Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с J2000 )
Перейти к навигации Перейти к поиску

В астрономии , эпоха или ссылка эпоха является момент времени используется в качестве контрольной точки в течение некоторого времени , изменяющиеся астрономической величины. Это полезно для небесных координат или орбитальных элементов одного небесного тела , так как они подвержены возмущениям и изменяются со временем. [1] Эти изменяющиеся во времени астрономические величины могут включать, например, среднюю долготу или среднюю аномалию тела, узел его орбиты относительно плоскости отсчета , направление апогея или афелия.его орбиты, или размер большой оси его орбиты.

Основное использование астрономических величин, указанных таким образом, - это вычисление других соответствующих параметров движения для прогнозирования будущих положений и скоростей. Прикладные инструменты дисциплин небесной механики или ее подпольной орбитальной механики (для прогнозирования орбитальных траекторий и положений тел, движущихся под действием гравитационного воздействия других тел) могут быть использованы для создания эфемерид , таблицы значений, дающей положения и скорости. астрономических объектов в небе в данный момент времени.

Астрономические величины могут быть указаны любым из нескольких способов, например, как полиномиальная функция временного интервала, с эпохой в качестве временной точки происхождения (это распространенный текущий способ использования эпохи). В качестве альтернативы, изменяющаяся во времени астрономическая величина может быть выражена как константа, равная измерению, которое она имела в эпоху, оставляя ее изменение во времени, чтобы быть определенным каким-то другим способом - например, таблицей, как это было обычно во время 17-18 вв.

Слово « эпоха» часто использовалось по-другому в более древней астрономической литературе, например, в 18 веке, в связи с астрономическими таблицами. В то время «эпохами» было принято обозначать не стандартные дату и время происхождения для изменяющихся во времени астрономических величин, а скорее значения в эту дату и время самих этих изменяющихся во времени величин . [2] В соответствии с этим альтернативным историческим использованием выражение, такое как `` корректировка эпох '', будет относиться к корректировке, обычно на небольшую величину, значений табулированных астрономических величин, применимых к фиксированной стандартной дате и времени отсчета (а не , как и следовало ожидать от текущего использования, к изменению с одной даты и времени ссылки на другую дату и время).

Эпоха против равноденствия [ править ]

Астрономические данные часто указываются не только в их отношении к эпохе или дате отсчета, но также и в их отношении к другим условиям отсчета, таким как системы координат, определяемые « равноденствием », или «равноденствием и экватором », или «равноденствием и эклиптикой». «- когда они нужны для полного уточнения астрономических данных рассматриваемого типа.

Ссылки на даты для систем координат [ править ]

Когда данные зависят по своим значениям от конкретной системы координат, дату этой системы координат необходимо указать прямо или косвенно.

Системы небесных координат, наиболее часто используемые в астрономии, - это экваториальные координаты и эклиптические координаты . Они определяются по отношению к (перемещение) весеннего равноденствия положение, которое само по себе определяется ориентациями Земли оси и орбиты «ы вращения вокруг Солнца . Их ориентация меняется (хотя и медленно, например, из-за прецессии ), и существует бесконечное количество возможных систем координат. Таким образом, системы координат, наиболее используемые в астрономии, нуждаются в собственной привязке к дате, потому что системы координат этого типа сами находятся в движении, например, в результате прецессии равноденствий., в настоящее время часто делятся на компоненты прецессии, отдельные прецессии экватора и эклиптики.

Эпоха системы координат не обязательно должна быть такой же, и часто на практике она не совпадает с эпохой самих данных.

Разница между ссылкой только на эпоху и ссылкой на определенное равноденствие с экватором или эклиптикой, таким образом, состоит в том, что ссылка на эпоху способствует определению даты самих значений астрономических переменных; в то время как ссылка на равноденствие вместе с экватором / эклиптикой определенной даты касается идентификации или изменения системы координат, в терминах которой выражены эти астрономические переменные. (Иногда слово «равноденствие» может использоваться отдельно, например, когда это очевидно из контекста для пользователей данных, в которой выражены рассматриваемые астрономические переменные, в экваториальной форме или эклиптической форме.)

