Что должен знать о времени каждый программист

Вся мировая транспортная система бы рухнула, используй каждая страна собственный временной стандарт. Поэтому все воздушные и морские суда сверяют свои часы с лондонским эталоном, называемым GMT и UTC. Разница между ними представляет сложную тему для неспециалистов.

Существующие хронометрические стандарты

Понятие «стандартное время» может иметь различные толкования в зависимости от контекста:

Видимое солнечное - основано на длительности солнечного дня. Усредненная длительность суток принимается за 24 часа. Поскольку ось вращения планеты несколько наклонена и орбита имеет форму эллипса, реальная продолжительность суток может отличаться на 16 минут в ту или иную сторону;
Среднее солнечное - отличается от предыдущего на корректировки, учитывающие эллиптичность орбиты и наклонность оси вращения Земли;
Звездное . Устанавливается на основе наблюдений за прохождением определенных небесных светил через астрономический меридиан;
Гринвичское - среднее солнечное время для меридиана, который проходит через всемирно известный пригород Лондона;
Универсальное скоординированное - основано на работе атомных часов с поправкой на различные ошибки.

Каждая страна использует в быту собственное гражданское время, которое отклоняется от универсального на целое или дробное количество часов. Это отклонение привязано к часовому поясу , проходящему через данную местность.

Среднее гринвичское время

По мере технологического развития цивилизации возникла необходимость во временной стандартизации для глобальных навигационных целей и упорядочения железнодорожного расписания.

Произошло это относительно недавно - во второй половине XIX века:

Ведущей морской и научной державой того времени была Британия. Корабли, курсировавшие между метрополией и колонией, всегда имели на борту хронометры, ориентировавшиеся на Лондон;
Официальное признание единого времени в Соединенном Королевстве произошло в 1847 году по инициативе Информационно-координационного центра Британских железных дорог;
Первым шагом на пути всемирного принятия английских стандартов стал Международный географический конгресс, проходивший в Антверпене в 1871 году. Он постановил, что используемый для целей картографии нулевой меридиан отныне будет проходить через Королевскую обсерваторию в Гринвиче (GMT);
В 1884 году в столице США Вашингтоне по инициативе президента страны Честера Артура прошла Международная медианная конференция. По итогам голосования 41 делегата от 26 стран, в качестве хронометрического эталона было принято GMT.

Всемирное скоординированное время

Большинство развитых наций приняли положения конференции 1884 года в течение последующих десяти лет. Однако местное солнечное гринвичское время в качестве всемирного эталона не просуществовало и ста лет. Ученые пришли к выводу, что целый ряд физических процессов будут приводить к неточной хронометрии по способу GMT:

Влияние сил приливов и отливов;
Изменение вращения земного шара из-за постепенного таяния ледникового щита на Южном полюсе (прямое следствие глобального потепления);
Смещение оси вращения планеты, что неизбежно влияет на изменение положения меридианов.

Выход из этой щекотливой ситуации был найден после изобретения атомных часов. К показаниям этого наиболее точного из всех существующих хронометров в 1972 году было привязано всемирное время, названное скоординированным (UTC).

Чтобы компенсировать влияние вращения планеты на солнечное время, в UTC периодически вводится корректировка - високосная секунда. Решение о поправке выносит Международное бюро времени в Париже. Високосные секунды вносятся летом (30 июня) или зимой (31 декабря). Интервал введения поправок может колебаться от 12 месяцев (с 1992 по 1994 годы), до нескольких лет (например, с 1999 по 2004 годы никаких уточнений не производилось).

Различия между двумя стандартами

Итак, со второй половины XX века международное сообщество однозначно высказалось в поддержку формата UTC. Однако морально устаревшая аббревиатура GMT до сих пор используется англичанами (сигналы точного времени канала «Би-би-си») и в интерфейсе ряда высокотехнологичных устройств.

Рассмотрим различия между этими двумя стандартами :


Основан на	Астрономические наблюдения (вращение планеты Земля)	Международное атомное время
Погрешность	Игнорирует характер движения небесных тел (Земли и Солнца) относительно друг друга	Нет данных
Вносимые корректировки	Никогда не вводились	Високосная секунда. В период с 1972 по 31 декабря 2016 года были внесены 27 високосных секунд.
Когда начинаются сутки
Когда был разработан	Середина XIX века	Середина XX века
Актуальность	Ограниченное применение в ряде стран Британского Содружества наций	Современный хронометрический стандарт. Вносятся предложения о вводе нового эталона на основе атомного и GPS-времени.

