Época (astronomia) - Epoch (astronomy)

Em astronomia , uma época ou época de referência é um momento no tempo usado como um ponto de referência para alguma quantidade astronômica que varia no tempo. É útil para as coordenadas celestes ou elementos orbitais de um corpo celeste , pois estão sujeitos a perturbações e variam com o tempo. Essas quantidades astronômicas variáveis ​​no tempo podem incluir, por exemplo, a longitude média ou anomalia média de um corpo, o nó de sua órbita em relação a um plano de referência , a direção do apogeu ou afélio de sua órbita, ou o tamanho do principal eixo de sua órbita.

O principal uso das grandezas astronômicas especificadas desta forma é calcular outros parâmetros relevantes de movimento, a fim de prever posições e velocidades futuras. As ferramentas aplicadas das disciplinas de mecânica celeste ou sua mecânica orbital de subcampo (para prever caminhos orbitais e posições para corpos em movimento sob os efeitos gravitacionais de outros corpos) podem ser usadas para gerar uma efeméride , uma tabela de valores que dá as posições e velocidades de objetos astronômicos no céu em um determinado momento ou horários.

As grandezas astronômicas podem ser especificadas de várias maneiras, por exemplo, como uma função polinomial do intervalo de tempo, com uma época como um ponto temporal de origem (esta é uma maneira comum atual de usar uma época). Alternativamente, a quantidade astronômica variável no tempo pode ser expressa como uma constante, igual à medida que tinha na época, deixando sua variação ao longo do tempo a ser especificada de alguma outra maneira - por exemplo, por uma mesa, como era comum durante os séculos XVII e XVIII.

A palavra época era frequentemente usada de uma maneira diferente na literatura astronômica mais antiga, por exemplo, durante o século 18, em conexão com as tabelas astronômicas. Naquela época, era comum denotar como "épocas", não a data e hora padrão de origem para quantidades astronômicas variáveis ​​no tempo, mas sim os valores naquela data e hora dessas próprias quantidades variáveis ​​no tempo . De acordo com esse uso histórico alternativo, uma expressão como 'corrigir as épocas' se referiria ao ajuste, geralmente por uma pequena quantidade, dos valores das quantidades astronômicas tabuladas aplicáveis ​​a uma data e hora padrão fixa de referência (e não , como pode ser esperado do uso atual, para uma mudança de uma data e hora de referência para uma data e hora diferentes).

Época versus equinócio

Os dados astronômicos são frequentemente especificados não apenas em sua relação com uma época ou data de referência, mas também em suas relações com outras condições de referência, como sistemas de coordenadas especificados por " equinócio ", ou "equinócio e equador ", ou "equinócio e eclíptica "- quando eles são necessários para a especificação completa dos dados astronômicos do tipo considerado.

Referências de data para sistemas de coordenadas

Quando os dados dependem de seus valores em um sistema de coordenadas específico, a data desse sistema de coordenadas precisa ser especificada direta ou indiretamente.

Os sistemas de coordenadas celestes mais comumente usados ​​em astronomia são as coordenadas equatoriais e as coordenadas eclípticas . Eles são definidos em relação à posição do equinócio vernal (em movimento) , que por si só é determinada pelas orientações do eixo de rotação da Terra e da órbita ao redor do sol . Suas orientações variam (embora lentamente, por exemplo, devido à precessão ), e há uma infinidade de tais sistemas de coordenadas possíveis. Assim, os sistemas de coordenadas mais usados ​​em astronomia precisam de sua própria referência de data porque os sistemas de coordenadas desse tipo estão em movimento, por exemplo, pela precessão dos equinócios , hoje em dia muitas vezes resolvidos em componentes de precessão, precessões separadas do equador e da eclíptica .

A época do sistema de coordenadas não precisa ser a mesma e, muitas vezes, na prática, não é a mesma que a época dos próprios dados.

A diferença entre a referência a uma época apenas, e uma referência a um certo equinócio com equador ou eclíptica, é, portanto, que a referência à época contribui para especificar a data dos valores das próprias variáveis ​​astronômicas; enquanto a referência a um equinócio junto com o equador / eclíptica, de uma certa data, aborda a identificação ou mudanças no sistema de coordenadas em termos do qual essas variáveis ​​astronômicas são expressas. (Às vezes, a palavra 'equinócio' pode ser usada sozinha, por exemplo, onde é óbvio a partir do contexto para os usuários dos dados em que forma as variáveis ​​astronômicas consideradas são expressas, na forma equatorial ou na forma eclíptica.)