Равноденствие с экватором / эклиптикой заданной даты определяет, какая система координат используется. Большинство стандартных координат, используемых сегодня, относятся к 2000 TT (то есть к 12 часам по шкале земного времени 1 января 2000 года), которые произошли примерно на 64 секунды раньше, чем полдень UT1 того же дня (см. ΔT ). Примерно до 1984 года обычно использовались системы координат, датированные 1950 или 1900 годом.

Есть особое значение выражения «равноденствие (и эклиптика / экватор) даты ». Когда координаты выражаются как полиномы по времени относительно системы отсчета, определенной таким образом, это означает, что значения, полученные для координат в отношении любого интервала t после указанной эпохи, выражаются в системе координат той же даты, что и сами полученные значения, т.е. дата в системе координат равна (эпоха + t). [3]

Видно, что дата в системе координат не обязательно должна совпадать с эпохой самих астрономических величин. Но в этом случае (кроме случая «равноденствия даты», описанного выше), с данными будут связаны две даты: одна дата - это эпоха для зависимых от времени выражений, дающих значения, а другая дата - это дата для система координат, в которой выражены значения.

Например, элементы орбиты , особенно соприкасающиеся элементы для малых планет, обычно указываются со ссылкой на две даты: во-первых, относительно недавней эпохи для всех элементов: но некоторые данные зависят от выбранной системы координат, а затем обычно указывается система координат стандартной эпохи, которая часто не совпадает с эпохой данных. Пример выглядит следующим образом: Для малой планеты (5145) Фол были даны элементы орбиты, включая следующие данные: [4]

Эпоха 2010 Янв. 4.0 TT. . . = JDT 2455200,5
M 72,00071. . . . . . . . (2000.0)
п. 0,01076162 ... . . Пери. 354.75938
а 20.3181594. . . . . Node. 119.42656
e. 0,5715321. . . . . Включая 24.66109

где эпоха выражена в земном времени с эквивалентной юлианской датой. Четыре элемента не зависят от какой-либо конкретной системы координат: M - средняя аномалия (градусы), n: среднесуточное движение (град / день), a: размер большой полуоси (AU), e: эксцентриситет (безразмерный). Но аргумент перигелия, долгота восходящего узла и наклон все зависят от координат и указываются относительно системы отсчета равноденствия и эклиптики другой даты «2000.0», иначе известной как J2000, то есть 1.5 января 2000 г. (12 часов 1 января) или JD 2451545.0. [5]

Эпохи и сроки действия [ править ]

В конкретном наборе координат, приведенном выше, многие элементы опущены как неизвестные или неопределенные; например, элемент n позволяет приблизительно вычислить временную зависимость элемента M, но другие элементы и сам n рассматриваются как постоянные, что представляет собой временное приближение (см. Оскулирующие элементы ).

Таким образом, конкретная система координат (равноденствие и экватор / эклиптика определенной даты, например, J2000.0) может использоваться вечно, но набор соприкасающихся элементов для конкретной эпохи может быть (приблизительно) действительным только в течение довольно ограниченного времени, потому что соприкасающиеся элементы, подобные приведенным выше, не показывают влияние будущих возмущений, которые изменят значения элементов.

Тем не менее, срок действия - это другой вопрос в принципе, а не результат использования эпохи для выражения данных. В других случаях, например, в случае полной аналитической теории движения некоторого астрономического тела, все элементы обычно будут даны в виде многочленов в интервале времени от эпохи, и они также будут сопровождаться тригонометрическими членами периодических возмущений, заданных соответствующим образом. В этом случае срок их действия может растянуться на несколько столетий или даже тысячелетий по обе стороны от указанной эпохи.

Некоторые данные и некоторые эпохи имеют длительный период использования по другим причинам. Например, границы созвездий IAU указаны относительно равноденствия с начала 1875 года. Это вопрос соглашения, но соглашение определяется в терминах экватора и эклиптики, как это было в 1875 году. Чтобы узнать, в каком созвездии сегодня находится конкретная комета, текущее положение этой кометы должно быть выражено в системе координат 1875 года (равноденствие / экватор 1875 года). Таким образом, эта система координат все еще может использоваться сегодня, хотя большинство предсказаний комет, сделанных первоначально для 1875 года (эпоха = 1875), больше не будут полезны сегодня из-за отсутствия информации об их временной зависимости и возмущениях.