Проблемы времени: високосные секунды

Современная хронометрическая методика, связанная с необходимостью вводить дополнительную секунду, имеет ряд недостатков:

Внесение корректировок отличается чрезвычайной сложностью алгоритмов расчета, нерегулярностью и непредсказуемостью. Ввиду этого, по методу UTC невозможно вычислять точные временные интервалы более чем на шесть месяцев вперед;
Всемирное время уже не вполне соответствует солнечному времени;
Негативное воздействие хроно-прыжков на судоходство и торговлю. 30 июня 2015 года Нью-Йоркская фондовая биржа была вынуждена прекратить свою работу из-за наступления аномальной 61-й минуты;
Страдает и сфера высоких технологий. После корректировки 2003 года некоторые модели GPS-приемников выдали программную ошибку. В 2015 году были замечены сбои в работе Twitter, Instagram, Pinterest, Netflix и Amazon. Пострадали маршрутизаторы Cisco, система бронирования авиабилетов компании «Virgin». Эти проблемы возникают снова и снова: несмотря на публичность данных о високосных секундах, для большинства программистов они остаются загадкой.

В настоящее время международное сообщество рассматривает пути отказа от существующей системы (например, использование UT1 вместо UTC).

Современные высокотехнологичные устройства для обозначения международного времени используют две аббревиатуры - GMT и UTC. Разница между ними не превышает 0,9 с., поэтому при первом приближении они могут считаться идентичными. Однако для мировой финансовой системы эта крохотная разница является сущим кошмаром.

Видео о стандартах времени

В данном ролике Елена Пришвина расскажет, в каких единицах измеряют время и для чего нужны часовые пояса:

UTC : время на нулевом меридиане называется Всемирное координированное время, Universal Coordinated Time. Несовпадение акронима было вызвано необходимостью универсальности его для всех языков.
GMT : ранее вместо UTC использовалось среднее время по Гринвичу (Greenwich Mean Time, GMT), так как нулевой меридиан был выбран так, чтобы проходить через Гринвичскую королевскую обсерваторию.
Прочие часовые пояса могут быть записаны как смещение от UTC. Например, Австралийское восточное стандартное время (EST) записывается как UTC+1000, то есть время 10:00 по UTC есть 20:00 по EST того же дня.
Летнее время не влияет на UTC. Это всего лишь политическое решение смены часового пояса (смещения от UTC). Например, GMT всё ещё используется: это британское национальное время зимой. Летом оно становится BST.
Високосные секунды : по международному соглашению, UTC держится в не более чем 0,9 секунды от физической реальности (UT1, которое измеряется по солнечному времени) путём введения «високосной секунды» в конце последней минуты года по UTC или последней минуты июня.
Високосные секунды не обязаны объявляться (астрономами) более чем за 6 месяцев до их введения. Это представляет собой проблему, если вам требуется какое-либо планирование с секундной точностью на протяжении более 6 месяцев.
Время Unix : измеряется количеством секунд, прошедших с «эпохи» (начало 1970 года по UTC). На время Unix не оказывают влияния часовые пояса или летнее время.
Согласно стандарту POSIX.1, для времени Unix предполагается обрабатывать високосную секунды путём повторения предыдущей секунды, например: 59.00 59.25 59.50 59.75 59.00 ← повтор 59.25 59.50 59.75 00.00 ← инкремент 00.25 Это компромисс: вы не можете как-либо выразить високосную секунду в ваших системных часах и ваше время гарантированно пойдёт в обратную сторону. С другой стороны, каждый день равен в точности 86 400 секундам, и вам не понадобится таблица всех прошлых и будущих високосных секунд для того, чтобы перевести Unix-время в удобную для человека форму часы-минуты-секунды.
Предполагается, что ntpd произведёт повтор после того, как получит «високосные биты» от вышестоящих серверов времени, но я также видел и то, как он не делает ничего: система переходит на одну секунуду в будущее, затем медленно сползает обратное на правильное время.

