En astronomía , una época o época de referencia es un momento en el tiempo utilizado como punto de referencia para alguna cantidad astronómica que varía en el tiempo. Es útil para las coordenadas celestes o elementos orbitales de un cuerpo celeste , ya que están sujetos a perturbaciones y varían con el tiempo. [1] Estas cantidades astronómicas que varían en el tiempo podrían incluir, por ejemplo, la longitud media o la anomalía media de un cuerpo, el nodo de su órbita con respecto a un plano de referencia , la dirección del apogeo o afelio de su órbita, o el tamaño del eje mayor de su órbita.
El uso principal de las cantidades astronómicas especificadas de esta manera es calcular otros parámetros relevantes del movimiento para predecir posiciones y velocidades futuras. Las herramientas aplicadas de las disciplinas de la mecánica celeste o su subcampo de la mecánica orbital (para predecir trayectorias orbitales y posiciones de cuerpos en movimiento bajo los efectos gravitacionales de otros cuerpos) se pueden utilizar para generar una efeméride , una tabla de valores que indica las posiciones y velocidades. de objetos astronómicos en el cielo en un momento o momentos determinados.
Las cantidades astronómicas se pueden especificar de varias maneras, por ejemplo, como una función polinómica del intervalo de tiempo, con una época como punto de origen temporal (esta es una forma común actual de usar una época). Alternativamente, la cantidad astronómica que varía en el tiempo se puede expresar como una constante, igual a la medida que tenía en la época, dejando que su variación en el tiempo se especifique de alguna otra manera (por ejemplo, mediante una tabla, como era común durante la época). los siglos XVII y XVIII.
La palabra época se utilizaba a menudo de otra manera en la literatura astronómica más antigua, por ejemplo en el siglo XVIII, en relación con las tablas astronómicas. En ese momento, era costumbre denominar "épocas" no la fecha y hora estándar de origen de las cantidades astronómicas que varían en el tiempo, sino más bien los valores en esa fecha y hora de esas cantidades mismas que varían en el tiempo . [2] De acuerdo con ese uso histórico alternativo, una expresión como 'corregir las épocas' se referiría al ajuste, generalmente en una pequeña cantidad, de los valores de las cantidades astronómicas tabuladas aplicables a una fecha y hora estándar fija de referencia. (y no, como podría esperarse del uso actual, a un cambio de una fecha y hora de referencia a una fecha y hora diferentes).
Los datos astronómicos a menudo se especifican no sólo en su relación con una época o fecha de referencia sino también en su relación con otras condiciones de referencia, como sistemas de coordenadas especificados por " equinoccio ", o "equinoccio y ecuador ", o "equinoccio y eclíptica ". " – cuando sean necesarios para especificar plenamente datos astronómicos del tipo considerado.
Cuando los datos dependen para sus valores de un sistema de coordenadas particular, la fecha de ese sistema de coordenadas debe especificarse directa o indirectamente.
Los sistemas de coordenadas celestes más utilizados en astronomía son las coordenadas ecuatoriales y las coordenadas eclípticas . Estos se definen en relación con la posición (en movimiento) del equinoccio de primavera , que a su vez está determinada por las orientaciones del eje de rotación de la Tierra y su órbita alrededor del Sol . Sus orientaciones varían (aunque lentamente, por ejemplo debido a la precesión ) y existe una infinidad de sistemas de coordenadas posibles. Así, los sistemas de coordenadas más utilizados en astronomía necesitan su propia referencia de fecha porque los sistemas de coordenadas de ese tipo están en sí mismos en movimiento, por ejemplo, por la precesión de los equinoccios , hoy en día a menudo descompuestos en componentes precesionales, precesiones separadas del ecuador y de la eclíptica. .
La época del sistema de coordenadas no tiene por qué ser la misma, y a menudo en la práctica no es la misma, que la época de los datos mismos.
La diferencia entre la referencia a una época sola y la referencia a un determinado equinoccio con ecuador o eclíptica, es, por tanto, que la referencia a la época contribuye a especificar la fecha de los valores de las variables astronómicas mismas; mientras que la referencia a un equinoccio junto con el ecuador/eclíptica, de una fecha determinada, aborda la identificación o cambios en el sistema de coordenadas en términos del cual se expresan esas variables astronómicas. (A veces la palabra 'equinoccio' puede usarse sola, por ejemplo, cuando es obvio por el contexto para los usuarios de los datos en qué forma se expresan las variables astronómicas consideradas, en forma ecuatorial o eclíptica.)
