认识时间
作者：千里马的驴
最近解决了好几个与时间相关的问题，收获很大。顿生整理一篇介绍时间相关的文章。
本文主要介绍与时间相关的几个概念。目标是：弄清楚什么GMT时间？什么是UTC时间？它们和我们最常用的北京时间又是什么关系？以及什么是夏令时？它对日常生活又有什么影响？。希望阅读完本文后能轻松回答这些问题。
一、GMT
GMT格林威治标准时间或格林威治平时 （Greenwich Mean Time），这个时间系统的概念在 1884 年确立，由英国伦敦的格林威治皇家天文台计算并维护，并在往后的几十年往欧陆其他国家扩散。从 1924 年开始，格林威治天文台每小时就会向全世界播报时间。
在刚开始的几十年，GMT 的测量方法非常简单：观测者随时监控太阳在天空的位置，并且把每天太阳爬升到仰角最高的时候记录下来，这个时间点称呼为“过中天”。一般人对于一天 24 小时的理解，大致上就相等于两次太阳过中天的时间间隔。不过由于地球是以椭圆轨道绕着太阳，在轨道上的行进速率不一，导致一年之中会有“比较长的一天”与“比较短的一天”，所以格林威治的观测者必须要至少连续观测一年，然后取 365 个长度不一的“天”，再把他们全部平均后，得到固定的一天长度，之后再细分成时、分、秒等单位。这个就是 GMT。
二、 UT
近几十年来，由于有了更稳定的观测太阳日的方法，利用宇宙中稳定一致的无线电波源周期性的讯号，搭配电波源抵达地球时观测的角度，直接计算地球的自转与公转速率，然后再以此计算一年、一天、时分秒的平均长度。这些观测可以交由其他更高科技的天文台，或是卫星来负责，而跟格林威治天文台的观测没有关系，所以它有一个新名字：世界时（Universal Time），缩写是 UT。
世界时有三种版本，分别叫 UT0、UT1 跟 UT2
- UT0 是最原始的观测结果计算值
- UT1 则是修正了地球在长时间尺度下会产生的自转轴漂移的影响
- UT2 则是为了研究需求，比 UT1 多修正了季节性的影响。
由于有了UT，照理说 GMT 应该就要退役了，但实际上由于 GMT这个名字已经被使用了几十年，而且 GMT 跟 UT1 要测量的概念基本上是相同的，都是“长时间尺度下的平均太阳日”，所以 GMT 这个名字被保留了下来。
简单总结：GMT 是老古董，UT1 承前启后，但是一般概念上 GMT = UT1，都是观测平均太阳日，两个名词的使用可以互相转换。
三、UTC
另外一方面，自从 1967 年国际度量衡大会把秒的定义改成：铯原子进行固定震荡次数的时间后，时间的测量就可以与星球的自转脱节了。只利用原子钟计算时间与日期的系统，称作国际原子时 （International Atomic Time），以国际原子时为计算基准，把时间格式与 UT1 对齐，让一般人都方便使用的时间系统，就叫做协调世界时 （Universal Time Coordinated），也就是 UTC。这也就是为什么 UTC 与 GMT 几乎一样的原因。
在现行国际单位制下，在1967年召开的第13届国际度量衡大会对 “秒” 的定义：铯133原子基态的两个超精细能阶之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9,192,631,770倍 的时间
由于 UTC 直接与国际度量衡标准相联系，所以目前几乎所有的国际通讯系统，像是卫星、航空、GPS 等等，全部都协议采用 UTC 时间。
四、区别和联系
但是，由于地球的自转正在缓慢减速，导致平均太阳日会逐渐变长。也就是说，GMT 的一秒会越来越久，但是只要我们不改度量衡对于秒的定义，那么 UTC 的一秒就会始终如一。长久下来，UTC 一定会超前 GMT 一秒以上，而且会越来越多！
因此，目前负责管理 UTC 的专责机构决定在 UTC 超前 GMT 快一秒时，选择适当的时间加入闰秒（可以类比农历中的闰月），来抵销超前的量。
简单总结：GMT 、U1和 UTC 在一般使用的情况下没有差别，即：GMT=U1=UTC
严格一点：UTC 使用的原子钟计时成为国际通讯的公用标准。UTC 努力符合 GMT 的计时格式与概念，因此虽然不会差太多，但每隔三五年就要加一个闰秒来多等GMT一秒。
所以对于一般使用者来说GMT、U1和UTC时间在数值上相同的，不需要做严格区分。而在日常中GMT和UTC的使用频率会比较高，但是都代表同一个概念。
