El Tiempo Dinámico Baricéntrico ( TDB , del francés Temps Dynamique Barycentrique ) es una escala de tiempo de coordenadas relativista, destinada al uso astronómico como un estándar de tiempo para tener en cuenta la dilatación del tiempo [1] al calcular órbitas y efemérides astronómicas de planetas , asteroides , cometas y naves espaciales interplanetarias en el Sistema Solar . El TDB se define ahora (desde 2006) como una escala lineal del Tiempo de Coordenadas Baricéntricas (TCB). Una característica que distingue al TDB del TCB es que el TDB, cuando se observa desde la superficie de la Tierra, tiene una diferencia con el Tiempo Terrestre (TT) que es tan pequeña como se puede arreglar prácticamente con una definición consistente: las diferencias son principalmente periódicas, [2] y en general permanecerán en menos de 2 milisegundos durante varios milenios. [3]
El TDB se aplica al marco de referencia baricéntrico del Sistema Solar y se definió por primera vez en 1976 como sucesor del estándar anterior (no relativista) de tiempo de efemérides (adoptado por la UAI en 1952 y reemplazado en 1976). En 2006, después de una historia de múltiples definiciones y desestimaciones de escalas de tiempo desde la década de 1970, [4] la UAI aprobó una redefinición del TDB. La redefinición del TDB por parte de la UAI en 2006 como estándar internacional reconoció expresamente que el argumento de tiempo de efemérides del JPL, establecido desde hace mucho tiempo, T eph , tal como se implementó en JPL Development Ephemeris DE405 , "es para fines prácticos el mismo que el TDB definido en esta Resolución". [5] (En 2006, la efemérides DE405 ya se había utilizado durante algunos años como base oficial para las efemérides planetarias y lunares en el Almanaque Astronómico ; fue la base para las ediciones de 2003 a 2014; en la edición de 2015 fue reemplazada por DE430. [6] )
La resolución 3 de la UAI de 2006 [7] define la TDB como una transformación lineal de la TCB . La TCB diverge tanto de la TDB como de la TT. La TCB progresa más rápido a una tasa diferencial de aproximadamente 0,5 segundos/año, mientras que la TDB y la TT se mantienen cercanas. [8] A principios de 2011, la diferencia entre la TDB y la TCB es de aproximadamente 16,6 segundos.
donde L B = 1,550519768 × 10 −8 , TDB 0 = −6,55 × 10 −5 s, T 0 = 2443144,5003725, y JD TCB es la fecha juliana TCB (es decir, una cantidad que era igual a T 0 el 1 de enero de 1977 a las 00:00:00 TAI en el geocentro y que aumenta en uno cada 86400 segundos de TCB).
Desde el siglo XVII hasta finales del siglo XIX, las efemérides planetarias se calculaban utilizando escalas de tiempo basadas en la rotación de la Tierra: normalmente el tiempo solar medio de uno de los principales observatorios, como París o Greenwich. Después de 1884, el tiempo solar medio de Greenwich se convirtió en un estándar, más tarde llamado Tiempo Universal (TU). Pero a finales del siglo XIX y principios del XX, con la creciente precisión de las mediciones astronómicas, comenzó a sospecharse, y finalmente se estableció, que la rotación de la Tierra (es decir, la duración del día) mostraba irregularidades en escalas de tiempo cortas y se ralentizaba en escalas de tiempo más largas. En consecuencia, el tiempo de efemérides se desarrolló como un estándar que estaba libre de las irregularidades de la rotación de la Tierra, definiendo el tiempo "como la variable independiente de las ecuaciones de la mecánica celeste", y al principio se midió astronómicamente, basándose en las teorías gravitacionales existentes de los movimientos de la Tierra alrededor del Sol y de la Luna alrededor de la Tierra.
Después de que se inventara el reloj atómico de cesio, estos relojes se utilizaron cada vez más a partir de finales de la década de 1950 como realizaciones secundarias del tiempo de efemérides (ET) . Estas realizaciones secundarias mejoraron el estándar ET original mediante la uniformidad mejorada de los relojes atómicos y (por ejemplo, a finales de la década de 1960) se utilizaron para proporcionar tiempo estándar para los cálculos de efemérides planetarias y en astrodinámica.
