Die Datumsgrenze verläuft zwischen den beiden Polen der Erde durch den Pazifischen Ozean in der Nähe des 180. Längengrads. Wer die Datumsgrenze passiert, kommt in eine andere Zeitzone mit einem anderen Kalenderdatum: Überquert man die Datumsgrenze mit Ostkurs, gelangt man in den vorangegangenen, bei umgekehrter Richtung in den nächsten Kalendertag. Die Bewohner beiderseits der Datumsgrenze haben nicht das gleiche Kalenderdatum. Dieses ist auf der westlichen um einen Kalendertag höher als auf der östlichen Seite.
Notwendigkeit einer Datumsgrenze
Das Datum wechselt immer (einmal) an dem Meridian, wo es gerade 24:00/00:00 Uhr ist (Mitternachtslinie). Dieser „natürliche“ (erste) Datumswechsel wandert mit dem Gegenpunkt der Sonne einmal pro Tag um die Erde herum. Zwangsläufig muss es einen zweiten Datumswechsel geben, damit die Erde in zwei Bereiche mit dem alten (gestern bzw. heute bzw. …) und dem neuen Datum (heute bzw. morgen bzw. …) aufgeteilt werden kann (siehe zwei nebenstehende Skizzen). Dieser andere Datumswechsel findet per Konvention an der erdfesten Datumsgrenze statt, die etwa am 180. Längengrad liegt. Dass die Trennlinie dabei auch gerade zwischen die beiden großen Kontinente Asien und Amerika fällt, und zwar an deren entlegensten und am schwächsten besiedelten Enden, macht diese Wahl zusätzlich passend.
Grundsätzlich könnte jeder Längengrad Datumsgrenze sein. Die international vereinbarte heutige Lage im Pazifischen Ozean wurde gewählt, weil dort nur wenige Menschen leben. Ihnen wurde zugemutet, dass Nachbarn, die auf der anderen Seite der Datumsgrenze leben, immer (auch tagsüber) ein anderes Datum haben.
Effekte beim Überqueren der Datumsgrenze
Die folgenden Überlegungen sind davon abhängig, dass der heute übliche Gebrauch der Uhrzeit nicht mehr direkt an den Längengrad gebunden ist (Sonnenzeit, wahre Ortszeit), sondern dass innerhalb von Intervallen zwischen Längengraden eine jeweils zugeordnete Zonenzeit benutzt wird. Um sekundären Komplikationen aus dem Weg zu gehen, seien keine Passagen der Datumsgrenze in der Stunde vor und nach Mitternacht betrachtet (oder man denke in wahrer Ortszeit).
Reist man um die Erde in östlicher Richtung (der Sonne entgegen), hat man die Uhr bei jedem Wechsel der Zeitzone um in der Regel 1 Stunde vorzustellen. Würde man an der Datumsgrenze das Datum nicht zurückstellen, hätte man nach einer Erdumrundung 24 Stunden Zeit (einen Tag) „erzeugt“, was grundsätzlich nicht möglich ist. Die „Tilgung“ von Zeit bei umgekehrter Reiserichtung kommt ebenfalls nicht infrage. Der Trugschluss beruht darauf, dass durch das Verstellen der Uhr die Reisetage nicht mehr 24 Stunden lang sind. Durch das Vorstellen werden sie kürzer, durch das Zurückstellen werden sie länger.
Beim Überqueren der Datumsgrenze wird eine Reise durch alle Zeitzonen in der Gegenrichtung um die ganze Erde simuliert. Hilfreich ist die Vorstellung, dass dasjenige Datum anzunehmen ist, das ein Reisender mitbringt, der in der Gegenrichtung bis an die Datumsgrenze gereist ist. Der westwärts (mit der Sonne) Reisende hat seine Uhr fortwährend zurückgestellt. Sein Datum ist um einen Tag kleiner als das des ostwärts Reisenden.
Betrachtet man ein in sich abgeschlossenes Gebiet der Erde, so lässt sich leicht für dieses Gebiet eine einheitliche Datumsskala festlegen. Reist man nicht allzu weit in westliche Richtung, so muss man die Uhrzeit entsprechend reduzieren, reist man in östliche Richtung, so muss man die Uhrzeit entsprechend erhöhen.
Betrachtet man jedoch die Erde als Ganzes, so besteht das Problem, dass jeder Punkt sowohl durch eine Reise nach Osten als auch durch eine Reise nach Westen erreicht werden kann. Zwar würden beide mitgebrachten, unterwegs korrekt eingestellten Uhren die gleiche Uhrzeit anzeigen, aber man hätte auf einer der Reisen Mitternacht einmal öfter erlebt (von West nach Ost), so dass sich ein anderer Tag ergäbe. Es gäbe also kein eindeutig definiertes Datum für den Zielpunkt. Umrundet man die Erde ganz, so hätte man sogar für den Ausgangspunkt – je nach Richtung – ein um einen Tag abweichendes Datum im Vergleich zu jenen, die am Ausgangspunkt verblieben sind.
