Época (astronomia)

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Em astronomia , uma época ou época de referência é um momento no tempo usado como ponto de referência para alguma quantidade astronômica variável 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. [1] Essas grandezas astronômicas que variam 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 aféliode sua órbita, ou o tamanho do eixo maior de sua órbita.

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

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

A palavra época era frequentemente usada de maneira diferente na literatura astronômica mais antiga, por exemplo, durante o século XVIII, em conexão com tabelas astronômicas. Naquela época, era costume denotar como "épocas", não a data e hora padrão de origem para grandezas astronômicas variantes no tempo, mas os valores naquela data e hora dessas próprias grandezas variantes no tempo . [2] 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 grandezas astronômicas tabuladas aplicáveis ​​a uma data e hora padrão fixas 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 estes são necessários para especificar totalmente os 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 . Estes são definidos em relação à posição do equinócio vernal (em movimento) , que 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 próprios sistemas de coordenadas desse tipo estão em movimento, por exemplo, pela precessão dos equinócios, hoje em dia muitas vezes resolvido em componentes precessionais, 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 apenas a uma época e a 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 equador/eclíptica, de uma determinada data, trata da 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, em forma equatorial ou 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, às 12h na escala de Tempo Terrestre em 1º de janeiro de 2000), que ocorreu cerca de 64 segundos antes do meio -dia UT1 na mesma data (consulte ΔT ). Antes de cerca de 1984, os sistemas de coordenadas datados de 1950 ou 1900 eram comumente usados.

Há um significado especial da 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 indicada, 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). [uma]

Pode-se ver que a data do sistema de coordenadas não precisa ser a mesma que a época das próprias quantidades astronômicas. Mas nesse caso (além do caso do "equinócio de 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 no qual os valores são expressos.

Por exemplo, elementos orbitais , especialmente elementos osculantes para planetas menores, são rotineiramente dados com referência a duas datas: primeiro, relativa a uma época recente para todos os elementos: mas alguns dos dados dependem de um sistema de coordenadas escolhido e, em seguida, é usual 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: [3]

Época 2010 Jan. 4.0 TT . . . = JDT 2455200,5
M 72,00071 . . . . . . . .(2000.0)
n. 0,01076162 .. . . . Per. 354.75938
a 20.3181594 . . . . . Nó . 119.42656
e. 0,5715321. . . . . Inclui .. 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 em particular: M é anomalia média (graus), n: movimento diário médio (graus/d), a: tamanho do semi-eixo maior (AU), e: excentricidade (adimensional). Mas o argumento do periélio, a longitude do nó ascendente e a inclinação são todos dependentes de coordenadas e são especificados em relação ao referencial do equinócio e da eclíptica de outra data "2000.0", também conhecida como J2000, ou seja, 1.5 de janeiro de 2000 (12h de 1º de janeiro) ou JD 2451545.0. [4]

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 e o próprio n são tratados como constantes, o que representa uma aproximação temporária (veja Elementos osculantes ).

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

No entanto, o prazo 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 intervalos 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 ambos os lados da época declarada.

Alguns dados e algumas épocas têm um longo período de uso por outros motivos. Por exemplo, os limites das constelações da 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. Para descobrir em qual constelação um determinado cometa está 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 fossem mais úteis hoje, devido à falta de informações sobre sua dependência do tempo e perturbações.

Alterando o equinócio padrão e a época

Para calcular a visibilidade de um objeto celeste para um observador em um momento e local específicos na Terra, são necessárias as coordenadas do objeto em relação a um sistema de coordenadas de data atual. Se forem usadas coordenadas relativas a alguma outra data, 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 utilizado, por causa da precessão dos equinócios. Se a diferença de tempo for pequena, então correções bastante fáceis e pequenas para a precessão podem ser suficientes. Se a diferença de tempo for grande, correções mais completas e precisas devem ser aplicadas. Por esta razão,

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

Devido à precessão e movimento próprio, os dados das estrelas tornam-se menos úteis à medida que a idade das observações e sua época, e o equinócio e o equador a que se referem, envelhecem. Depois de um tempo, é mais fácil ou melhor mudar para dados mais recentes, 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, então eles podem ser especificados da mesma forma que momentos que indicam outras coisas além de épocas e equinócios. As seguintes formas padrão de especificar épocas e equinócios parecem mais populares:

  • Dias julianos , por exemplo, JD 2433282.4235 para 0.9235 de janeiro de 1950 TT
  • Anos Besselianos (veja 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 , [5] 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 de 1991 TT).