Изменение стандартного равноденствия и эпохи [ править ]

Чтобы рассчитать видимость небесного объекта для наблюдателя в определенное время и в определенном месте на Земле, необходимы координаты объекта относительно системы координат текущей даты. Если используются координаты относительно какой-то другой даты, это приведет к ошибкам в результатах. Величина этих ошибок увеличивается с разницей во времени между датой и временем наблюдения и датой используемой системы координат из-за прецессии равноденствий. Если разница во времени мала, то достаточно простых и небольших поправок на прецессию. Если разница во времени становится большой, необходимо применять более полные и точные поправки. По этой причине,положение звезды, считанное из звездного атласа или каталога на основе достаточно старых точек равноденствия и экватора, не может использоваться без поправок, если требуется разумная точность.

Кроме того, звезды движутся относительно друг друга в пространстве. Кажущееся движение по небу относительно других звезд называется собственным движением . Большинство звезд имеют очень маленькие собственные движения, но некоторые из них обладают собственными движениями, которые накапливаются на заметных расстояниях через несколько десятков лет. Таким образом, некоторые положения звезд, считанные из звездного атласа или каталога для достаточно старой эпохи, также требуют правильной коррекции движения для разумной точности.

Из-за прецессии и собственного движения данные о звездах становятся менее полезными, поскольку возраст наблюдений и их эпоха, а также равноденствие и экватор, к которым они относятся, стареют. Через некоторое время легче или лучше переключиться на более новые данные, обычно относящиеся к более новой эпохе и равноденствию / экватору, чем продолжать вносить поправки к более старым данным.

Указание эпохи или равноденствия [ править ]

Эпохи и равноденствия - это моменты времени, поэтому их можно указывать так же, как моменты, указывающие на вещи, отличные от эпох и равноденствий. Наиболее популярны следующие стандартные способы указания эпох и равноденствий:

  • Юлианские дни , например, JD 2433282.4235 для января 0,9235, 1950 TT.
  • Бесселианские годы (см. Ниже), например, 1950,0 или B1950,0 для января 0,9235, 1950 TT.
  • Юлианские годы , например, J2000.0 для 1.5 января 2000 г., TT.

Все три из них выражены в TT = земное время .

Бесселианские годы, используемые в основном для определения звездных позиций, можно встретить в старых каталогах, но сейчас они устаревают. Гиппарх сводный каталог, [6] , например, определяет "каталог эпохи" , как J1991.25 (8,75 Julian лет до января 1.5, 2000, TT, например, апрель 2.5625, 1991 TT).

Бесселианские годы [ править ]

Бесселианский год назван в честь немецкого математика и астронома Фридриха Бесселя (1784–1846). Миус [7] определяет начало бесселевского года как момент, когда средняя долгота Солнца, включая эффект аберрации и отсчитываемая от среднего равноденствия даты, составляет точно 280 градусов. Этот момент приходится на начало соответствующего григорианского года . Определение зависело от конкретной теории орбиты Земли вокруг Солнца, теории Ньюкома (1895 г.), которая в настоящее время устарела; по этой причине, среди прочего, использование бесселевских лет также стало или становится устаревшим.

Лиске [8] говорит, что «бесселианская эпоха» может быть рассчитана по юлианской дате в соответствии с

B = 1900.0 + (юлианская дата - 2415020.31352) / 365.242198781

Определение Лиске не совсем соответствует более раннему определению средней долготы Солнца. При использовании бесселевских лет укажите, какое определение используется.

Чтобы различать календарные годы и бесселевские годы, к бесселевским годам стало принято добавлять «0,0». После перехода к юлианским годам в середине 1980-х годов стало принято ставить букву «B» перед бесселевскими годами. Итак, «1950» - это 1950 календарный год, а «1950.0» = «B1950.0» - это начало бесселевского 1950-го года.

  • Границы созвездия IAU определены в экваториальной системе координат относительно точки равноденствия B1875.0.
  • В каталоге Генри Дрейпера используется равноденствие B1900.0.
  • Классический звездный атлас Tabulae Caelestes использовал B1925.0 в качестве точки равноденствия.