O equinócio com equador / eclíptica de uma determinada data define qual sistema de coordenadas é usado. A maioria das coordenadas padrão em uso hoje se refere a 2000 TT (ou seja, a 12h na escala de tempo terrestre em 1 de janeiro de 2000), que ocorreu cerca de 64 segundos antes do meio-dia UT1 na mesma data (ver ΔT ). Antes de 1984, os sistemas de coordenadas datados de 1950 ou 1900 eram comumente usados.

Há um significado especial para a expressão "equinócio (e eclíptica / equador) de data ". Quando as coordenadas são expressas como polinômios no tempo em relação a um referencial definido desta forma, isso significa que os valores obtidos para as coordenadas em relação a qualquer intervalo t após a época declarada, são em termos do sistema de coordenadas da mesma data que o os próprios valores obtidos, ou seja, a data do sistema de coordenadas é igual a (época + t).

Pode-se ver que a data do sistema de coordenadas não precisa ser a mesma que a época das próprias grandezas astronômicas. Mas, nesse caso (além do caso do "equinócio da data" descrito acima), duas datas serão associadas aos dados: uma data é a época para as expressões dependentes do tempo que fornecem os valores, e a outra data é a do sistema de coordenadas em que os valores são expressos.

Por exemplo, elementos orbitais , especialmente elementos osculantes para planetas menores, são rotineiramente dados com referência a duas datas: primeiro, em relação a uma época recente para todos os elementos: mas alguns dos dados dependem de um sistema de coordenadas escolhido, e então é comum especificar o sistema de coordenadas de uma época padrão que muitas vezes não é a mesma que a época dos dados. Um exemplo é o seguinte: Para o planeta menor (5145) Pholus , os elementos orbitais foram fornecidos, incluindo os seguintes dados:

Epoch 2010 Jan. 4.0 TT. . . = JDT 2455200,5
M 72.00071. . . . . . . . (2000.0)
n. 0.01076162 ... . . Peri. 354,75938
a 20,3181594. . . . . Nó . 119,42656
e. 0,5715321. . . . . Incl .. 24,66109

onde a época é expressa em termos de tempo terrestre, com uma data juliana equivalente. Quatro dos elementos são independentes de qualquer sistema de coordenadas particular: M é anomalia média (graus), n: movimento diário médio (graus / d), a: tamanho do semieixo maior (AU), e: excentricidade (adimensional). Mas o argumento do periélio, longitude do nó ascendente e a inclinação são todos dependentes de coordenadas e são especificados em relação ao referencial do equinócio e eclíptica de outra data "2000.0", também conhecida como J2000, ou seja, 1,5 de janeiro de 2000 (12h em 1º de janeiro) ou JD 2451545.0.

Épocas e períodos de validade

No conjunto particular de coordenadas exemplificado acima, muitos dos elementos foram omitidos como desconhecidos ou indeterminados; por exemplo, o elemento n permite que uma dependência temporal aproximada do elemento M seja calculada, mas os outros elementos en são tratados como constantes, o que representa uma aproximação temporária (consulte Elementos osculantes ).

Assim, um sistema de coordenadas específico (equinócio e equador / eclíptica de uma data específica, como J2000.0) pode ser usado para sempre, mas um conjunto de elementos osculantes para uma época específica pode ser (aproximadamente) válido apenas por um tempo bastante limitado, porque os elementos osculantes, como os exemplificados acima, não mostram o efeito de futuras perturbações que irão alterar os valores dos elementos.

No entanto, o período de validade é uma questão diferente em princípio e não o resultado do uso de uma época para expressar os dados. Em outros casos, por exemplo, no caso de uma teoria analítica completa do movimento de algum corpo astronômico, todos os elementos geralmente serão dados na forma de polinômios em um intervalo de tempo a partir da época e também serão acompanhados por termos trigonométricos de perturbações periódicas especificadas apropriadamente. Nesse caso, seu período de validade pode se estender por vários séculos ou mesmo milênios em qualquer lado da época declarada.

Alguns dados e algumas épocas têm um longo período de uso por outros motivos. Por exemplo, os limites das constelações IAU são especificados em relação a um equinócio próximo ao início do ano de 1875. Isso é uma questão de convenção, mas a convenção é definida em termos do equador e da eclíptica como eram em 1875. descobrir em qual constelação um cometa particular se encontra hoje, a posição atual desse cometa deve ser expressa no sistema de coordenadas de 1875 (equinócio / equador de 1875). Assim, esse sistema de coordenadas ainda pode ser usado hoje, embora a maioria das previsões de cometas feitas originalmente para 1875 (época = 1875) não seriam mais úteis hoje, devido à falta de informações sobre sua dependência do tempo e perturbações.

