【闲趣】时间的原点

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-09-24 13:31 44阅读 0赞

## 漫话：时间的原点 ##

### 计算机中的时间 ###

现在计算机和一些电子设备时间的计算和显示是以距历元（即Greenwich标准时间 1970 年 1 月 1 日的 00:00:00.000）的偏移量为标准的。

当我们用一个函数去获取当前系统时间时，会发现终端打印出一个很大的整数。

#include <iostream>
    #include <string>
    #include <ctime>
    using namespace std;
    
    int main() {
    	time_t rawtime = time(NULL);
    	cout << "rawtime:" << rawtime << endl;
    	return 0;
    }

运行结果：

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mQizIc2N-1666583715288)(时间的原点？.assets/image-20220710122409490.png)\]

那么这个整数代表什么呢？

事实上，这个整数代表着如今的时间与1970年1月1日0时0分0秒的时间差（以秒为单位），也就是说自1970年1月1日0时0分0秒到此时此刻已经过去了这么多秒了，那么问题来了，为什么要从1970年1月1日0时0分0秒开始呢？

#### Why 1970? ####

1969年8月，贝尔实验室的程序员肯汤普逊利用妻儿离开一个月的机会，开始着手创造一个全新的革命性的操作系统，他使用B编译语言在老旧的PDP-7机器上开发出了Unix的一个版本。随后，汤普逊和同事丹尼斯里奇改进了B语言，开发出了C语言，重写了UNIX，新版于1971年发布。

Unix系统就是在那个时代产生的，在1969年发布的Unix雏形机里，最早是基于硬件60Hz的时间计数的。

> 硬件60Hz指的是计算机主频的参数
> 
> 什么是时钟频率（即主频）？
> 
> 笼统的说因为时钟每发一个信号，CPU或其他部件就进行一次工作，所以时钟频率可以决定计算机速度，但是要注意的是，决定计算机速度的并不是只有时钟频率，时钟频率只是一个比较重要的指标。

\*\*目的：\*\*通过“整数计算”来简化计算机对时间操作的复杂度。

> 那时的计算机操作系统是32位，时间用32位有符号数表示，则这个数最大是2~31 - 1，32位能表示的最大值是2147483647，另外1年365天的总秒数是31536000，而2147483647/31536000 = 68．1，也就是说32位能表示的最长时间是68年，而实际上到2038年01月19日03时14分07秒，便会到达最大时间，过了这个时间点，所有32位操作系统时间便会变为10000000000000000000000000000000，也就是1901年12月13日20时45分52秒，这样便会出现时间回归的现象，很多软件便会运行异常了。
> 
> 因为用32位来表示时间的最大间隔是68年，而最早出现的UN以操作系统考虑到计算机产生的年代和应用的时限综合取了1970年1月1日作为UNTIME的纪元时间（开始时间）至于时间回归的现象相信随着64为操作系统的产生逐渐得到解决，因为用64位操作系统可以表示到292，277，026，596年12月4日15时30分08秒，相信我们的N代子孙，哪怕地球毁灭那天都不用愁不够用了，因为这个时间己经是千亿年以后了。

#### Why Greenwich? ####

自此，标题中的这个问题只解决了一半。时间的原点是1970 年 1 月 1 日，但是，是哪里的1970 年 1 月 1 日？北京？纽约？巴黎？伦敦？

意大利著名天文学家皮阿齐曾经表示：“如果一定需要这样一个公共的原点，那为什么不选取埃及的大金字塔呢？”

*  第一个原因：从北极开始，本初子午线经过英国、法国、西班牙、阿尔及利亚、马里、布基纳法索、多哥和加纳共8个国家，然后直至南极。本初子午线经过格林尼治。
 *  第二个原因：也是最根本的原因：综合国力。

> 早在大航海时代，英国就逐渐开始进行海外扩张，十七世纪中期，格林威治皇家天文台为了给海上霸权的扩张计划而进行天体观测，1675年旧  
> 皇家观测所(Old Royal Observatory) 正式成立。
> 
> 到了19世纪，英国成为世界上最发达的国家，号称“日不落帝国”。在航海业上的绝对垄断地位和遍及世界的殖民地，都加快了格林尼治0度经线在全球的普及。1850年，美国政府决定采用格林尼治子午线。1853年，俄国海军大臣宣布使用格林尼治子午线。
> 
> 截止1883年，全世界已经有90%以上的航海家用格林尼治经线做标准来计算经度。
> 
> 国际上为了协调时间的计量和确定地理经度，1884年在华盛顿召开国际经度会议。会议决定以通过当时格林尼治天文台埃里中星仪所在的经线，作为全球时间和经度计量的标准参考经线，称为0°经线或本初子午线。

### 现实世界的时间 ###

过去世界各地原本各自订定当地时间，但随着交通和电讯的发达，各地交流日益频繁，不同的地方时间，造成许多困扰，于是在西元1884年的国际会议上制定了全球性的标准时，明定以英国伦敦格林威治这个地方为零度经线的起点（亦称为本初子午线），并以地球由西向东每24小时自转一周360°，订定每隔经度15°，时差1小时。

每15°的经线则称为该时区的中央经线，将全球划分为24个时区，其中包含23个整时区及180°经线左右两侧的2个半时区。 就全球的时间来看，东经的时间比西经要早，也就是如果格林威治时间是中午12时，则中央经线15°E的时区为下午1时，中央经线30°E时区的时间为下午2时；反之，中央 经线15°W的时区时间为上午11时，中央经线30°W时区的时间为上午10时。以台湾 为例，台湾位于东经121°，换算后与格林威治就有8小时的时差。如果两人同时从格 林威治的0°各往东、西方前进，当他们在经线180°时，就会相差24小时，所以经线180°被定为国际换日线，由西向东通过此线时日期要减去一日，反之，若由东向西则要增 ,加一日。

获取现在的时间：

#include <iostream>
    #include <string>
    #include <ctime>
    using namespace std;
    
    int main() {
    	time_t rawtime = time(NULL);
    	cout << "rawtime:" << rawtime << endl;
    	
    	struct tm localtm = *localtime(&rawtime);
    	struct tm UTCtm = *gmtime(&rawtime);
    	
    	time_t makeLocal = mktime(&localtm);
    	cout << "mktime (hours)local: " << makeLocal / 3600 << endl;
    	
    	time_t makeUTC = mktime(&UTCtm);
    	cout << "mktime (hours)UTC: " << makeUTC / 3600 << endl;
    	return 0;
    }

运行结果：

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-VgnWbg63-1666583715289)(时间的原点？.assets/image-20220710122901369.png)\]

> 可以观察到：当地时间比标准时间快8个小时

### 真实世界的时间 ###

理论上来说，格林尼治标准时间的正午是指当太阳横穿格林尼治子午线时的时间。然而因为地球自转速度并不规则，标准时间已由协调世界时间取代。

#### GMT ####

即：格林尼治时间（另有格林威治时间一说）

以本初子午线为基础，精确度相对低。

注意事项：因为地球每天的自转是不规则的（正在缓慢减速）所以，格林尼治时间的精确度会越来越低。

#### UTC ####

即：世界协调时间（Universal Time Coordinated），以原子时钟长为基础，比GMT格林威治时更加科学更加精确。

UTC是国际无线电咨询委员会制定和推荐的，若与GMT时差大于0.9秒，则由位于巴黎的国际地球自转事务中央局发布闰秒，使UTC与地球自转周期一致。