een tijdzone. Dit zou betekenen dat de ene helft van de stad een uur later begint te leven dan de andere helft. Een nog extremer geval is in China te vinden. Het land valt oorspronkelijk tussen GMT+5 en GMT+9, maar heeft één universele tijd afgesproken: GMT+8. Dit kan verwarrend werken. In het uiterste oosten van China wordt dus GMT+8 aangehouden, terwijl Rusland daar GMT+11 aanhoudt. Ga je daar over de grens? Dan moet je de klok drie uur vooruit of achteruit zetten, terwijl je misschien maar twintig kilometer reist. Of het een slimme keuze is van China is maar de vraag. Degenen die in het oosten wonen en de wekker om 07:00 zetten, worden wakker met een opkomende zon. In het westen komt deze pas tweeënhalve uur later op. De raarste tijdzones zijn nog steeds op Antarctica. Daar is het in de zomer 24 uur per dag licht, dus maakt de tijdsbepaling eigenlijk niet uit. Elk station houdt daar zijn eigen tijdzone aan. Als je daar je mobiel aanhoudt, kan het zijn dat je tijdens een vlucht zestien keer je tijd ziet veranderen op je scherm.

Terug in de tijd

Er wordt wel eens gezegd dat als je van oost naar west reist, dat je dan terug in de tijd gaat. Dit ligt er net aan hoe je het bekijkt. Officieel is het ook zo. Als je van Londen naar Las Vegas reist met het vliegtuig, reis je in korte tijd acht uur terug, terwijl de vliegreis geen acht uur is. Officieel reis je dan terug in de tijd, maar niet naar het verleden. Want de acht uur terug in de tijd in Las Vegas is het heden in Las Vegas.

Ezelsbruggetje

Sommige mensen vinden het lastig om te bepalen waar het nu vroeger of later is dan bij ons (Nederland). Heel simpel: denk aan een klok, waarbij twaalf uur Nederland moet voorstellen en de klok zelf de wereld. Reis je naar de rechterkant van twaalf uur (oftewel het oosten t.o.v. Nederland)? Dan gaat de wijzer dus ook naar rechts en wordt het dus later. Reis je naar de linkerkant van twaalf uur (oftewel het westen t.o.v. Nederland)? Dan gaat de wijzer dus ook naar links en wordt het vroeger!

Verschillende tijdsnoteringen

Wereldwijd zijn er twee welbekende tijdsaanduidingen: de 24-uursnotatie of het gebruik van a.m. en p.m. De meest gebruikte is de eerste. Vooral door de komst van mobiele telefoons, computers en laptops is deze tijdsaanduiding nog universeler geworden. De dag begint bij 00:00 en eindigt bij 23:59. Een andere tijdsaanduiding is a.m. en p.m. Deze wordt eigenlijk alleen nog in Amerika gebruikt en schept een hoop verwarring bij niet-Amerikanen. Een uitleg: a.m. is een afkorting van Ante Meridiem, Latijn voor ‘Voor de middag’. P.m. is een afkorting van Post Meridiem wat staat voor ‘Na de middag’. Enkele voorbeelden:


Er zijn een aantal handige ezelsbruggetjes om bovenstaande te onthouden:

• a.m. = After Midnight. Alles na middernacht is dus a.m. tot 12:00 in de middag.
• De A komt eerder in het alfabet dan de P: a.m. komt ook eerder dan p.m.
• p.m. = Passeer de middag. Alles wat de middag passeert is p.m.
• Akelige morgen en prettige middag. a.m en p.m.

Zomer- en wintertijd

Alsof de verschillende tijdzones en tijdnotaties nog niet ingewikkeld genoeg zijn, kent de wereld tegenwoordig ook nog zomer- en wintertijd. Dit idee is voor het eerst genoemd in 1784 door Benjamin Franklin. Hij beschreef een ochtend waarop hij om 06:00 al wakker was geworden en merkte dat de zon al lang was opgekomen. Zonde vond hij dat en hij stelde voor dat iedereen eerder wakker moest worden. Hij bedoelde het vooral als grapje. Pas 125 jaar later, in 1909, kwam William Willet met het serieuze idee om winter- en zomertijd in te voeren. Door de klok op vier opeenvolgende zondagen twintig minuten vooruit te zetten in de lente, zou men uiteindelijk meer kunnen genieten van het daglicht en vooral kosten besparen. Ook in de avond zou er langer genoten kunnen worden van het licht. Vele mensen waren het hier mee eens, maar er werd uiteindelijk niks mee gedaan.