El equinoccio con ecuador/eclíptica de una fecha determinada define qué sistema de coordenadas se utiliza. La mayoría de las coordenadas estándar que se utilizan hoy en día se refieren a 2000 TT (es decir, a las 12 h (mediodía) en la escala de tiempo terrestre del 1 de enero de 2000, ver más abajo), que ocurrió aproximadamente 64 segundos antes que el mediodía UT1 de la misma fecha (ver ΔT ). Antes de 1984, aproximadamente, se usaban comúnmente sistemas de coordenadas fechados en 1950 o 1900.
Hay un significado especial de la expresión "equinoccio (y eclíptica/ecuador) de fecha ". Cuando las coordenadas se expresan como polinomios en el tiempo con respecto a un sistema de referencia definido de esta manera, eso significa que los valores obtenidos para las coordenadas con respecto a cualquier intervalo t después de la época indicada, están en términos del sistema de coordenadas de la misma fecha que el Los valores obtenidos en sí mismos, es decir, la fecha del sistema de coordenadas es igual a (época + t). [a]
Se puede ver que la fecha del sistema de coordenadas no tiene por qué ser la misma que la época de las cantidades astronómicas mismas. Pero en ese caso (aparte del caso del "equinoccio de fecha" descrito anteriormente), se asociarán dos fechas con los datos: una fecha es la época de las expresiones dependientes del tiempo que dan los valores, y la otra fecha es la del Sistema de coordenadas en el que se expresan los valores.
Por ejemplo, los elementos orbitales , especialmente los elementos osculadores de los planetas menores, se dan habitualmente con referencia a dos fechas: primero, relativa a una época reciente para todos los elementos; pero algunos de los datos dependen de un sistema de coordenadas elegido, y luego Es habitual especificar el sistema de coordenadas de una época estándar que a menudo no es la misma que la época de los datos. Un ejemplo es el siguiente: Para el planeta menor (5145) Pholus , se han proporcionado elementos orbitales que incluyen los siguientes datos: [3]
Época 2010 Ene. 4.0 TT. . . = JDT 2455200,5M 72.00071 . . . . . . . .(2000.0)norte. 0,01076162 .. . . . Peri. 354.75938un 20.3181594. . . . . Nodo. 119.42656mi. 0,5715321. . . . . Incluye .. 24.66109
donde la época se expresa en términos de Tiempo Terrestre, con una fecha juliana equivalente. Cuatro de los elementos son independientes de cualquier sistema de coordenadas particular: M es la anomalía media (grados), n: movimiento diario medio (grados/d), a: tamaño del semieje mayor (AU), e: excentricidad (adimensional). Pero el argumento del perihelio, la longitud del nodo ascendente y la inclinación dependen de las coordenadas y se especifican en relación con el sistema de referencia del equinoccio y la eclíptica de otra fecha "2000.0", también conocida como J2000, es decir, 1,5 de enero de 2000. (12 h del 1 de enero) o JD 2451545,0. [4]
En el conjunto particular de coordenadas del ejemplo anterior, muchos de los elementos se han omitido por ser desconocidos o indeterminados; por ejemplo, el elemento n permite calcular una dependencia temporal aproximada del elemento M, pero los otros elementos y el propio n se tratan como constantes, lo que representa una aproximación temporal (ver Elementos osculadores ).
Por lo tanto, un sistema de coordenadas particular (equinoccio y ecuador/eclíptica de una fecha particular, como J2000.0) podría usarse para siempre, pero un conjunto de elementos osculadores para una época particular solo puede ser válido (aproximadamente) durante un tiempo bastante limitado. porque los elementos osculadores como los del ejemplo anterior no muestran el efecto de perturbaciones futuras que cambiarán los valores de los elementos.
Sin embargo, el período de validez es en principio una cuestión diferente y no el resultado del uso de una época para expresar los datos. En otros casos, por ejemplo, en el caso de una teoría analítica completa del movimiento de algún cuerpo astronómico, todos los elementos generalmente se darán en forma de polinomios en intervalos de tiempo de la época, y también estarán acompañados de términos trigonométricos. de perturbaciones periódicas especificadas apropiadamente. En ese caso, su período de validez puede extenderse a lo largo de varios siglos o incluso milenios a ambos lados de la época indicada.
