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我们都知道，地球表面南北方向上经过某地的线叫作该地的子午线。更准确地说，地球表面的子午线是连接南北两极的半圆。这样的半圆相交于北极点覆盖所有方向，从而可以画出经过任何地点的子午线。大多数国家都以经过格林尼治皇家天文台的子午线为基准计算经度，美国和欧洲大多数国家的时间也据此设定。
与地球上的子午线相似的是天球上的子午线，天球子午线起始于北天极，经过天顶，与地平线的南点相交，最后交于南天极。在地球自转的作用下，天球子午线与地球子午线随之一同转动，于是，天球子午线在一天的运行中经过整个天球，而呈现给我们的却是天球上的每个点在一天的运行中都要经过子午线。
太阳在中午时分经过子午线。在现代计时工具出现以前，人们根据太阳给钟表调时间。但是，由于黄赤交角和地球绕日轨道的偏心率，太阳连续两次经过子午线的时间间隔并不完全相等。那么就会出现这样的结果：如果一个时钟计时精准，那么太阳经过子午线的时间时而早于12点，时而晚于12点。当理解了这一点，便能够区分视时和平时了。视时是依据太阳而测定的时间，数值不尽相等；平时是依据钟表而设定的时间，每个月都非常精准。二者之间的差别称为时差。每年11月初和2月中旬时差达到最大值。11月1日太阳比12点早16分经过子午线，2月份则是比12点晚14分或15分经过子午线。
为了阐释平时，天文学家设想了一个平太阳，这个平太阳永远沿着天球赤道运行，从而经过子午线的时间间隔完全相等，而时间则有时早于真太阳有时晚于真太阳。这个假设的平太阳规定了一日的时间。也许我们用视觉上的景象更容易说明这个问题。想象地球是静止不动的，平太阳围绕地球转动，连续经过每一处子午线；进而想象世界各地相继进入中午时分。在我们所处的纬度，其速度每秒不超过1000英尺，也就是说，如果我们这里正值中午，一秒钟后我们西边大约1000英尺远的地方即是中午，下一秒再往西1000英尺的地方就是中午。如此经过24小时，直到中午再次回到我们这里。这一结果显然表明，东西方向的两个地点在同一时刻不会是一天中的同一时间。当我们向西旅行，会不断发现我们的手表比当地时间快，而向东旅行，则又慢了。这种时间变化称为地方时或天文时。之所以称为天文时是因为它是以某一地点的天文观测而测定的。
过去，地方时给旅行者造成巨大的不便。每一条铁路都有自己的子午线基准时间，据此运行列车，旅客经常会因为不了解自己的手表或时钟与铁路时间的关系而错过火车。于是，1883年诞生了我们现在的标准时间系统。在这个系统中，每隔15°取一条标准子午线，这是太阳在一小时中经过的空间。中午经过标准子午线的时间适用于标准子午线两边7°~8°的区域，这便称为标准时（standard time）。标注这些时区的经度以格林尼治天文台为基准计算。费城在经度上与格林尼治天文台相距约75°，时间间隔为5小时，更确切地说是5小时零1分。因此，中部诸州的标准子午线便取在费城偏东一点点。当平午（mean noon）经过这条子午线时，东部和中部诸州、向西直至俄亥俄州都是12点钟。一小时后，密西西比河流域是12点钟。再一小时后，落基山脉地区是12点钟。再过一小时，太平洋沿岸是12点钟。由此可见，我们使用四个不同的时间：东部时间、中部时间、山地时间、太平洋时间。这四个时间依次相差一个小时。据此，在太平洋沿岸和大西洋沿岸之间旅行的人，只要每次将手表调快或者调慢一小时，就可以在他所处的时区矫正时间了。
正是这个时差决定了各地的经度。试想，一个在纽约的观测者当某颗星经过该地子午线时轻敲一下发报键发电报，这个时间便在纽约和芝加哥记录下来。当这颗星到达芝加哥的子午线时，观测者以同样的方式记录下这个时间。这两次发报的时间间隔便是这两个地点的经度差。
用另一种方法也可以达到上述结果，观测者互相把所在地时间用电报发给对方，两地的时间差体现的便是经度差。
在这种关系中，必须记住一点，天体出没遵循的是地方时而不是标准时。因此历书上给出的日出和日落的时间不能用来给我们的手表调整标准时间，除非我们处在标准子午线上。这两种时间有一个不同点，当我们向东或者向西旅行时，地方时不断发生变化，而标准时在我们每跨越一个时区的边界时才会调整一小时。
“午夜”和“中午”一样，不停地围绕地球转动，相继经过所有子午线，而每经过一条子午线便开启了那条子午线新的一天。假设某一次经过的是星期一，那么再次经过时便是星期二。所以一定存在一条子午线，由此星期一进入星期二，上一天进入第二天。这条划分日期的子午线称为日界线（date line），是基于习惯和便利测定的。当殖民化向东西两个方向蔓延的时候，人们依旧按照自己的方式计算日期。结果，无论向东拓殖的人和向西拓殖的人何时相遇，他们发现彼此的时间总是相差一天，西行的人是星期一，而东行的人则是星期二。这便是美国人在到达阿拉斯加时遇到的情况。早先到达阿拉斯加的俄国人是东行至此，而美国人接手该地是西行至此，于是发现美国人的星期六已是俄国人的星期日。由此便产生一个问题：当地居民庆祝希腊教会的节日该如何计算日期呢，遵照旧的算法还是新的算法呢？这个问题提交给了圣彼得堡的教会领袖，最终交给了普尔科沃天文台（Pulkova Observatory）的负责人斯特鲁维（Struve），普尔科沃天文台是沙俄帝国的国家天文研究机构。斯特鲁维写了一篇报告，支持按照美国的日期计算，从而日期计算方法得以妥善变更。
目前，习惯上规定与格林尼治天文台相对的子午线为日界线。这条子午线跨越太平洋，经过的陆地极少，只有亚洲东北角，或许还有斐济群岛的一部分。这种地理环境幸而避免了日界线若从一个国家内部穿过将造成的严重不便。若日界线从一个国家内部穿过，一个城市的居民可能与相邻却在日界线另一边的城市的居民在日期上相差一天。甚至，同一条街道两边的居民不在同一天过星期日。但是在大海上就不会存在这样的不便。日界线并不一定是地球上的子午线，要避免前述不便或许还会有些许曲折。这便是为什么即便格林尼治180°经线从查塔姆群岛及其相邻的一个新西兰岛屿之间穿过，但是两个岛上居民的时间却是一致的。