Mudando o equinócio e época padrão

Para calcular a visibilidade de um objeto celeste para um observador em um tempo e local específicos na Terra, as coordenadas do objeto são necessárias em relação a um sistema de coordenadas da data atual. Se as coordenadas relativas a alguma outra data forem usadas, isso causará erros nos resultados. A magnitude desses erros aumenta com a diferença de tempo entre a data e hora da observação e a data do sistema de coordenadas usado, por causa da precessão dos equinócios. Se a diferença de tempo for pequena, então correções razoavelmente fáceis e pequenas para a precessão podem ser suficientes. Se a diferença de tempo ficar grande, correções mais completas e precisas devem ser aplicadas. Por esta razão, uma posição estelar lida de um atlas estelar ou catálogo baseado em um equinócio e equador suficientemente antigos não pode ser usada sem correções se uma precisão razoável for necessária.

Além disso, as estrelas se movem em relação umas às outras no espaço. O movimento aparente no céu em relação a outras estrelas é chamado de movimento adequado . A maioria das estrelas tem movimentos próprios muito pequenos, mas algumas têm movimentos adequados que se acumulam a distâncias perceptíveis depois de algumas dezenas de anos. Portanto, algumas posições estelares lidas de um atlas estelar ou catálogo de uma época suficientemente antiga requerem também correções de movimento adequadas, para uma precisão razoável.

Devido à precessão e ao movimento adequado, os dados estelares tornam-se menos úteis à medida que a idade das observações e sua época, e o equinócio e o equador aos quais se referem, envelhecem. Depois de um tempo, é mais fácil ou melhor mudar para dados mais novos, geralmente referidos a uma época e equinócio / equador mais recentes, do que continuar aplicando correções aos dados mais antigos.

Especificando uma época ou equinócio

Épocas e equinócios são momentos no tempo, portanto podem ser especificados da mesma maneira que momentos que indicam coisas diferentes de épocas e equinócios. As seguintes formas padrão de especificar épocas e equinócios parecem mais populares:

  • Dias julianos , por exemplo, JD 2433282,4235 para janeiro 0,9235, 1950 TT
  • Anos Besselianos (ver abaixo), por exemplo, 1950.0 ou B1950.0 para janeiro 0,9235, 1950 TT
  • Anos julianos , por exemplo, J2000.0 para 1,5 de janeiro de 2000 TT

Todos os três são expressos em TT = Tempo Terrestre .

Os anos Besselianos, usados ​​principalmente para posições de estrelas, podem ser encontrados em catálogos mais antigos, mas agora estão se tornando obsoletos. O resumo do catálogo Hipparcos , por exemplo, define a "época do catálogo" como "J1991.25" (8,75 anos julianos antes de 1.5 de janeiro de 2000 TT, por exemplo, 2.5625 de abril, 1991 TT).

Anos Besselianos

Um ano Besseliano deve o seu nome ao matemático e astrônomo alemão Friedrich Bessel (1784-1846). Meeus 1991 , p. 125 define o início de um ano Besseliano como o momento em que a longitude média do Sol, incluindo o efeito da aberração e medida a partir do equinócio médio da data, é exatamente 280 graus. Este momento se aproxima do início do ano gregoriano correspondente . A definição dependia de uma teoria particular da órbita da Terra em torno do Sol, a de Newcomb (1895), hoje obsoleta; por essa razão, entre outras, o uso dos anos Besselianos também se tornou ou está se tornando obsoleto.

Lieske , 1979 , p. 282 diz que uma "época Besseliana" pode ser calculada a partir da data Juliana de acordo com

B = 1900,0 + (data juliana - 2415020,31352) / 365,242198781

A definição de Lieske não é exatamente consistente com a definição anterior em termos da longitude média do Sol. Ao usar anos Besselianos, especifique qual definição está sendo usada.

Para distinguir entre os anos civis e os anos Besselianos, tornou-se comum adicionar ".0" aos anos Besselianos. Desde a mudança para os anos julianos em meados da década de 1980, tornou-se comum prefixar "B" aos anos Besselianos. Portanto, "1950" é o ano civil 1950 e "1950.0" = "B1950.0" é o início do ano Besselian 1950.

  • Os limites da constelação IAU são definidos no sistema de coordenadas equatorial em relação ao equinócio de B1875.0.
  • O Catálogo Henry Draper usa o equinócio B1900.0.
  • O atlas estelar clássico Tabulae Caelestes usou B1925.0 como seu equinócio.

