时区

时区（英文名：Time Zone）是1884年国际经度会议制定的以时区为单位的标准时间制度，指使用同一种时间制度的区域。理论上，地球共有24个时区，以本初子午线^[注1]为标准线，从中时区^[注2]的边界分别向东、向西每隔经度15°划为一个时区，东西各划十二个时区，并编有时区的号码。^[1][4][5]实际上，时区的界线并不完全按照经线，而是以国家疆界为界限，各国都是根据自己的需要来确定本国的统一时间。^[4][6]

在19世纪以前，并不存在所谓的“全球标准时间”，多种时间表述在世界范围内共存。19世纪，随着铁路和电报的发展，人们需要一种统一的时间标准来协调交通和通讯；1840年11月，大西部铁路率先采用格林尼治标准时间（Greenwich Mean Time，GMT）。1884年，国际子午线会议在华盛顿召开，正式引入世界标准时间概念，世界各国以格林尼治时间为基础划分了时区。^[7][8][9]1928年，国际天文学联合会（IAU）引入了术语“世界时”（Universal Time，UT）；^[10][11]1972年1月1日，协调世界时（Coordinated Universal Time，UTC）取代格林尼治标准时间，成为国际标准时间。^[11][12][13]

协调世界时指的就是零时区所对应的时间，它作为全世界人民日常使用的时间基准，采用国际原子时的秒长作为基本单位，^[6][14][15]在时刻上则尽量与世界时接近。^[12]截至2023年11月，地球上所有国家都使用UTC时区系统，用相对于UTC的偏移量来定义所在的时区，^[7][16][15]即东1区至东12区为UTC+1至UTC+12，西1区至西12区为UTC-1至UTC-12。^[17]同时，还有些地区出于国家自身考虑，采用了标准时区之外的东13时区（UTC+13）和东14时区（UTC+14），如汤加王国、基里巴斯等。^[18]此外，有些高纬和中纬国家为了充分利用夏季较长的白昼时间，实行日光节约制，在每年夏半年，把全国的钟表拨快一小时或者半小时，称为夏令时。^[6]

在19世纪以前，并不存在所谓的“全球标准时间”，多种时间表述在世界范围内共存。时间通常意味着当地时间，取自太阳在当地天空中的位置。太阳和季节决定了日常生活进程，尽管有时是不规则的。19世纪中期，几乎有数百种时间标准在美国全国范围内使用，仅以中西部为例，威斯康星州有38个时间标准，密歇根州有27个，伊利诺伊州有27个，印第安纳州有23个。^[7]

时区的概念源于19世纪的铁路时间（Railway Time），随着铁路和电报的发展，人们需要一种统一的时间标准来协调交通和通讯。英国是第一个将整个地区时间设定为一个标准时间的国家，1840年11月，大西部铁路率先采用格林尼治标准时间（Greenwich Mean Time，GMT），即伦敦时间，其他铁路也紧随其后；1847年，英国绝大多数铁路都使用伦敦时间。随着铁路运输日益普及，许多城市很快效仿，开始使用统一时间。^[7][19][20]

1852年8月23日，格林尼治皇家天文台（Royal Observatory in Greenwich）发送了第一次用于校准钟表的电报信号。^[21][8]到1855年，英国98%的公共时钟已经设置为格林尼治标准时间，少数铁路公司仍采用一种双分针制度——一根针指示当地时间，另一根针指示GMT时间。^[7][8]1863年，查尔斯·F·多德（Charles F. Dowd）提出了为北美铁路建立小时标准时区的系统，他在没有咨询铁路人员的情况下采取了这一行动。^[16]1868年11月2日，当时的英国殖民地新西兰正式采用了一种标准时间，即新西兰标准时间（New Zealand Standard Time），其基准是格林尼治东经172°30′，比格林尼治标准时间（GMT）快11小时30分钟。^[22][23]

19世纪80年代之前，北美洲普遍采用地方平均时间，不仅造成时间紊乱无序，也导致地方和全国火车时刻表非常复杂。1879年，加拿大铁路工程师史丹佛·佛莱明（Sandford Fleming）首次提出全世界按统一标准划分时区。1883年，美国铁路部门同意按照英国伦敦子午线以西75°、90°和105°划分四个时区（东部时间、中部时间、山区时间、太平洋时间），该决定为实行世界标准时间作了初步尝试。^[7]

