Zeitzonen, Sommerzeit und Weltzeit

Zeitzonen, Sommerzeit und Weltzeit

Zielgruppe sind sowohl einfache IT-AnwenderInnen als auch StudentInnen und ambitionierte Informatik-Amateure

Grundkenntnisse der Informatik werden vorausgesetzt.



Warum gibt es Zeitzonen ?



Die Erde rotiert um ihre Achse durch die beiden Pole, daher ist zu jeder Zeit irgendwo auf der Erde Sonnenaufgang oder Mittag.
Entlang jeder Linie von Süd nach Nord ( Meridian) ist die Zeit gleich.
Entlang jeder Linie von West nach Ost ändert sich die Zeit um ±1 Tag für je einen ganzen Umlauf (z.B. um den Äquator) bzw. um ±4 Zeit-Minuten pro Längen-Grad.


Eisenbahn

An Land war die Zeit eine Frage von Macht und Einfluss. Im Wirkungskreis einer Stadt galt deren Ortszeit, in kleineren Staaten meist die Lokalzeit der Hauptstadt.
Dieses System war mit einfachen Mitteln jederzeit nachprüfbar und wegen der geringen Mobilität sinnvoll.

Die Eisenbahn überwand erstmals große Entfernungen in kurzer Zeit, in den USA vorwiegend in Ost‑West‑Richtung. Dort wurde es notwendig, Fahrpläne zu vereinheitlichen. 1883 wurden zu diesem Zweck 'Rail Zones' mit je 1 Stunde Unterschied definiert.


Weltzeit

Alle Zeitzonen sind durch ihre Differenz in ganzen Stunden definiert. Daher war es notwendig, eine Zone als Referenz zu wählen, von welcher die Differenz gemessen wird.

Im Jahr 1884 wurde die geografische Länge von London / Greenwich als Null-Meridian festgelegt und die Londoner Zeit als Bezugspunkt (Greenwich Mean Time, GMT) aller Zeitzonen. Es war kein Zufall, dass die Wahl passend zum damals dominanten British Empire ausfiel.

Die GMT wurde 1928 in Universal Time Coordinated (UTC) umbenannt, das wirkt sich jedoch auf die praktische Anwendung nicht aus.


Deutsche Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB): Uhrzeit, Fragen zur Zeit (FAQs), Zeit & Frequenz
Eidgenössisches Institut für Metrologie (METAS): Zeit & Frequenz

Zeitzonen


Der Zentral-Meridian einer Zone liegt genau in ihrer Mitte. Seine Ortszeit bestimmt die Zeit der gesamten Zone.

Er hat zur östlichen und westlichen Grenze einen Abstand von je 7½° Längen-Graden, daher kann sich die Zonenzeit nur um maximal ±½ Stunde von der Ortszeit unterscheiden.


Beispiel Wien:
Wien liegt auf 16.37° östlicher Länge.
Der Abstand zum Zentral-Meridian 15° beträgt +1.37°, daher weicht die mittlere Ortszeit in Wien um +5.48 Minuten von der Zonenzeit (CET) ab:
dh[loc] = lon - lon[cm] / 15
dh[loc] = (16.37-15)/15 = 0.0913h = 5.48min = 00:05:29
Die Sonne erreicht daher in Wien ihren mittleren Höchststand zu Mittag bereits um 11:55 CET.


Berechnung von Zonenzeit und Ortszeit mit Beispielen

 Formel New York Wien Tokio
Geogr.Länge lon 74°00'W16°22'O139°44'O
-74.000°+16.370°+139.770°
Zentralmeridian lon[cm] = int((lon+15/2) / 15) * 15 -75°15°135°
ZonenDifferenz tzoh = lon[cm] / 15 -5h+1h+9h
Ortszeit-Abweichung dh[loc] = lon/15 - tzoh +0.067h+0.091h+0.318h
+00:04:00+00:05:29+00:19:05
Aktuelle Zonenzeit t[cm] = t[utc] + tzoh 19:00:0001:00:0009:00:00
Mittlere Ortszeit t[loc] = t[cm] + dh[loc] 19:04:0001:05:2909:19:05
Ortszeit-Abweichung
In dieser Zeile wird berechnet, wie weit die jeweilige mittlere Ortszeit (gemessen an der Bahn der Sonne) von der Zonenzeit abweicht. Die Formel berechnet die Abweichung in Stunden, darunter ist sie im Zeit-Format angegeben.