De acordo com Meeus, e também de acordo com a fórmula dada acima,

  • B1900.0 = JDE 2415020.3135 = 1900 Janeiro 0,8135 TT
  • B1950.0 = JDE 2433282.4235 = 1950 Janeiro 0,9235 TT

Datas julianas e J2000

Um ano juliano é um intervalo com a duração de um ano médio no calendário juliano , ou seja, 365,25 dias. Essa medida de intervalo por si só não define qualquer época: o calendário gregoriano é geralmente usado para datação. Mas, épocas convencionais padrão que não são épocas Besselianas têm sido frequentemente designadas hoje em dia com um prefixo "J", e a data do calendário a que se referem é amplamente conhecida, embora nem sempre a mesma data no ano: assim, "J2000" se refere a o instante das 12 horas (meio-dia) em 1 de janeiro de 2000 e J1900 refere-se ao instante das 12 horas em 0 de janeiro de 1900, igual a 31 de dezembro de 1899. Também é comum agora especificar em que escala de tempo o horário o dia é expresso nessa designação de época, por exemplo, frequentemente Tempo Terrestre .

Além disso, uma época opcionalmente prefixada por "J" e designada como um ano com decimais ( 2000 + x ), onde x é positivo ou negativo e é citado com 1 ou 2 casas decimais, passou a significar uma data que é um intervalo de x anos julianos de 365,25 dias distantes da época J2000 = JD 2451545,0 (TT), ainda correspondendo (apesar do uso do prefixo "J" ou da palavra "Juliano") à data do calendário gregoriano de 1º de janeiro de 2000 , às 12h TT (cerca de 64 segundos antes do meio-dia UTC do mesmo dia de calendário). (Ver também ano juliano (astronomia) .) Como a época Besseliana, uma época Juliana arbitrária é, portanto, relacionada à data Juliana por

J = 2000 + (data juliana - 2451545,0) ÷ 365,25

A IAU decidiu em sua Assembleia Geral de 1976 que o novo equinócio padrão de J2000.0 deveria ser usado a partir de 1984. Antes disso, o equinócio de B1950.0 parece ter sido o padrão.

Diferentes astrônomos ou grupos de astrônomos costumavam definir individualmente, mas hoje as épocas padrão são geralmente definidas por acordo internacional por meio da IAU , de modo que os astrônomos de todo o mundo podem colaborar de forma mais eficaz. É ineficiente e sujeito a erros se os dados ou observações de um grupo tiverem que ser traduzidos de maneiras não padronizadas para que outros grupos possam comparar os dados com informações de outras fontes. Um exemplo de como isso funciona: se a posição de uma estrela é medida por alguém hoje, eles usam uma transformação padrão para obter a posição expressa em termos do referencial padrão de J2000, e é frequentemente então esta posição J2000 que é compartilhada com outras.

Por outro lado, também existe uma tradição astronômica de reter as observações exatamente na forma em que foram feitas, de modo que outros possam corrigir as reduções para o padrão, se isso for desejável, como às vezes ocorreu.

A época padrão atualmente usada "J2000" é definida por acordo internacional para ser equivalente a:

  1. A data gregoriana em 1º de janeiro de 2000, às 12:00 TT ( Horário Terrestre ).
  2. A data Juliana 2451545.0 TT ( Hora Terrestre ).
  3. 1 de janeiro de 2000, 11: 59: 27.816 TAI ( International Atomic Time ).
  4. 1 de janeiro de 2000, 11: 58: 55.816 UTC ( Tempo Universal Coordenado ).

Época do dia

Em escalas de tempo mais curtas, há uma variedade de práticas para definir quando cada dia começa. No uso comum, o dia civil é contado pela época da meia - noite , ou seja, o dia civil começa à meia-noite. Mas no uso astronômico mais antigo, era comum, até 1º de janeiro de 1925, contar com uma época do meio - dia , 12 horas após o início do dia civil da mesma denominação, de modo que o dia começava quando o sol médio cruzava o meridiano em meio-dia. Isso ainda se reflete na definição de J2000, que começou ao meio-dia, Hora Terrestre.

Nas culturas tradicionais e na antiguidade, outras épocas foram usadas. No antigo Egito , os dias eram contados de sol a sol, seguindo uma época matinal. Isso pode estar relacionado ao fato de que os egípcios regulavam seu ano pelo nascer helíaco da estrela Sírio , um fenômeno que ocorre pela manhã, pouco antes do amanhecer.

Em algumas culturas que seguem um calendário lunar ou lunisolar , no qual o início do mês é determinado pelo aparecimento da Lua Nova à noite, o início do dia foi contado do pôr do sol ao pôr do sol, seguindo uma época noturna, por exemplo, a época judaica e calendários islâmicos e na Europa Ocidental Medieval no cálculo das datas dos festivais religiosos, enquanto em outros uma época matinal foi seguida, por exemplo, os calendários hindu e budista .

Veja também

Referências

Notas

Citações

Origens

Leitura adicional

  • Standish, EM Jr. (novembro de 1982). "Conversão de posições e movimentos adequados de B1950.0 para o sistema IAU em J2000.0". Astronomia e Astrofísica . 115 (1): 20–22. Bibcode : 1982a & A ... 115 ... 20S .

links externos