Согласно Миусу, а также согласно приведенной выше формуле,

  • B1900.0 = JDE 2415020.3135 = 1900 января 0.8135 TT
  • B1950.0 = JDE 2433282.4235 = 1950 Январь 0,9235 TT

Юлианские даты и J2000 [ править ]

Юлианский год - это интервал средней продолжительности года по юлианскому календарю , т.е. 365,25 дня. Эта интервальная мера сама по себе не определяет какую-либо эпоху: григорианский календарь обычно используется для датировки. Но стандартные условные эпохи, которые не являются бесселевскими эпохами, в настоящее время часто обозначаются префиксом «J», и календарная дата, к которой они относятся, широко известна, хотя и не всегда одна и та же дата в году: таким образом, «J2000» относится к момент 12 полудня (полдень) 1 января 2000 г., а J1900 относится к моменту 12 полудня 0 января 1900 г., равному 31 декабря 1899 г. [9] Сейчас также принято указывать, в каком масштабе времени время суток выражается в обозначении этой эпохи, например, частоЗемное время .

Кроме того, эпоха, необязательно с префиксом «J» и обозначенная как год с десятичными знаками ( 2000 + x ), где x либо положительное, либо отрицательное значение и цитируется с 1 или 2 десятичными знаками, стала обозначать дату, которая является интервал x юлианских лет, равный 365,25 дней от эпохи J2000 = JD 2451545.0 (TT), все еще соответствующий (несмотря на использование префикса «J» или слово «юлианский») дате 1 января 2000 года по григорианскому календарю . в 12 часов TT (примерно за 64 секунды до полудня по всемирному координированному времени того же календарного дня). [10] (См. Также юлианский год (астрономия) .) Как и бесселианская эпоха, произвольная юлианская эпоха связана с юлианской датой следующим образом:

J = 2000 + (юлианская дата - 2451545.0) ÷ 365.25

IAU решил на своей Генеральной Ассамблее 1976 г. [11], что новый стандарт равноденствия J2000.0 должен использоваться, начиная с 1984 года. До этого равноденствие B1950.0, кажется, было стандартом. [ необходима цитата ]

Раньше разные астрономы или группы астрономов определяли их индивидуально, но сегодня стандартные эпохи обычно определяются международным соглашением через МАС , поэтому астрономы во всем мире могут сотрудничать более эффективно. Неэффективно и подвержено ошибкам, если данные или наблюдения одной группы нужно переводить нестандартными способами, чтобы другие группы могли сравнивать данные с информацией из других источников. Пример того, как это работает: если сегодня кто-то измеряет положение звезды, они затем используют стандартное преобразование, чтобы получить положение, выраженное в терминах стандартной системы координат J2000, и часто тогда это положение J2000 совместно используется с другие.

С другой стороны, существовала также астрономическая традиция сохранения наблюдений именно в том виде, в каком они были сделаны, чтобы другие могли позже скорректировать приведенные к стандарту сведения, если это окажется желательным, как это иногда происходило.

Используемая в настоящее время стандартная эпоха «J2000» определена международным соглашением как эквивалент:

  1. Дата по григорианскому календарю 1 января 2000 г., 12:00 TT (по земному времени ).
  2. Julian дата 2451545,0 TT ( Terrestrial Time ). [12]
  3. 1 января 2000 г., 11:59: 27.816 TAI ( Международное атомное время ). [13]
  4. 1 января 2000 г., 11:58: 55.816 UTC ( всемирное координированное время ). [14]

Эпоха дня [ править ]

В более короткие сроки существует множество способов определения начала каждого дня. В обычном употреблении гражданский день отсчитывается по эпохе полуночи , то есть гражданский день начинается в полночь. Но в старом астрономическом обиходе до 1 января 1925 года обычно считалось полуденной эпохой, через 12 часов после начала гражданского дня того же наименования, так что день начинался, когда среднее солнце пересекало меридиан в точке. полдень. [15] Это все еще отражено в определении J2000, который начался в полдень по земному времени.

В традиционных культурах и в древности использовались другие эпохи. В Древнем Египте дни отсчитывались от восхода до восхода солнца после утренней эпохи. Это может быть связано с тем фактом, что египтяне регулировали свой год гелиакическим восходом звезды Сириус , феноменом, который происходит утром, незадолго до рассвета. [16]

В некоторых культурах, следующих лунному или лунно-солнечному календарю , в котором начало месяца определяется появлением Новолуния вечером, начало дня отсчитывалось от заката до заката, следующего за вечерней эпохой, например, по еврейскому календарю. и исламские календари [17] и в средневековой Западной Европе при исчислении дат религиозных праздников [18], в то время как в других прослеживалась утренняя эпоха, например, индуистские и буддийские календари .