五、时区
如果说不同的计时方式（GMT、U1和UTC）对人们的生活影响不大，但是时区就与人们的生活息息相关了。
首先我们需要弄清楚，什么是时区？为什么要有时区？
为了照顾到各地区的使用方便，又使其他地方的人容易将本地的时间换算到别的地方时间上去。有关国际会议决定将地球表面按经线从东到西，划成一个个区域。
现今全球共分为24个时区。实际上，常常一个国家或一个省份同时跨着两个或更多时区，为了照顾到行政上的方便，常将一个国家或一个省份划在一起。所以时区并不严格按南北直线来划分，而是按自然条件来划分。例如，中国幅员宽广，差不多跨5个时区，但为了使用方便简单，实际上在只用东八时区的标准时即北京时间为准。
简单来说时区的划分就是为了让全球的沟通交流更方便（比如，有了时区之后，我们能清楚知道6：00 大概是太阳升起的时候，而18：00大概是太阳落山的时候）
举个例子：
假如现在张Z在北京，而他女朋友小C在纽约，如果不划分时区（假如现在20:00），那他们的时间是一致的（都是20:00）。张Z当地的时间刚好是太阳落山两个小时，那小C当地时间现在是什么时候呢？是早上还是夜晚？现在打电话是否合适？
如果不知道这些信息就会给沟通交流带来了很大的不便。
但是如果划分时区后，我们知道如果北京（东八区）时间的20:00（GMT+8），刚好是纽约（西五区）时间的7:00（GMT-5）。所以张Z在20:00的时候就知道现在是小C那边的早上7:00，按照正常作息，可能女朋友还在休息，不方便打电话。
时区计算
计算的区时=已知区时－（已知区时的时区-要计算区时的时区）。（注：东时区为正，西时区为负）
下面举例加以说明：
例1：已知东京（东九区）时间为5月1日12:00，求北京（东八区）的区时。
北京时间=12:00－（9－8）=11:00，即北京时间为5月1日11:00。
例2：已知北京时间为5月1日12:00，求伦敦（中时区）的区时。
伦敦时间=12:00－（8－0)=4:00，即伦敦时间为5月1日4:00。
例3：已知北京时间为5月1日12:00，求纽约（西五区）的区时。
纽约时间=12:00－[8－（-5）]=-1:00+24:00－1天=23:00，即纽约时间为4月30日的23:00。（注：当算出的区时为负数时，应加上24:00，日期减一天，即从5月1日变为4月30日）
本地时间：（本地时间=GMT+时区差）
北京时间：（北京时间=GMT+8）
六、夏令时
夏令时，又称日光节约时制、日光节约时间（英语：Daylight saving time），是一种为节约能源而人为规定地方时间的制度，在这一制度实行期间所采用的统一时间称为“夏令时间”。一般在天亮较早的夏季人为将时间调快一小时，可以使人早起早睡，减少照明量，以充分利用光照资源，从而节约照明用电。
比如，小C所在的地方冬天时太阳七点钟升起，她每天早上七点钟起床，一天在书房学习十二个小时，晚上七点睡觉。而到了夏天太阳变成六点升起，现在六点钟天就亮了，如果此时小C还是七点钟起床的话，相当于‘浪费’了一个小时的光照时间。而如果将闹钟上的时间拨快一个小时(太阳提前一个小时就升起了)，那么同样七点起床(闹钟上显示的是七点而实际上是六点)，学习十二个小时，到了晚上六点钟上床睡觉(节约了六点到七点的用电时间)。所以使用夏令时的地区，就相当于倡导大家早睡早起，使居民能够尽可能的享受自然阳关，从而达到节约家庭用电的目的。
还是借用张Z的例子：
假如现在是2020年3月11日，由于纽约已经实行了夏令时，所以当地时间会拨快一个小时。也就是说如果张Z还是在北京时间20:00想给女朋友打电话了，那么由于夏令时的原因，纽约时间已经是早上8:00（注意：GMT时间不变，变的只是当地时间），按照正常作息，小C应该已经起床了，现在方便打电话。所以因为夏令时的原因，张Z提前一个小时联系到了女朋友。
因此本地时间如果考虑夏令时，它的计算公式应该是：
本地时间：（本地时间=GMT+时区差+夏令时）
注意：中国目前不实行夏令时（大部分公司所谓的夏令时作息其实只是修改上班时间，并不修改本地时间）
八、回顾
至此，关于时间的概念就介绍完毕了，回顾一下我们的目标：弄清楚什么GMT时间？什么是UTC时间？它们和我们最常用的北京时间又是什么关系？以及什么是夏令时？它对日常生活又有什么影响？
现在都理解了吗？如果哪个部分还不清楚，请再看一遍。
九、参考链接
完）