De eerste echte toepassing vond pas plaats tijdens de Eerste Wereldoorlog. Duitsland kon de oorlog niet langer financieren en besloot te moeten besparen op kolen. Kort daarop, in 1916, volgde ook het Verenigd Koninkrijk en in 1918 werden de zomer- en wintertijd officieel. In de Europese Unie loopt de zomertijd van de laatste zondag van maart tot de laatste zondag van oktober.

Bezwaar

In totaal hebben meer dan zeventig landen zomer- en wintertijden, maar het effect ervan blijft omstreden. Zo zou de besparing van energiekosten minimaal zijn. Het klopt dat mensen in de avond minder snel lampen aanzetten of de kachel hoger zetten, maar een feit is dat mensen meer gaan bewegen in de zomeravonden. Naar de sportschool of familie bijvoorbeeld. En dat wordt vaak met de auto gedaan. Daarnaast moet er in de ochtend juist meer licht aan omdat het dan nog donkerder is. Echt harde cijfers over de besparing zijn maar moeilijk te vinden.

Een ander discussiepunt gaat vooral de agrarische sector aan. Mensen kunnen zich aanpassen aan de zomer- of wintertijd, veeteelt kan dit echter niet. Koeien zijn bijvoorbeeld lichtgevoelige dieren. Zij worden wakker als het licht gaat schijnen. Zij hebben geen functie in het lichaam die ze een uur eerder wakker maakt omdat de mens de tijd heeft aangepast. Feit is dat boeren hiermee één uur tijdsverlies hebben. Werden de koeien voorheen om 18:00 gemolken, is dat nu opeens om 19:00.

Zoals eerder aangegeven loopt het grootste deel van Europa één uur voor op GMT+0. In de zomertijd wordt dit zelfs GMT+2. In de zomertijd staat de zon dan tegen 13:31 op het hoogste punt, terwijl dit in de wintertijd ruim anderhalf uur eerder is. De zomertijd heeft daarnaast een langdurig en groot effect op het slaapgedrag van mensen. Ruim 50.000 mensen hebben hier een enquête over ingevuld. De meerderheid gaf aan slechter te slapen en pas weer beter te kunnen slapen als de wintertijd weer ingevoerd werd. Vooral ouderen en kinderen hebben moeite deze verandering te verwerken. Afbeelding 2 geeft een kaart weer met daarop de landen die zomertijd hanteren (blauw). De landen in het oranje hebben de zomertijd afgeschaft, de rode landen hebben het nooit ingevoerd. Zoals te zien zijn er ongeveer zeventig landen die de zomertijd hebben ingevoerd.

Schrikkeljaar

Wie denkt dat het met de verschillende tijdzones en winter/zomertijden het probleem is opgelost, heeft het fout. De Aarde draait namelijk niet precies in 365 dagen rond de Zon, wat voor de invoering van een schrikkeljaar wel werd gedacht. De Aarde bleek er namelijk zes uur langer over te doen. Dat zou betekenen dat als er nooit een schrikkeljaar ingevoerd zou worden, wij nu meer dan vijfhonderd dagen achter zouden lopen op de zonnetijd. De zomer zou dan in januari/februari vallen in plaats van juli en augustus. Julius Caesar zag dit al jaren geleden in en besloot eens in de vier jaar een extra dag in te voeren. Vier keer zes is namelijk 24 uur, precies één dag. Zijn berekening was echter fout en dat zorgde ervoor dat in het jaar 1582 men tien dagen achterliep op de zonnetijd.

Paus Gregorius XIII besloot dit in één keer op te lossen, namelijk simpelweg tien dagen overslaan. Van 4 oktober 1582 werd het opeens 15 oktober 1582. De paus besloot dat eeuwjaren geen schrikkeljaar meer moesten zijn, behalve de door 400 deelbare eeuwjaren. 1900 was daardoor geen schrikkeljaar, 2000 weer wel.