1884年，国际子午线会议在华盛顿召开，正式引入世界标准时间概念，世界各国以格林尼治时间为基础划分了时区。该国际会议以穿过英国伦敦格林尼治天文台所在的零经度（称为“本初子午线”）为基准，将世界划分为24个“标准”时区，每个时区横跨15°经度；在每个时区内，所有时钟都设置在同一时间。随后，世界标准时间运动从北大西洋地区逐步扩张到世界其他地区，^[7][8][9]到1900年，几乎地球上所有有人居住的地方都已经采用了标准时区，只有一些地方没有参考格林尼治标准时间，这些地方将当地天文观测台的时间应用于整个国家。^[8][16]

1908年，加拿大的亚瑟港和威廉堡成为最早实施夏令时的城市。^[24]1916年5月1日，为了在第一次世界大战期间节约能源，德国成为第一个实施夏令时政策的国家，夏令时政策即在夏季将时间调快一小时，以节约能源并利用更多日光。1918年3月19日，美国第一部关于夏令时的法律生效。^[25]1928年，国际天文学联合会（IAU）引入了术语“世界时”（Universal Time，UT），指的是从午夜开始的格林尼治标准时间（GMT）。直到1950年代，广播时间信号都是基于世界时。1955年，铯原子钟被发明出来，这提供了一种比天文观测更稳定、更方便的时间测量形式；1956年，美国国家标准局和美国海军天文台开始开发原子频率时间尺度；^[10][11]原子时的起点定在1958年1月1日0时0分0秒（UT时间），即规定这一时刻原子时与世界时重合。^[26]

为了兼顾对世界时时刻和原子时秒长两者的需要，1960年国际无线电咨询委员会和1961年国际天文学联合会的会议决定引入协调世界时（Coordinated Universal Time，UTC）作为标准时间和频率发布的基础，协调世界时是世界时时刻与原子时秒长折中协调的产物，它采用国际原子时的秒长，在时刻上则尽量与世界时接近。1972年1月1日，协调世界时取代格林尼治标准时间，成为国际标准时间。1979年12月，协调世界时取代世界时作为无线电通信中的标准时间。^[11][12][13]

截至2023年11月，地球上所有国家都使用UTC时区系统，但并非所有国家都按照最初构想的概念来应用，一些国家和行政区使用与标准时间相差半小时或四分之一小时的偏差；中国和印度尽管其领土范围远远超出了理想的每小时15°的经度，但它们仍然使用单一时区；其他国家如西班牙和阿根廷使用基于标准小时的偏移，但并不一定是由它们的地理位置决定的；俄罗斯拥有11个时区，2010年取消了两个时区，但在2014年重新恢复了这两个时区。^[16]截至2024年1月，全球有24个时区，以格林尼治为中心分为东西各12个时区。^[7]

由于世界各国与地区所处经度不同，地方时也有差别，没有统一换算方法，会给交通和通讯带来不便。为了克服身处地球不同位置，在时间上的感知偏差，1884年，国际子午线会议决定，全世界按统一标准划分时区，实行分区计时。^[27][14][28]

理论时区是根据经度划分的，完全不考虑地球上的海陆分布和政治疆界。根据全日分为24时的传统，全球分为24个理论时区，每个时区跨经度15°。这些时区包含中区和12区，以及它们之间的东1-11区和西1-11区。每一时区都有一标准经度，即各该时区的中央经度。中区和12区的标准经度分别是0°和180°；东1-11区的标准经度分别是东经15°，30°，45°……165°；西1-11区的标准经度分别是西经15°，30°，45°……165°。相邻两个理论时区之间的界线，即每个时区的东西界线，距有关的标准经线各7.5°，它们就是东经7.5°，22.5°，37.5°……172.5°；西经7.5°，22.5°，37.5°……172.5°。^[6]

标准经度的地方平时，就是各该理论时区的标准时，即区时，适用于跨经度15°的整个时区；它同各该时区东西界线上的地方平时的差值不超过30分钟。这样，在每一时区的内部，既不会发生钟表时刻各自为政的情况；也不会发生钟表时刻同太阳光照严重脱节的情况。在相邻两时区之间，区时相差完整的一小时。在任意两时区之间，时区之差等于区时的时数之差。越往东的时区，时刻较快。^[6]

在任何一瞬间，全世界不同区时的差别，仅仅是时数而已。如果没有钟表本身的缺陷，它们的分数和秒数永远是一模一样的。当然，一地的区时有其经度因素。但是，经度只能决定那里从属于哪个理论时区，从而决定那里的区时，而不能直接决定那里的区时。例如，东经115°和125°经度相差10°，而从属于同一时区；东经110°和120°经度也相差10°，而区时相差1小时。在时间和经度的关系上，区时和地方时是大不相同的。^[6]

