Rachuba czasu pozwalająca porządkować cykl aktywności życiowej człowieka oparta jest o zmianę położenia Słońca na sferze niebieskiej, będącą efektem ruchu obrotowego Ziemi. Podstawą rachuby czasu, którą posługujemy się w życiu codziennym, jest więc średni czas słoneczny. Ruch obrotowy Ziemi definiuje jednostkę czasu, jaką jest doba. Średnia doba słoneczna trwa 24 godziny i jest to czas między dwoma kolejnymi górowaniami Słońca (południami słonecznymi).
Początek i koniec doby
Obecnie za umowny początek doby przyjmowany jest moment dołowania Słońca, czyli północ. W niektórych kalendarzach religijnych (hebrajski, islamski) za koniec jednej doby i początek kolejnej traktowany jest zachód Słońca.
Dobę dzielimy na: godziny (1/24 część średniej doby słonecznej), minuty (1/60 część godziny) i sekundy (1/60 część minuty).
Czas słoneczny - czas miejscowy
Czas słoneczny jest w swojej istocie czasem miejscowym (lokalnym), związanym z lokalnym południkiem miejsca obserwacji. Wzdłuż tego południka jest ten sam czas lokalny, ale na zachód i na wschód od południka czas lokalny różni się. Co 1° długości geograficznej lokalny czas słoneczny zmienia się o 4 minuty, co 15° długości geograficznej zmienia się o 1 godzinę. Przy przemieszczeniu w kierunku zachodnim (przeciwnie do kierunku ruchu obrotowego Ziemi) czas lokalny cofa się (czyli np. moment południa słonecznego w Portugalii przypada chronologicznie później niż w Polsce). Przy przemieszczeniu w kierunku wschodnim (zgodnie z kierunkiem ruchu obrotowego Ziemi) czas lokalny przesuwa się do przodu (czyli np. moment południa słonecznego w Kazachstanie przypada chronologicznie wcześniej niż w Polsce).
 |
| Stefy czasowe na świecie; autor: Phoenix B (10.07.2004), wikimedia.org; skórt YR = przez cały rok |
Czas strefowy
Coraz szybsze i częstsze przemieszczanie się ludzi powodowało kłopotliwą konieczność zmiany czasu w trakcie podróży. Aby usunąć tę niedogodność, wprowadzono w 1878 roku czas strefowy. Pomysłodawcą był kanadyjski wynalazca Sandford Fleming. Cała Ziemia podzielona została na 24 strefy czasowe. W założeniu w całej strefie czasowej jest ta sama godzina, a czas zmienia się skokowo o 1 godzinę przy przemieszczeniu się do kolejnej strefy czasowej.
Czas uniwersalny
Punktem wyjścia, od którego określany jest czas strefowy, jest czas słoneczny południka 0°, przebiegającego przez obserwatorium astronomiczne w podlondyńskim Greenwich (południk zerowy). Czas tego południka określany jest jako Greenwich Mean Time (GMT) i stanowił on podstawę czasu uniwersalnego.
Czas uniwersalny to czas strefowy pierwszej strefy czasowej i obowiązuje w odległości 7,5° na zachód i wschód od południka Greenwich. Współcześnie zastąpił go uniwersalny czas koordynowany (UTC), czas wzorcowy uwzględniający nieregularność ruchu obrotowego Ziemi, koordynowany względem czasu słonecznego południka Greenwich.
W nawigacji morskiej i lotniczej jest on znany jako Zulu time. Szerokość strefy czasowej wynosi 15°. I tak np. czas środkowoeuropejski to średni czas słoneczny południka 15° szerokości geograficznej wschodniej, obowiązujący w odległości 7,5° na zachód i wschód od tego południka. Liczbowo wyrażamy go jako UTC +1, czyli w tej strefie czasowej jest jedna godzina później niż w strefie południka Greenwich.
 |
| Strefy czasowe w Europie (źródło: wikimedia.org) |
Czas urzędowy
W praktyce stosowany jest obecnie czas urzędowy. Dostosowuje on czas strefowy do granic administracyjnych państw. W państwach o niezbyt dużej rozciągłości równoleżnikowej (zachód-wschód) obowiązuje jedna strefa czasowa. Tylko w krajach o dużej rozciągłości równoleżnikowej (Rosja, Kanada, Stany Zjednoczone Ameryki, Kazachstan, Brazylia, terytorium autonomiczne zależne Królestwa Danii – Grenlandia, Indonezja i Australia) obowiązuje kilka stref czasowych.
Czas letni i czas zimowy
W niektórych krajach, w tym w Polsce, urzędowo zmienia się czas dwa razy w roku. W Polsce w okresie od końca marca do końca października (daty nieco się różnią w poszczególnych latach) obowiązuje czas letni, czyli czas strefowy południka 30° długości geograficznej wschodniej (czas wschodnioeuropejski). Przez pozostałą część roku obowiązuje czas zimowy, czyli czas strefowy południka 15° długości geograficznej wschodniej (czas środkowoeuropejski). W zamierzeniu ma to ograniczyć zużycie energii elektrycznej przez dostosowanie godzin dnia pracy do okresu dnia.
Linia zmiany daty
Jeśli założymy, że w pewnym dniu w strefie czasowej południka Greenwich (0°) jest południe słoneczne, to na południku 180° długości geograficznej będzie północ. Biorąc jednak pod uwagę, że przemieszczając się na zachód odejmujemy godziny od czasu uniwersalnego, a przemieszczając się na wschód dodajemy godziny, to na zachód od tego południka będzie koniec tego dnia, a po jego stronie wschodniej – początek. Południk 180° stał się więc podstawą dla wyznaczenia linii zmiany daty. Jej rzeczywiste położenie w wielu regionach odchyla się od tego południka, nawiązując do granic państwowych. Przekraczając linię zmiany daty w kierunku z zachodu na wschód, odejmujemy jeden dzień od daty obowiązującej po zachodniej stronie tej linii. Przy poruszaniu się w przeciwnym kierunku dodajemy jeden dzień do daty obowiązującej po wschodniej stronie linii zmiany daty.