Algunos datos y algunas épocas tienen un largo período de uso por otros motivos. Por ejemplo, los límites de las constelaciones de la IAU se especifican en relación con un equinoccio ocurrido cerca del comienzo del año 1875. Esto es una cuestión de convención, pero la convención se define en términos del ecuador y la eclíptica como lo estaban en 1875. Para saber en qué constelación se encuentra hoy un cometa en particular, la posición actual de ese cometa debe expresarse en el sistema de coordenadas de 1875 (equinoccio/ecuador de 1875). Por lo tanto, ese sistema de coordenadas todavía se puede utilizar hoy, aunque la mayoría de las predicciones de cometas hechas originalmente para 1875 (época = 1875) ya no serían útiles hoy, debido a la falta de información sobre su dependencia del tiempo y sus perturbaciones.
Para calcular la visibilidad de un objeto celeste para un observador en un momento y lugar específicos de la Tierra, se necesitan las coordenadas del objeto en relación con un sistema de coordenadas de la fecha actual. Si se utilizan coordenadas relativas a alguna otra fecha, se producirán errores en los resultados. La magnitud de esos errores aumenta con la diferencia horaria entre la fecha y hora de observación y la fecha del sistema de coordenadas utilizado, debido a la precesión de los equinoccios. Si la diferencia horaria es pequeña, entonces pueden ser suficientes correcciones pequeñas y bastante sencillas para la precesión. Si la diferencia horaria aumenta, entonces se deben aplicar correcciones más completas y precisas. Por esta razón, una posición estelar leída de un atlas estelar o de un catálogo basado en un equinoccio y un ecuador suficientemente antiguos no se puede utilizar sin correcciones si se requiere una precisión razonable.
Además, las estrellas se mueven entre sí a través del espacio. El movimiento aparente a través del cielo en relación con otras estrellas se llama movimiento propio . La mayoría de las estrellas tienen movimientos propios muy pequeños, pero algunas tienen movimientos propios que se acumulan hasta distancias notables después de unas pocas decenas de años. Por lo tanto, algunas posiciones estelares leídas en un atlas o catálogo de estrellas para una época suficientemente antigua también requieren correcciones de movimiento adecuadas, para una precisión razonable.
Debido a la precesión y el movimiento propio, los datos de las estrellas se vuelven menos útiles a medida que envejecen la edad de las observaciones y su época, y el equinoccio y el ecuador a los que se refieren. Después de un tiempo, es más fácil o mejor cambiar a datos más nuevos, generalmente denominados época y equinoccio/ecuador más nuevos, que seguir aplicando correcciones a los datos más antiguos.
Las épocas y los equinoccios son momentos en el tiempo, por lo que se pueden especificar de la misma manera que los momentos que indican cosas distintas a las épocas y los equinoccios. Las siguientes formas estándar de especificar épocas y equinoccios parecen las más populares:
Los tres se expresan en TT = Hora Terrestre .
Los años besselianos, utilizados principalmente para posiciones estelares, se pueden encontrar en catálogos más antiguos, pero ahora se están volviendo obsoletos. El resumen del catálogo de Hipparcos , [5] por ejemplo, define la "época del catálogo" como "J1991.25" (8,75 años julianos antes del 1,5 de enero de 2000 TT, por ejemplo, 2 de abril de 5625, 1991 TT).
Un año besseliano lleva el nombre del matemático y astrónomo alemán Friedrich Bessel (1784-1846). Meeus 1991, pág. 125 define el comienzo de un año besseliano como el momento en el que la longitud media del Sol, incluido el efecto de la aberración y medida desde el equinoccio medio de la fecha, es exactamente 280 grados. Este momento cae cerca del comienzo del año gregoriano correspondiente . La definición dependía de una teoría particular de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, la de Newcomb (1895), que hoy está obsoleta; Por esa razón, entre otras, el uso de los años besselianos también se ha vuelto o está quedando obsoleto.
Lieske 1979, pág. 282 dice que se puede calcular una "época besseliana" a partir de la fecha juliana según
La definición de Lieske no es exactamente consistente con la definición anterior en términos de la longitud media del Sol. Cuando utilice años besselianos, especifique qué definición se utiliza.
Para distinguir entre años calendario y años besselianos, se hizo habitual agregar ".0" a los años besselianos. Desde el cambio a los años julianos a mediados de la década de 1980, se ha vuelto habitual anteponer "B" a los años besselianos. Entonces, "1950" es el año calendario 1950 y "1950.0" = "B1950.0" es el comienzo del año besseliano 1950.
