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众所周知，地球表面一条由北向南经过某地的线被称为该地的子午线。再准确一点，地球表面的子午圈是连接南北两极的半圆。这个半圆从北极向各个方向扩散，从而让我们能够画出经过任何地点的子午线。国际公认的计算经度的起点是格林尼治皇家天文台的子午线，大多数地区的时间也是以此为据设定的。
与地球上的子午圈相对应的是天球上的子午圈（就是地球上的子午圈在天球上的投影）
，天球上的子午圈起始于北天极，通过天顶，并在最南的一点与地平线相交，再向南最后到达南极形成半圆。地球是围绕地轴旋转的，天球上的子午圈与地球的子午圈也随之一起转动，这样，天球上的子午圈在一天内能运行经过整个天球。而在我们眼中，天球上的每个点在一天之内都会经过子午圈。
太阳经过子午圈的时刻，就是我们惯称的中午。在现代计时工具还没有出现之前，我们的祖先是根据日照的高低来制定时间的。可是，由于黄道倾斜角和地球绕日轨道的偏心率的影响，太阳连续两次经过子午圈的间隔时间并不完全相同。换言之，如果计时工具准确，那么太阳从子午圈经过的时间有时会是12点之前，有时则是12点之后。只要理解了这个道理，那么区分视时（apparent time）和平时（mean time）就不再是一个难题。视时指依据太阳测定的每日时间，长短不等；平时则是依据钟表设定的时间，长短完全相等。两者之间产生的差别就是我们所称的时差（equation of time）。它们之间相差最多的时候出现在每年11月初和2月中旬。11月初，太阳会在12点前的16分钟经过子午圈；2月中旬，则在12点14分至15分之间经过子午圈。
为了确定平时，天文学家们以他们的非凡才智构想出平太阳（mean sun）这一概念，平太阳一直沿着天球赤道运行，它每次经过子午圈的间隔时间完全相同，所以有时会在真太阳之前，有时则在真太阳之后。根据构想出来的平太阳，就能确定每天的时间了。如果可以不考虑真实情况，只通过视觉上的景象来说明这个问题会更容易。假设地球静止不动，平太阳绕地球旋转，慢慢经过各地的子午圈。那么，我们可以想象一直围绕世界运行的就是“中午”这一时刻。在我们所处的纬度上，它的速度只有每秒300米，换句话说，如果我们所在的地方是中午，1秒钟后，向我们西边300米远的地方即是中午；再过1秒，再向西300米的地方就是中午……以此类推，经过24小时，中午会再次回到我们所在的地方。这种情况最明显的结果就是：任意两个在不同子午圈上的人，绝对不会处于同一时间。当我们向西走时，我们会觉得当地时间比我们的手表时间更慢；而向东走，这种情况又会相反。这种有区别的时间变化就被称为地方时（local time）。
由于地方时存在的差异，给旅行者造成了极大的不便。以前，所有铁路运营者都有自己的子午圈，铁路线上的列车都按照自己的时间运行，但旅客们会按自己的钟表显示时间安排行程，经常由于不了解自己的钟表时间与铁路时间的差距而误了火车。直到1883年，科学家们才制定出我们现在使用的标准时间制度。这个时间制度规定，每15˚（太阳每小时经过的地方）为一个标准的子午圈，中午经过标准子午圈时，两边7.5˚相加的地区都是中午，这就是“标准时”（standard time），而标注这些地带的经度以经过格林尼治天文台的子午圈为起点。费城在经度上与格林尼治天文台相距约75˚，时间为5小时，更准确地说是5小时1分。这样一来，美国东部各州的标准子午圈就位于费城东面一点。当平正午（mean noon）经过这个子午圈时，向西一直到俄亥俄州都算是中午12点。一小时之后，密西西比河流域是12点。再过一小时后，落基山脉地区是12点。再经过一小时，太平洋沿岸是12点。由此可知，美国有四种时间：东部时间、中部时间、山地时间和太平洋时间，依次相差一个小时。按照标准时间制度，旅行者在太平洋和大西洋之间穿梭跨越时区时，每次只需将钟表调快或者调慢1小时，就可以与他所在时区内的时间相同了。
中国在1949年以前，设置了中原、陇蜀、新疆、长白和昆仑五个时区，不同时区内的时间不同。中华人民共和国成立后，将首都北京所在的东八区确定为全国标准时间，统一为“北京时间”。
通过这种时间的差别，我们可以判断一个地区的经度。如果一个位于纽约的观测者在某颗星星经过当地子午圈时向芝加哥发送电报，这个时间会被两个地方记录下来。当这颗星星到达芝加哥的子午圈时，另一位发报者也按下电报发出键。那么，这两次电报的时间间隔就是这两个地点相差的经度。
还有一种方法可以确定经度，即身处两地的观测者分别将各自的地方时向对方报告，这样得出的结果与前面我们假设的一样，两地的时间差就是两地相差的经度。
不过，我们必须记住，太阳从东边升起、由西边落下依据的是地方时，而不是标准时。因此，日历中标注的日出和日落的时间并不能确定钟表的标准时，但正好处于标准子午圈上除外。地方时和标准时的差异是，当我们在向东或向西旅行时，地方时不断发生改变；而标准时却只在我们每经过某个时区的边界时，跳过1小时。
“午夜”和“中午”相同，不停地围绕地球旋转运行，陆续经过每个子午圈。每经过一个子午圈，就代表这个子午圈对应的地方开启了新的一天。假设它经过某个地方时正好是星期一，那么当它再次经过时就是星期二了。所以，肯定存在一个在星期一和星期二交界处的子午圈，又或者说，存在一个两天的临界点。这个划分日期的子午圈被称为“国际日期变更线”，它是基于人们的习惯和应用的便利性来划定的。当人们向东西两个方向迁徙时，会将按照自己计算日期的方式一同带去。直到向东而去的人和向西而去的人在某处相遇，才发现彼此之间的日期相差了一整天，向西去的人还在过星期一，而向东行的人已经是星期二了。美国人到达阿拉斯加时就遇到了这样的情况。俄罗斯人向东行走到了阿拉斯加，美国人向西走到达该地。在同一个地方，美国人的时间还在星期六，而俄罗斯人已经在过星期日了。这样就产生了一个问题：当地居民想去希腊的教堂做礼拜，应该如何计算日期呢？是遵照新日期的计算法还是旧日期呢？这个问题被圣彼得堡教会的主教知晓后，请来了普尔科沃天文台（Pulkovo Observatory，俄罗斯国家天文研究机构）的负责人斯特鲁维。斯特鲁维写了一篇报告，认为美国的日期计算方法更为准确，于是最终将日期的计算方法统一。
目前规定的国际日期变更线是指与格林尼治天文台正对的子午线。这条界线恰好位于太平洋中央，只经过亚洲东北角以及斐济群岛的一部分陆地。这样的地理环境很有利，避免了因国际日期变更线穿过一个国家内部造成的严重不便。如果日期变更线从一个国家内部穿过，那么这个城市的日期就会与相邻城市的日期相差一天，甚至同一条街道两边的居民会过着不同的日期。但是，如果日期变更线在海洋里，就可以避免这种不便的发生。日期变更线并不是严格意义的地球上的子午圈，它可以曲折迂回以避免前面讲到的不便。因此，即使与格林尼治呈180˚的子午圈正好从查塔姆群岛及其邻近的新西兰之间穿过，两地居民的时间依然可以一致。