Pero, en principio, la teoría de la relatividad no tenía en cuenta todavía la teoría de la relatividad. Se había estimado que la parte periódica de las variaciones debidas a la dilatación del tiempo entre los relojes atómicos terrestres y el tiempo de coordenadas del marco de referencia baricéntrico del Sistema Solar era inferior a 2 milisegundos [2] , pero a pesar de este pequeño tamaño, a principios de los años 1970 se empezó a considerar cada vez más que los patrones de tiempo debían adaptarse a aplicaciones en las que las diferencias debidas a la dilatación del tiempo relativista ya no podían ignorarse.
En 1976, se definieron dos nuevas escalas de tiempo [9] para reemplazar a ET (en las efemérides de 1984 y posteriores) para tener en cuenta la relatividad. El sucesor directo de ET para medir el tiempo sobre una base geocéntrica fue el Tiempo Dinámico Terrestre (TDT). La nueva escala de tiempo que reemplazaría a ET para las efemérides planetarias sería el Tiempo Dinámico Baricéntrico (TDB). El TDB debía funcionar de manera uniforme en un marco de referencia que se moviera con el baricentro del Sistema Solar. (Como con cualquier tiempo de coordenadas , un reloj correspondiente, para coincidir en frecuencia, no solo necesitaría estar en reposo en ese marco de referencia, sino también (una condición hipotética inalcanzable) estar ubicado fuera de todos los pozos de gravedad relevantes ). Además, el TDB debía tener (como se observó/evaluó en la superficie de la Tierra), en el promedio de largo plazo, la misma frecuencia que el TDT (ahora TT ). TDT y TDB fueron definimos en una serie de resoluciones en la misma reunión de 1976 de la Unión Astronómica Internacional .
Finalmente se llegó a la conclusión de que el TDB no estaba bien definido porque no iba acompañado de una métrica relativista general y porque no se había especificado la relación exacta entre el TDB y el TDT. (Más tarde también se criticó que no fuera físicamente posible en concordancia exacta con su definición original: entre otras cosas, la definición de 1976 excluía un pequeño desfase necesario para la época inicial de 1977.) [10] Después de que se apreciaran las dificultades, en 1991 la UAI refinó las definiciones oficiales de escalas de tiempo creando nuevas escalas de tiempo adicionales: Tiempo de coordenadas baricéntricas (TCB) y Tiempo de coordenadas geocéntricas (TCG). El TCB fue pensado como reemplazo del TDB, y el TCG era su equivalente para su uso en el espacio cercano a la Tierra. El TDT también fue renombrado como Tiempo Terrestre (TT), debido a las dudas que surgieron sobre la idoneidad de la palabra "dinámico" en ese sentido.
En 2006, la resolución 3 de la IAU de 2006 redefinió el TDB; el "nuevo" TDB fue expresamente reconocido como equivalente para fines prácticos al argumento de tiempo de efemérides T eph del JPL ; la diferencia entre el TDB según el estándar de 2006 y el TT (ambos observados desde la superficie de la Tierra) permanece por debajo de los 2 ms durante varios milenios alrededor de la época actual. [11]
El TDB es un sucesor del Tiempo de Efemérides (ET), en el sentido de que el ET puede considerarse (dentro de los límites de la menor exactitud y precisión alcanzables en su tiempo) como una aproximación al TDB, así como al Tiempo Terrestre (TT) (véase Tiempo de Efemérides § Implementaciones ). El TDB en la forma de la escala de tiempo T eph , muy análoga y prácticamente equivalente, continúa utilizándose para las importantes efemérides planetarias y lunares DE405 del Laboratorio de Propulsión a Chorro .
Se han presentado argumentos a favor de seguir utilizando en la práctica el TDB en lugar del TCB basándose en la diminuta diferencia entre el TDB y el TT, que no supera los 0,002 segundos, lo que puede despreciarse en muchas aplicaciones. Se ha argumentado que la pequeñez de esta diferencia hace que haya un menor riesgo de daño si alguna vez se confunde el TDB con el TT, en comparación con el posible daño que podría producirse si se confunde el TCB con el TT, que tienen una deriva lineal relativa de unos 0,5 segundos al año [12] (la diferencia era cercana a cero a principios de 1977, y en 2009 ya superaba el cuarto de minuto y seguía aumentando). [8]