Diese Mehrdeutigkeit lässt sich nur auflösen, indem man willkürlich eine Grenze festlegt, die bei der Berechnung von Datum und Uhrzeit anhand der Längendifferenz nicht überschritten werden darf, beziehungsweise bei deren Überquerung ein Tag hinzugefügt oder weggenommen werden muss, so als wäre man in der anderen Richtung um die Erde gereist.
Die Notwendigkeit einer Datumsgrenze hatten bereits der arabische Geograph Abu’l-Fida und auch Nikolaus von Oresme im 14. Jahrhundert vorausgesagt.
Die ersten, die mit dem Phänomen praktisch konfrontiert wurden, waren die Überlebenden der Flotte, die mit Ferdinand Magellan 1519 nach Westen aufbrachen und denen 1522 die erste Weltumseglung gelang. Da sie das Phänomen noch nicht kannten, war die Verwirrung groß, als die Besatzung der Victoria nach eigener Zählung die Kapverden am Mittwoch, dem 9. Juli 1522, erreichte und erfuhr, dass dort bereits Donnerstag, der 10. Juli, war „und die frommen Seeleute inne wurden, daß sie an den falschen Tagen gefastet hatten“. Als sie wieder in Spanien ankamen, wurde das Rätsel vom venezianischen Botschafter Gasparo Contarini gelöst.
In der Folge wurde eine Datumsgrenze geschaffen, die aber bis zur internationalen Vereinbarung über den Meridian von Greenwich als Nullmeridian im Jahre 1884 immer ziemlich vage und willkürlich geblieben und von jeder Seefahrernation anders geführt worden war. Den inneren Zusammenhang zwischen dem Nullmeridian (jede Seefahrernation hatte ihren eigenen) und seinem direkten Gegenstück – eben der Datumsgrenze – hatte niemals jemand hergestellt. So hatten die Spanier die Datumsgrenze westlich der Philippinen geführt, weil sie diese von Mexiko aus erobert und besiedelt hatten und sie von dort aus bewirtschafteten. Als die amerikanischen Kolonien von Spanien unabhängig und die Handelsbeziehungen der Philippinen mit den asiatischen Nachbarn bedeutender geworden waren, übernahm Spanien für die Kolonie der Philippinen zur Jahreswende 1844/45 das asiatische Datum und verschob die Datumsgrenze nach Osten in den Pazifik.
Im Gegensatz zur gezeigten Karte lag Alaska, so lange es zu Russland gehörte, auf der asiatischen Seite, also westlich der Datumsgrenze. Erst 1867, mit dem Verkauf von Alaska an die Vereinigten Staaten von Amerika, gelangte es auf die amerikanische (östliche) Seite der Datumsgrenze. So erfolgte ein direkter Datumswechsel vom 6. Oktober (Julianischer Kalender) auf den 18. Oktober 1867 (Gregorianischer Kalender). Die Differenz betrug somit nur 11 Tage aufgrund der Verschiebung der Datumsgrenze, anstatt des damaligen Unterschiedes zwischen den beiden Kalendern von 12 Tagen.
Im Anschluss an die Vereinbarung über den Greenwich-Meridian als Nullmeridian definierte der russische Diplomat Karl von Struve den 180. Längengrad streng als Datumsgrenze. Sie war eine Gerade (ein Längengrad), was auch der darauf folgenden weltweiten Einführung von Zeitzonen entgegenkam. Diese Datumsgrenze liegt wie ihre vagen Vorgänger im Pazifik und zerteilt im Wesentlichen keine zusammenhängende Landmasse. Die bereits wirtschaftlich eng vernetzten und damals weltweit produktivsten Industrieregionen Europas und Nordamerikas blieben von der Datumsgrenze wie bisher unberührt. Die Initiative des „Erfinders der Weltzeit“ Sandford Fleming führte letztlich zum Greenwicher Nullmeridian. Sein dafür bevorzugter „Gegenbogen“ führte zur Datumsgrenze, über deren Funktion er sich seltsamerweise nie äußerte.
Heutiger Verlauf der Datumsgrenze
Der 180. Längengrad verläuft überwiegend durch Gewässer, weshalb er sich auch als Datumsgrenze anbietet. Dort, wo dieser Längengrad ein Land quert oder eine politisch zusammengehörende Inselgruppe teilt, wurde die Datumsgrenze im Verlaufe der Zeit angepasst. Heute verläuft die Datumsgrenze nirgends über Land.