Según Meeus, y también según la fórmula dada anteriormente,
Un año juliano es un intervalo con la duración de un año medio en el calendario juliano , es decir, 365,25 días. Esta medida de intervalo no define por sí misma ninguna época: el calendario gregoriano se utiliza generalmente para fechar. Pero las épocas convencionales estándar que no son épocas besselianas se han designado a menudo hoy en día con el prefijo "J", y la fecha del calendario a la que se refieren es ampliamente conocida, aunque no siempre es la misma fecha del año: así, "J2000" se refiere a el instante de las 12 del mediodía (mediodía) del 1 de enero de 2000, y J1900 se refiere al instante de las 12 del mediodía del 0 de enero de 1900, igual al 31 de diciembre de 1899. [6] También es habitual ahora especificar en qué escala de tiempo la hora del día se expresa en esa designación de época, por ejemplo, a menudo Hora Terrestre .
Además, una época opcionalmente precedida por "J" y designada como un año con decimales ( 2000 + x ), donde x es positivo o negativo y se cita con 1 o 2 decimales, ha llegado a significar una fecha que es un intervalo de x años julianos de 365,25 días desde la época J2000 = JD 2451545,0 (TT), todavía correspondiente (a pesar del uso del prefijo "J" o palabra "juliano") a la fecha del calendario gregoriano del 1 de enero de 2000 , a las 12 h TT (unos 64 segundos antes del mediodía UTC del mismo día natural). [7] (Véase también Año juliano (astronomía) .) Al igual que la época besseliana, una época juliana arbitraria está, por tanto, relacionada con la fecha juliana por
La IAU decidió en su Asamblea General de 1976 [8] que el nuevo equinoccio estándar de J2000.0 debería usarse a partir de 1984. Antes de eso, el equinoccio de B1950.0 parece haber sido el estándar. [ cita necesaria ]
Diferentes astrónomos o grupos de astrónomos solían definir épocas individualmente, pero hoy en día las épocas estándar generalmente se definen mediante acuerdos internacionales a través de la IAU , para que los astrónomos de todo el mundo puedan colaborar de manera más efectiva. Es ineficiente y propenso a errores si los datos u observaciones de un grupo tienen que traducirse de maneras no estándar para que otros grupos puedan comparar los datos con información de otras fuentes. Un ejemplo de cómo funciona esto: si hoy en día alguien mide la posición de una estrella, entonces usa una transformación estándar para obtener la posición expresada en términos del marco de referencia estándar de J2000, y a menudo es esta posición de J2000 la que se comparte con otros.
Por otro lado, también ha existido una tradición astronómica de conservar las observaciones exactamente en la forma en que fueron hechas, para que otros puedan corregir más tarde las reducciones al estándar si eso resulta conveniente, como ha ocurrido a veces.
La época estándar utilizada actualmente "J2000" está definida por acuerdo internacional como equivalente a:
En escalas de tiempo más cortas, existe una variedad de prácticas para definir cuándo comienza cada día. En el uso ordinario, el día civil se cuenta según la época de medianoche , es decir, el día civil comienza a medianoche. Pero en el uso astronómico más antiguo, era habitual, hasta el 1 de enero de 1925, contar con la hora del mediodía , 12 horas después del inicio del día civil de la misma denominación, de modo que el día comenzaba cuando el sol medio cruzaba el meridiano en mediodía. [11] Esto todavía se refleja en la definición de J2000, que comenzó al mediodía, Hora Terrestre.
En las culturas tradicionales y en la antigüedad se utilizaron otras épocas. En el antiguo Egipto y la antigua India , los días se contaban desde el amanecer hasta el amanecer, siguiendo una época matutina. Esto puede estar relacionado con el hecho de que los egipcios regulaban su año mediante la salida helíaca de la estrella Sirio , fenómeno que ocurre por la mañana, justo antes del amanecer. [12]
En algunas culturas que seguían un calendario lunar o lunisolar , en el que el comienzo del mes estaba determinado por la aparición de la Luna Nueva al atardecer, el comienzo del día se contaba desde el ocaso hasta el ocaso, siguiendo una época vespertina, por ejemplo, la judía. e islámicos [13] y en la Europa occidental medieval para calcular las fechas de los festivales religiosos, [14] mientras que en otros se seguía una época matutina, por ejemplo, los calendarios hindú y budista .