除了大洋以外，现实时区一般不同于理论时区，实际上，各国时区的划分，除原则上按地理经度划分外，还考虑政区界线、经济状况和自然条件等因素。现实时区所采用的标准时，一般称为法定时，因为这种时间及其适用范围是由各国的立法机关或行政当局决定的，是以法令的形式肯定下来的。法定时所采用的标准经度，大多也是理论时区的标准经度。例如，美国的东部时区，就其东西界线来说，完全不同于理论时区；但是，它的标准经度即西经75°，就是西5区的标准经度。^[6][30]

有些国家采用比理论时区快一小时的标准时，例如法国、荷兰、比利时和西班牙等国位于中区，但采用东1区的标准时。有些国家根据本国所跨的经度范围，采用半时区，在标准经度方面，它们和理论时区有7.5°的差值，例如亚洲的伊朗（东3.5区）、阿富汗（东4.5区）、印度、斯里兰卡（东5.5区）、缅甸（东6.5区），太平洋中的瑙鲁（东11.5区）、澳大利亚中部（东9.5区），北美洲的纽芬兰和南美洲的苏里南（西3.5区）。还有些国家采用的标准经度不是15°的整数倍，也不是7.5°的整数倍，而是以其首都（或适中地点）的地方时为本国的统一时间，例如亚洲的尼泊尔。^[6][30]

此外，有些高纬和中纬国家为了充分利用夏季较长的白昼时间，实行日光节约制，在每年夏半年，把全国的钟表拨快一小时或者半小时，称为夏令时。实行夏令时的国家主要地是欧洲、北美、澳洲各国，以及亚洲的约旦和伊拉克，非洲的埃及和利比亚，南美洲的智利和鸟拉圭。但是，美国的个别的州和西澳大利亚，并不实行夏令时制。实行夏令时的期间一般是4~9月（北半球）或10月~次年3月（南半球）。^[6]

航海时区是航海家和水手用来确定他们在海上位置的时区系统。该系统基于陆地上使用的标准时区，根据地球的曲率和自转进行了调整。在航海时区系统中，地球分为24个时区，每个时区宽15°，以本初子午线（经度0°）和国际日期变更线（经度180°）作为时区之间的边界。时区编号为0到23，时区0对应本初子午线，时区12对应国际日期变更线。^[31]

航海家和水手使用航海时区来确定他们的经度，即与本初子午线的角距离。任何国家领海内的船舶将使用该国的标准时间，但在离开其领海时将恢复为航海标准时间。在时区边界上穿梭交通的船舶通常保持相同的时区，但港口停靠的时间表必须遵循陆地时区。^[31]

国际标准ISO 8601（日期和时间的表示）定义了时区的基本格式，时区被表示为本地时间（未指定位置）、协调世界时（UTC）或本地时间相对于UTC的偏移量。^[32][33]

本地时间是一个以本地时区与夏时制的影响为其依据的UTC偏移值。本地时间的规范表达通常采用以下格式：YYYY-MM-DD HH:MM:SS。其中，YYYY代表年份（四位数字），MM 代表月份（两位数字，01表示一月，12表示十二月），DD代表日期（两位数字，01至31，根据实际情况而定），HH代表小时（两位数字，24小时制，00表示午夜，23表示晚上十一点），MM代表分钟（两位数字，00至59），SS代表秒数（两位数字，00至59）。^[33][34][35]

协调世界时（UTC）的规范表达通常采用以下格式：YYYY-MM-DDTHH:MM:SSZ，会在时间后面直接添加一个Z，不留空格，例如：23:59:59Z或2359Z。ISO 8601时间表示中的Z后缀代表“零子午线”，是零UTC偏移量的时区标识符；它经过伦敦的格林尼治，并且在无线电通信中常被读作“Zulu”（国际无线电字母表中Z的词）。^[33][34][35]

本地时间相对于UTC的偏移量规范表达通常采用以下格式：±hh:mm、±hhmm或±hh，表示时差比UTC快还是慢。对于位于零子午线以西的时区，即比UTC慢的时区，将附加一个负偏移量-hh:mm、-hhmm或-hh，以指示前述本地时间比UTC慢hh小时mm分钟。例如，中欧时间（CET）比UTC快一小时，通过附加+01:00来表示，而美国/加拿大东部标准时间（EST）比UTC慢五小时，则通过附加-05:00来表示。因此，以下三个字符串都表示同一时刻（UTC中午）：12:00Z = 13:00+01:00 = 07:00-05:00。^[33][35]

在夏令时期间，当地时间会提前一小时。以东部时区为例，在夏令时期间，与UTC的时差是-4小时，而在标准时间期间是-5小时。^[36]此外，政治家们喜欢修改民用时区的规则，尤其是每隔几年就会调整一次夏令时，因此描述本地时区的唯一真正可靠的方法是数字地指定该本地时间与UTC的差异。^[33][35]