Problemen

Alhoewel er veel mensen blij zijn dat het eindelijk weer eens 29 februari is, brengt de dag een hoop extra kosten met zich mee. Uit onderzoek blijkt dat gezinnen gemiddeld 15 euro duurder uit zijn in februari door deze schrikkeldag. Denk hierbij aan brandstof, boodschappen, gas, water en licht. Vergeleken met de kosten voor verzekeraars is dat helemaal niks; zij zijn ruim 17 miljoen euro kwijt aan dit extra dagje.

Schrikkelseconde

Tijdzones, winter- en zomertijd, schrikkeljaren: het is allemaal niet genoeg. Eén keer in de paar jaar wordt er een schrikkelseconde toegevoegd. Sinds de invoering hiervan (1972), is dit al meer dan 25 keer voorgekomen. De 27e keer staat gepland voor 31 december 2016. Onze tijdsbepaling van 24 uur komt niet overeen met de zonnetijd. Hier zit een miljoenste van een miljoenste verschil in. Na een aantal jaar is dit een seconde geworden. Deze seconde moet dan worden toegevoegd aan onze tijd. In plaats van dat de klok van 23:59:00 naar 00:00:00 gaat, gaat hij dan naar 23:59:60. Het bepalen van de noodzaak voor het invoeren van zo’n seconde wordt gedaan door de International Earth Rotation and Reference System Service (IERS). Zij kondigen dit ook aan en begeleiden het wereldwijde proces hiervan. In alle tijdzones wordt de seconde op hetzelfde moment ingevoerd en dit is altijd aan het einde van de maand en dag. Dit houdt in dat het oostelijk halfrond een extra seconde krijgt in de loop van de nieuwe dag en het westelijk halfrond een extra seconde in dezelfde dag.

Ook tegen deze tijdsregel is een hoop bezwaar. Astrologen verwelkomen deze schrikkelseconde (en jaar), omdat zij vinden dat de tijdsbepaling van de mens gelijk moet lopen met de zonnetijd. Echter de ICT-wereld hoopt dat de schrikkelseconde zo snel mogelijk wordt afgeschaft. Computersystemen kennen de tijd 23:59:60 niet en veel systemen crashen daardoor. In 2012 werd in juli een schrikkelseconde toegevoegd. Grote sites als LinkedIn en Yelp lieten het afweten. De klok van Google deed het de dertien uur daarna niet en mobiele apps als Facebook en Nu.nl lieten het afweten. Daarnaast is het ook een groot probleem voor het bankleven. In deze schrikkelseconde mogen absoluut geen geldtransactie plaatsvinden, omdat het systeem de transactie dan niet meer kan identificeren. Kortom, letterlijk weggegooid geld. In 2012 is er in Amerika een poging gedaan tot digitale bankroof gedurende deze schrikkelseconde. De desbetreffende bank kampte echter met zoveel problemen door deze extra seconde dat de server zichzelf zodanig heeft geblokkeerd, dat toegang op elk mogelijke manier onmogelijk was. De bank heeft pas na twee weken weer gebruik kunnen maken van de server, toen deze gelijk een melding gaf over de betreffende diefstalpoging.

Een oplossing die vaak geroepen wordt is om de schrikkelseconde af te schaffen en hier een schrikkeluur van te maken. Dan zou er tot ongeveer 2150 geen probleem meer zijn. Daarnaast verwacht men dat tegen die tijd er nieuwe technologieën zijn om de schrikkelseconde beter te verwerken. De IERS heeft echter besloten de schrikkelseconde in te blijven voeren zolang dit nodig is.

Schrikkelseconde 31 december 2016

Voor de schrikkelseconde op 31 december 2016 hebben veel bedrijven al maandenlang voorbereidingen getroffen. Zo heeft Google al maandenlang elke dag een milliseconde toegevoegd aan hun systeem, zodat de overgang op 31 december 2016 vlekkeloos verloopt. Banken hebben speciale beveiligingssoftware ontwikkeld die elke transactie gedurende deze schrikkelseconde onmogelijk maakt.

Tijd lijkt zo vanzelfsprekend, maar veel deskundige en wetenschappers hebben vele studies gedaan naar de tijd zoals wij die kennen. Ook al blijft er veel weerstand tegen de verschillende manieren waarop de mens omgaat met de tijd, de astronomie blijkt het toch altijd te winnen. Leven zoals de natuur dat bepaalt, zo hoort het volgens hen te zijn. De zonnetijd is leidend en daarop moet de mens zich aanpassen.