Aktuelle Zonenzeit
Die aktuelle Weltzeit UTC (Universal Time Coordinated, früher GMT), gemessen in London / Greenwich ist
t[utc] = 00:00:00
Die Zonenzeit ergibt sich durch Addition der ZonenDifferenz tzoh zur UTC.

Aktuelle Ortszeit
Die Ortszeit (gemessen an der Bahn der Sonne) weicht umso mehr von der Zonenzeit ab, je weiter ein Ort vom Zentralmeridian entfernt ist, jedoch maximal ±½ Stunde.
Genau genommen ist dies die Mittlere Ortszeit (MOZ), d.h. der Durchschnitt der Ortszeit über 1 Jahr.
Die Wahre Ortszeit (WOZ) schwankt wegen der komplizierten astronomischen Verhältnisse während eines Jahres um ca. ±15 Minuten ( Zeitgleichung) um die MOZ.

Datum-Grenze:
Nach Definition ändert sich das Datum um Mitternacht der Weltzeit UTC. Die Datum-Grenze liegt daher genau 'gegenüber' von Greenwich (auf ±180° geogr.Länge) praktischerweise in einer wenig besiedelten Region des Pazifik.



Spanien und Frankreich liegen fast ausschließlich in der Zone der Westeuropäischen Zeit (WET, +0h), verwenden jedoch (derzeit) aus politischen Gründen die Mitteleuropäische Zeit (CET). Schon bei Normalzeit ist in Paris Mittag 'offiziell' erst um 12:50, in Madrid um 13:14 und in A Coruña um 13:33. Bei ↓ Sommerzeit vergrößert sich die Abweichung um eine ganze Stunde !

Irland und Island verwenden ebenfalls nicht die geografisch optimalen Zeitzonen, sondern die Westeuropäische Zeit (WET, +0h). Bei Normalzeit ist in Dublin Mittag um 12:25, in Reykjavik erst um 13:27.

Große Staaten
verwenden sinnvollerweise mehrere Zeitzonen.
Für die Zeitzonen ist nur die Ost-West-Ausdehnung wichtig, daher sind in diesem Sinne die Staaten USA, Russland und China 'groß', nicht jedoch Chile.
In den USA gelten derzeit 7 Zonen, in Russland 11 Zonen, in der EU 3 Zonen (WET, CET, EET)
China verwendet derzeit nur die Zeitzone der Hauptstadt Beijing (Peking, +8h) und nimmt dafür Abweichungen der Ortszeiten von bis zu 3 Stunden in Kauf.

Ausnahmen
Einige wenige Staaten verwenden individuelle Zeiten, die um ±30 Minuten von den global definierten Zonen abweichen.
Auf der Raumstation ISS gilt die Weltzeit UTC, denn bei ca. 16 Sonnenauf- und Untergängen in 24 Stunden wäre die geografische Lokalzeit für Menschen ziemlich anstrengend...

Sommerzeit


Die Sommerzeit (Daylight savings, DLS) ist eine politische Entscheidung.
Es gibt dafür keine rationalen Grundlagen.

Es ist unklar, warum solche Entscheidungen überhaupt getroffen werden, warum man so viel Geld für eine Illusion ausgibt und warum darüber so emotionale Debatten geführt werden.


Praktische Informatik

Die praktische Informatik musste hohe Kosten in Kauf nehmen und hat trotzdem bis heute nur teilweise auf dieses Chaos reagiert:
Innerhalb einer Zeitzone werden mittlerweile fast alle Uhren automatisch nach den geltenden Regeln gestellt.
Die aktuelle Zeit wird von allen gängigen Programmen richtig angezeigt und gespeichert.
Zeit-Differenzen werden von den meisten Programmen (z.B. Tabellen-Kalkulation) noch immer falsch berechnet, wenn sie über eine Umstellungs-Grenze hinwegreichen.
Die meisten Programme sind trotz der angeblich so wichtigen Globalisierung nicht in der Lage, einen beliebigen Zeitpunkt zwischen 2 Zeitzonen oder wenigstens zwischen der eigenen Zeitzone und der Weltzeit UTC fehlerfrei umzurechnen.
Einige ohne Internet arbeitende Geräte (z.B. Digital-Cameras) führen keine Sommerzeit-Umstellung durch. Die mit den Bildern gespeicherten Zeiten sind daher ohne manuelle Umstellung falsch.