各地区采用的时间标准通常是以字母缩写来表示，如“EST”“WST”和“CST”，但这些并不是国际时间和日期标准ISO 8601的一部分，这样的标识可能会产生歧义。例如，“CST”可以表示（北美）中部标准时间（UTC-06:00）、古巴标准时间（UTC-05:00）和中国标准时间（UTC+08:00），它还是澳大利亚中部标准时间（ACST，UTC+09:30）的广泛使用变体。^[35][37][38]

此外，还有些地区因为地理特殊或商业需求等原因，采用了标准时区之外的东13时区（UTC+13）和东14时区（UTC+14）。^[40]

例如，汤加王国（Tonga）位于日界线的西侧，被称为“日出之国”，为了“最早迎接新一天”，采用的是东13时区（UTC+13）；而新西兰和斐济刚好紧邻180度经线，采用的是UTC+12的区时，在元旦的时候他们采用的夏令时，也变成了东13时区（UTC+13）。^[40]

1995年1月1日，太平洋中部岛国基里巴斯为了统一国家时间，让划在西11时区的菲尼克斯群岛和西10时区的莱恩群岛分别改用东13和东14时区时间，所以基里巴斯有三个时区，首都塔拉瓦（Tarawa）为东12时区（UTC+12）、菲尼克斯群岛（Phoenix Islands）为东13时区（UTC+13）、莱恩群岛（Line Islands）为东14时区（UTC+14）。^[40][18]

2011年12月29日，据说是为了消除与澳大利亚和新西兰相差一天的商业障碍，萨摩亚群岛（独立国）把时区从西11时区（UTC-11）改为东13时区（UTC+13），夏令时则从西10时区（UTC-10）改为东14时区（UTC+14）。^[40][18]

时区的计算公式是：所求某地的时区数=（已知某地经度-7.5°）÷15°。得数为整数时，则为时区数；得数有余数时，将余数进为整数即为时区数。例如，北京在东经116°30'，其时区数为（116°-7.5°）÷15°=7.2，用余数进为整数，确定北京的时区为东八区。^[41][42]

由于时区具体分为东时区和西时区，规定东时区的时间总是比西时区的时间要早。结合数学“正负号”的概念以及表现形式，将东时区定义“+”号，西时区定义为“-”号。根据两地所处的时区，可以计算两地的时差，具体计算应该包括两种情况：第一，假如两地同处于东时区或者西时区，则两地区时差等于两地时区数相减；第二，假如两地分别处于东时区和西时区，则两地的时差等于时区数相加。某地区时的计算公式如下：某地区时=已知点区时±两地时区差。其中，所求点在已知点的东侧用“+”号，所求点在已知点的西侧用“-”号。^[41][43]

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（东八区）的区时计算公式如下：北京时间=12:00-（9-8）=11:00，即北京时间为5月1日11:00。^[44]

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（中时区）的区时计算公式如下：伦敦时间=12:00-（8-0）=4:00，即伦敦时间为5月1日4:00。^[44]

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（西五区）的区时计算公式如下：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）。^[44]

例4：已知纽约时间为5月1日12:00，求东京的区时。东京的区时计算公式如下：东京时间=12:00-[（-5）-9]=26:00-24:00+1天=2:00），即东京时间为5月2日2:00）。（注：当算出的区时大于或等于24:00时，应减去24:00，日期加一天，即从5月1日变为5月2日）。^[44]

夏令时（Daylight Saving Time，DST）是一年中时钟向前调整一小时的时期。在夏令时开始时，需将时钟向前调整一小时，在返回标准时间（ST）时将其后调一小时（“春季向前调，秋季向后调”）。从标准时间到夏令时的过渡使得一小时的日光从早晨移到了傍晚；从夏令时到标准时间的过渡实际上将一小时的日光从傍晚移到了早晨。在计算时区时，已知该国处于夏令时，则需要将已知点时区再减去一小时，秋季则相反。^[43][45]

为了避免日期上的混乱，国际经度会议规定了一条“国际日期变更线”，把东西十二区之间的180°经线作为这条变更线。国际日期变更线，也被称作“人为日界线”，简称日界线，凡越过这条变更线时，日期都要发生变化。为避免在一个国家中，同时存在着两种日期，日界线并不是一条直线，而是曲折的。由于在任何时刻，东十二区总比西十二区早24小时，即一天。因此，自东十二区向东进入西十二区，日期要减去一天；自西十二区向西进入东十二区，日期要增加一天。东西十二区时刻相同但日期相差一天。^[46][47][48]