Anos Besselianos

Um ano besseliano é nomeado após o 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 medido a partir do equinócio médio da data, é exatamente 280 graus. Este momento cai perto 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 esse motivo, entre outros, 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 do calendário e os anos besselianos, tornou-se costume adicionar ".0" aos anos besselianos. Desde a mudança para os anos julianos em meados da década de 1980, tornou-se habitual prefixar "B" para anos besselianos. Assim, "1950" é o ano civil 1950, e "1950.0" = "B1950.0" é o início do ano besseliano 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 não define por si mesma nenhuma época: o calendário gregoriano é geralmente usado para datar. Mas, épocas convencionais padrão que não são épocas besselianas têm sido muitas vezes designadas hoje 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" refere-se a o instante das 12 horas (meio-dia) de 1º de janeiro de 2000, e J1900 refere-se ao instante das 12 horas do dia 0 de janeiro de 1900, igual a 31 de dezembro de 1899. [6] Também é usual agora especificar em que escala de tempo a hora do dia é expressa nessa designação de época, por exemplo, muitas vezesTempo 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 cotado com 1 ou 2 casas decimais, passou a significar uma data que é um intervalo de x anos julianos de 365,25 dias a partir da época J2000 = JD 2451545.0 (TT), ainda correspondendo (apesar do uso do prefixo "J" ou palavra "Julian") 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). [7] (Veja 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 Assembléia Geral de 1976 [8] 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. [ citação necessária ]

Diferentes astrônomos ou grupos de astrônomos costumavam definir individualmente, mas hoje as épocas padrão são geralmente definidas por acordo internacional através da IAU , para que astrônomos em todo o mundo possam colaborar de forma mais eficaz. É ineficiente e propenso 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 quadro de referência padrão de J2000, e geralmente é essa posição J2000 que é compartilhada com outras.

Por outro lado, também tem havido uma tradição astronômica de manter as observações apenas na forma em que foram feitas, para que outros possam mais tarde corrigir as reduções ao 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 1 de janeiro de 2000, às 12:00 TT ( Horário Terrestre ).
  2. A data juliana 2451545.0 TT ( Tempo Terrestre ). [9]
  3. 1º de janeiro de 2000, 11:59:27.816 TAI ( Hora Atômica Internacional ). [10]
  4. 1º de janeiro de 2000, 11:58:55.816 UTC ( Tempo Universal Coordenado ). [b]

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 por 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. [11] Isso ainda se reflete na definição de J2000, que começou ao meio-dia, Hora Terrestre.

Nas culturas tradicionais e na antiguidade foram utilizadas outras épocas. No antigo Egito , os dias eram contados do nascer ao nascer do sol, seguindo uma época matinal. Isso pode estar relacionado ao fato de que os egípcios regulavam seu ano pelo nascer helíaco da estrela Sirius , um fenômeno que ocorre pela manhã pouco antes do amanhecer. [12]

Em algumas culturas seguindo um calendário lunar ou lunisolar , em que o início do mês é determinado pelo aparecimento da Lua Nova à noite, o início do dia era contado do pôr do sol ao pôr do sol, seguindo uma época da noite, por exemplo, o judaico e calendários islâmicos [13] e na Europa Ocidental Medieval na contagem das datas dos festivais religiosos, [14] enquanto em outros uma época matinal foi seguida, por exemplo, os calendários hindu e budista .

Veja também

Referências

Notas

  1. ^ Exemplos deste uso são vistos em: Simon et al. 1994 , págs. 663-683
  2. ^ Este artigo usa um relógio de 24 horas, então 11:59:27.816 é equivalente a 11:59:27.816 am

Citações

  1. ^ Soop 1994 .
  2. ^ M Chapront-Touzé (ed.), Jean le Rond d'Alembert, Oeuvres Complètes: Ser.1, Vol.6 , Paris (CNRS) (2002), p.xxx, n.50.
  3. ^ Harvard Minor Planet Center, dados para Pholus [ link morto permanente ]
  4. ^ Veja a explicação de elementos orbitais .
  5. ^ "Os Catálogos Hipparcos e Tycho", ESA SP-1200, Vol. 1, página XV. ESA, 1997
  6. ^ Veja a documentação do kit de ferramentas da 'especiaria' do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, função J1900 .
  7. ^ Escala de tempo do SOFA e ferramentas do calendário (PDF) (relatório). Linguagem de programação C. União Astronômica Internacional. 9 de outubro de 2017.(Revisão do documento 1.5.)
  8. ^ Aoki et al. 1983 , pp. 263-267.
  9. ^ Seidelmann 2006 , p. 8.
  10. ^ Seidelmann 2006 , Glossário, sv Terrestrial Dynamical Time..
  11. ^ Wilson 1925 , pp. 1–2.
  12. ^ Neugebauer 2004 , p. 1067.
  13. ^ Neugebauer 2004 , pp. 1067-1069.
  14. ^ Bede , The Reckoning of Time , 5, trad. Faith Wallis, (Liverpool: Liverpool University Press, 2004), pp. 22-24. ISBN 0-85323-693-3 

Fontes

Leitura adicional

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

Links externos