См. Также [ править ]

  • Астрометрия
  • Эпоха (справочная дата)
  • Эфемеридное время
  • Международная небесная система отсчета
  • Международная небесная система отсчета
  • Время в астрономии

Ссылки [ править ]

  1. ^ Леший, Е. (1994). Справочник по геостационарным орбитам . Springer. ISBN 978-0-7923-3054-7.
  2. ^ M Chapront-Touzé (ред.), Д'Аламбер, Oeuvres Завершает: Ser.1, Vol.6 , Париж (CNRS) (2002), p.xxx, n.50.
  3. ^ Примеры такого использования можно увидеть в: JL Simon et al., "Числовые выражения для формул прецессии и средних элементов для Луны и планет", Astronomy and Astrophysics 282 (1994), pp. 663-683.
  4. ^ Гарвардский центр малых планет, данные для Фола [ постоянная мертвая ссылка ]
  5. ^ См. Пояснение к элементам орбиты .
  6. ^ "Каталоги Hipparcos и Tycho", ESA SP-1200, Vol. 1, страница XV. ЕКА, 1997 г.
  7. ^ Meeus, J. : "Астрономический Алгоритмы", стр 125. Willmann-Bell, 1991
  8. ^ Lieske, JH: "Матрица прецессии на основе системы астрономических констант МАС (1976)", стр. 282. Astronomy & Astrophysics, 73 , 282-284 (1979)
  9. ^ См. Документацию по набору инструментов «spice» Лаборатории реактивного движения НАСА, функция J1900 .
  10. ^ Инструменты шкалы времени и календаря SOFA (PDF) (Отчет). Язык программирования C. Международный астрономический союз. 9 октября 2017 года. (Версия документа 1.5.)
  11. ^ Aoki, S .; Soma, M .; Kinoshita, H .; Иноуэ, К. (декабрь 1983 г.). «Матрица преобразования положений звезд на основе эпохи B 1950.0 FK 4 в положения эпохи J 2000.0 в соответствии с новыми резолюциями МАС». Астрономия и астрофизика . 128 (3): 263–267. Bibcode : 1983A & A ... 128..263A . ISSN 0004-6361 . 
  12. ^ Seidelmann, ПК, ред. (1992). Пояснительное приложение к астрономическому альманаху. Саусалито, Калифорния: Университетские научные книги. п. 8.
  13. ^ Seidelmann, ПК, ред. (1992). Пояснительное приложение к астрономическому альманаху. Саусалито, Калифорния: Университетские научные книги. Глоссарий, св. Земное динамическое время.
  14. ^ В этой статье используются 24-часовые часы, поэтому 11: 59: 27.816 эквивалентно 11: 59: 27.816 утра.
  15. ^ HC Wilson, "Изменение астрономического времени" , Popular Astronomy , 33 (1925): 1-2.
  16. ↑ Отто Нойгебауэр, История древней математической астрономии , (Нью-Йорк: Спрингер, 1975), стр. 1067. ISBN 0-387-06995-X 
  17. ↑ Отто Нойгебауэр, История древней математической астрономии , (Нью-Йорк: Спрингер, 1975), стр. 1067-1069. ISBN 0-387-06995-X 
  18. ^ Беде , Расчет времени , 5, пер. Фейт Уоллис, (Ливерпуль: Liverpool University Press, 2004), стр. 22-24. ISBN 0-85323-693-3 

Внешние ссылки [ править ]

  • Стэндиш, EM младший (ноябрь 1982 г.). «Преобразование позиций и собственных движений из B1950.0 в систему IAU в J2000.0». Астрономия и астрофизика . 115 (1): 20–22. Bibcode : 1982a & A ... 115 ... 20С .
  • Что такое земное время? - Военно-морская обсерватория США
  • Международная небесная система отсчета или ICRS - военно-морская обсерватория США
  • IERS Conventions 2003 (определяет ICRS и другие связанные стандарты)