Что должен знать о времени каждый программист

Часовые пояса относятся к уровню презентации
Большинство вашего кода не должно заниматься часовыми поясами или местным временем, оно должно передавать Unix-время как оно есть.
Когда измеряете время, измеряйте Unix-время. Это UTC. Его просто получить (системными функциями). Оно не имеет часовых поясов или летнего времени (и високосных секунд).
Когда храните время, храните Unix-время. Это одно число.
Если вы хотите сохранить время, пригодное для чтения человеком (например, в логах), постарайтесь сохранить его вместе с Unix-временем, а не вместо .
Когда отображаете время, всегда включайте в него смещение часового пояса. Формат времени без смещения бесполезен.
Системные часы не точны.
Вы в сети? Системные часы каждой другой машины не точны по-разному.
Системные часы могут, и будут, перепрыгивать вперёд и назад во времени из-за вещей, которые вне вашего контроля. Ваша программа должна быть разработана таким образом, чтобы пережить это.
Отношение количества секунд системных часов к количеству настоящих секунд - не точно и может меняться. В основном это зависит от температуры.
Не используйте слепо gettimeofday() . Если вам нужны монотонные (постоянно увеличивающиеся) часы, посмотрите на clock_gettime() . [Вариант для Java: вместо System.currentTimeMillis() используйте System.nanoTime() ]
ntpd может изменять системное время двумя способами:
- Шаг: часы перескакивают вперёд или назад к правильному времени немедленно
- Подкручивание: изменение частоты системных часов так, чтобы они медленно сдвигались в сторону правильного времени.
Подкручивание более предпочтительно, потому что оно менее разрушительно, но полезно только для корректировки небольшой разницы.

Специальные случаи

Время проходит со скоростью одну секунду за секунду для всех наблюдателей. Частота удалённых часов по отношению к наблюдателю зависит от скорости и гравитации. Часы внутри спутников GPS регулируются для преодоления эффектов относительности.
MySQL хранит столбцы типа DATETIME в виде упакованных в числа значений «YYYYMMDD HHMMSS» Если вы озаботились хранением отметок времени, храните их как целое число и используйте для преобразования функции UNIX_TIMESTAMP() и FROM_UNIXTIME().

До сих пор в компьютерных настройках Windows часовой пояс задается аббревиатурой GMT. Это что такое и как соотносится с современной системой координирования времени UTC? Об этом мы расскажем в нашей статье. в точке местонахождения относительно Гринвича сможет далеко не каждый. Но мы попробуем разъяснить этот вопрос популярным языком. Прежде всего, нужно ответить на вопрос: "GMT - это что такое?" Как расшифровывается данная аббревиатура?

Британский снобизм

В старину время устанавливали по полудню. Когда солнце было в зените, то есть достигало своей максимально высокой точки на видимом небосклоне, считалось, что это - двенадцать часов дня. С развитием международной торговли возникла необходимость согласовать время в единую систему. Точкой такого отсчета стал Он проходит через Королевскую обсерваторию в местечке Гринвич, недалеко от Лондона.

Таким образом, аббревиатура GMT расшифровывается как Greenwich Mean Time. Все территории, которые находятся к западу от Гринвича, отстают от его времени, а те, которые расположены восточнее, опережают его. Существует еще один значимый меридиан на поверхности планеты Земля. Это Территория, расположенная к востоку от нее, живет (в прямом смысле этого слова) вчерашним днем. В 1972 году новая аббревиатура UTC сменила GMT. Это что за время? Аббревиатура расшифровывается как «Универсальное скоординированное время».

Часовые пояса

В русскоязычной метрологии употребляется аббревиатура СГВ вместо GMT. Это что такое? Расшифровываются буквы как «Среднее географическое время». Но опять-таки от Гринвича нам никуда не деться. Ведь весь мир ведет отсчет часов от нулевого меридиана. Если быть пунктуальным и точно определять время для каждой точки на земном шаре, нужно знать удаленность ее от Гринвича к западу или востоку. А Coordinated Universal Time (иными словами UTC) отображает в основном полдень в определенных странах (или их частях). Если GMT - время, не знающее политических границ, то часовые пояса распространяются часто на целое государство (если оно не очень сильно простирается с запада на восток). Таким образом, UTC+0 - время не в и на нулевом меридиане, а во всей Великобритании и Ирландии, а также Исландии, Португалии, Марокко и т. д. Но высчитывание часов по системе УТС ведется по тому же принципу, что и в GMT.

Время летнее и зимнее

В странах, лежащих в высоких широтах, продолжительность светового дня очень меняется в зависимости от времени года. Поэтому северные страны часто переходят на летнее время. Жители этих государств сдвигают стрелки часов на час вперед. Это происходит в последнее воскресенье марта. Великобритания также входит в список стран, практикующих летний период отсчета часов. Но истинный полдень с апреля по октябрь наблюдается тогда в час дня, потому что среднее время по Гринвичу не зависит от сезона.