Während des Sommers unterscheidet sich die mitteleuropäische Sommerzeit um +02:00 Stunden von der Weltzeit UTC.

Am letzten Sonntag im Oktober um 03:00 wird von Sommerzeit auf Normalzeit umgestellt. Die Uhr wird von 03:00 CET auf 02:00 CET zurückgestellt. Die Stunde zwischen 02:00 und 03:00 gibt es offiziell 2mal.


Die Umstellung der Westeuropäischen Zeit erfolgt daher um 01:00 WET, jene der mitteleuropäischen Zeit um 02:00 CET und jene der osteuropäischen Zeit um 03:00 EET.


Berechnung der Umstellungs-Tage mit Tabellen-Kalkulation

 AB
1Jahr=JAHR(HEUTE())?
2 
3April=DATUM(B1;4;1)?
4WoTag=WOCHENTAG(B3;2)?
5RefDat=B3-B4?
6 
7November=DATUM(B1;11;1)?
8WoTag=WOCHENTAG(B7;2)?
9RefDat=B6-B7?
Die Zellen von Spalte B werden hier doppelt angezeigt:
Links die Formeln, rechts die aktuellen Werte.
Man kann in Zelle B1 beliebige (andere) Jahre eintragen, um deren Umstellungs-Tage zu berechnen.

Sommerzeit-Alternativen


Dieses Kapitel folgt daher der Tradition und mischt die Fakten mit ein wenig Polemik...



Das wäre eine Vereinfachung, weil zumindest die jährlich 2malige Umstellung wegfiele. Offenbar hat 'Sommer' ein besseres Image als 'Winter', denn außer der Wahl des Namens würde man keinen Unterschied zwischen den beiden Alternativen bemerken.

In konsequenter Steigerung der Ignoranz könnten weitsichtige Politiker mit einer 'Frühlingszeit' Erfolg haben - unabhängig davon, wie diese gemessen wird.



Man könnte die Zeitzonen abschaffen und die Weltzeit - wahrscheinlich jedoch eher die Washingtoner Zeit - weltweit in allen Staaten verwenden.
Das wäre einfach, eindeutig, wesentlich billiger und frei von Missverständnissen.

Global agierende Unternehmen verwenden schon jetzt ihre bevorzugte Zeit für alle Zweigstellen, Transaktionen und KundInnen - unabhängig von deren Standort - z.B. Amazon

Nach einigen Jahren Weltzeit würde es niemanden mehr interessieren, warum man in den USA um 12:00 zum Hamburger-Stand Mittag essen geht und in Europa um 18:00.



Man könnte den Gedanken aufgreifen und auch in der Zeitmessung das Dezimalsystem einführen. Nachdem die Beziehung zwischen dem Tagesrhythmus und den dafür verwendeten Stunden-Zahlen weitgehend verloren ist, kann man einen Tag genauso gut in 10 Stunden zu je 100 Minuten einteilen und diese Regel global anwenden.

Die Angabe der Zeit wäre danach einfach, kostengünstig und weltweit unmissverständlich.
Da man Computer allgemein für besonders glaubwürdig hält, würde kaum jemand die damit angezeigte Dezimalzeit in Frage stellen.

Tatsächlich hat es im Jahr 1998 einen ähnlichen Versuch gegeben: Die Swatch Internet Time misst 1 Tag in 1000 Beats. Sie ist jedoch stark an die Interessen eines Unternehmens gebunden und nur als Kuriosität bekannt geworden.



Manche Befürworter der Sommerzeit argumentieren, dass man damit der menschlichen Natur besser entgegen komme.
Das wäre ein lobenswertes Motiv und könnte sogar Wohlbefinden und Produktivität steigern, wenn man es konsequent weiter verfolgen würde. In der aktuellen Version verlängert die Sommerzeit leider nur den TV-Konsum.

Eine wahrhaft 'Smarte' Lösung wäre die Rückkehr zu unterschiedlich langen Temporalstunden. Der technische Aufwand wäre zwar relativ groß, der Algorithmus jedoch weltweit eindeutig und daher wesentlich besser beherrschbar als jetzt.

Die im Sommer und Winter unterschiedlich langen Arbeits-Zeiten erscheinen vielleicht als soziales Problem, aber das ist in allen südlichen Ländern längst gelöst: Als Ausgleich wurde die Siesta erfunden...