Страны, лежащие вблизи экватора, где в любое время года приблизительно равна двенадцати часам, не сдвигают сезонно стрелки. Они постоянно живут по зимнему (истинному) времени. На этом основании и Российская Федерация решила не сдвигать ежегодно стрелки на час вперед. Кстати, еще одна страна, лежащая в высоких широтах, отказалась переходить на летнее время. Это Исландия. Островное государство живет по Среднему Гринвичскому времени (GMT+0). Лежащие приблизительно на том же меридиане Великобритания и Ирландия зимой находятся в UTC+0, а летом - в UTC+1.

Для чего нужны UTC и GMT

Время - это понятие, любящее точность. Для координированных действий диспетчерским службам, находящимся в удаленных друг от друга точках Земли, необходимо знать, сколько сейчас часов, минут и секунд. Также потребность в скоординированном времени имеют и радиовещатели различных частот. UTC необходимо для установления определенного стандарта в навигационных и научных целях. На протяжении всего девятнадцатого века моряки британского флота, бороздя Мировой океан, высчитывали время по GMT. Двигаясь к западу от Гринвича, они отнимали часы, а к востоку - плюсовали. По этому принципу сейчас поделен на временные пояса. Например, Владивосточное время соответствует GMT+11, Грузинское - GMT+4, Гавайско-Алеутское - GMT-10, Московское - GMT+4, Стандартное Восточное время (оно используется для Нью-Йорка и прилегающих к Атлантическому океану территорий США и Канады, а также на Ямайке, в Панаме, Гаити, Багамах) - GMT-5.

Поясное время – система счёта часового времени, основанная на разделении поверхности Земли на 24 часовых пояса, через 15° по долготе. Время в пределах одного часового пояса считается одинаковым. В 1884 году, на Международной конференции было принято решение о применении этой системы. В соответствии с международным соглашением 1883 года, начальным («нулевым») меридианом считается тот, который проходит через Гринвичскую обсерваторию в пригороде Лондона. Местное гринвичское время (GMT), условились называть всемирным или «Мировым временем» UTC/GMT/Z.

На территории России, с 28 марта 2010 года – 9 часовых поясов (до этого было 11 тайм-зон). Самарская область и Удмуртия перешли на Московское время (второй часовой пояс). Кемеровская обл. (Кузбасс) – на Омское (MCK+3). Камчатский край и Чукотка – на Магаданское (МСК+8). В этих пяти субъектах Федерации, 28 марта 2010 – часовые стрелки не переводили.

Упраздняются два пояса – третий (Самарский, МСК+1) и одиннадцатый (Камчатский, МСК+9). Всего их становится 9, и максимальный разброс по времени в нашей стране сокращается с 10 до 9 часов.

В России, с марта 2011 года, после перехода на летнее время, стрелки часов больше не будут переводиться.

Часовой пояс Москвы, по стабильному времени: +4 (UTC/GMT + 4:00)

UTC (coordinated universal time) — это всемирный стандарт для определения времени и даты. Прежде он был известен как Гринвичское среднее время (GMT). Другие сокращения, относящиеся к этому стандарту — «universal time» и «world time.»
Для чего нужно время по UTC?

UTC используется международными коротковолновыми вещателями в их частотных расписаниях и программных планах. Радиолюбители-эфирщики, слушатели-коротковолнивики, военные, и сервисные радиослужбы также широко используют UTC. Гринвичское среднее время было основано на времени на нулевом меридиане, который проходит через Гринвич (Англия). GMT стал мировым временем и стандартом даты, потому что он использовался Британским королевским морским и торговым флотом в течение девятнадцатого столетия. Сегодня по UTC работают прецизионные атомные часы, коротковолновые сигналы времени и спутники, чтобы гарантировать надежность и точность стандарта для научных и навигационных целей. Несмотря на уточнения в точности, стандарт UTC использует те же принципы, что и в GMT.
Какую часовую систему использует UTC?

UTC использует 24-часовую систему системы обозначения времени. «1:00 AM» в UTC выражается как 0100 и объявляется «zero one hundred». Пятнадцать минут второго выражаются как 0115; тридцать восемь минут второго — 0138 (обычно произносится «zero one thirty-eight»). Следующая минута после 0159 — 0200. Следующая минута после 1259 — 1300 (произносится «thirteen hundred»). Это продолжается до 2359. Следующая минута — 0000 («zero hundred») — начало новых суток.
Какая главная ошибка при пересчете времени?

Главный источник замешательства при использовании UTC — то, что дата также изменяется в соответствии с UTC. Например, QSO, проведенное в пятницу в 23:00 UTC в Москве вы запишете в субботу в 3:00 московского времени. И обратно, если вы провели QSO в Москве в понедельник 3:00 м.в., в журнале следует указывать «Воскресенье, 23:00 UTC.