El tiempo dinámico baricéntrico ( TDB , del francés Temps Dynamique Barycentrique ) es una escala de tiempo de coordenadas relativista , destinada a uso astronómico como 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 . TDB se define ahora (desde 2006) como una escala lineal del tiempo de coordenadas baricéntricas (TCB). Una característica que distingue a TDB de TCB es que 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 establecer de manera práctica con una definición consistente: las diferencias son principalmente periódicas, [2] y en general se mantendrá en menos de 2 milisegundos durante varios milenios. [3]
TDB se aplica al marco de referencia baricéntrico del Sistema Solar y se definió por primera vez en 1976 como sucesor del antiguo estándar (no relativista) de tiempo de efemérides (adoptado por la IAU en 1952 y reemplazado en 1976). En 2006, después de una historia de múltiples definiciones de escala de tiempo y desuso desde la década de 1970, [4] la IAU aprobó una redefinición de TDB. La redefinición de TDB de la IAU de 2006 como estándar internacional reconoció expresamente que el argumento de tiempo de efemérides del JPL de larga data Teph , tal como se implementa en JPL Development Ephemeris DE405 , "es para fines prácticos el mismo que el TDB definido en esta Resolución". [5] (Para 2006, las efemérides DE405 ya se habían 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 reemplazado por DE430 [6] )
La resolución 3 de la IAU de 2006 [7] define TDB como una transformación lineal de TCB . TCB difiere tanto de TDB como de TT. TCB avanza más rápido a un ritmo diferencial de aproximadamente 0,5 segundos/año, mientras que TDB y TT se mantienen cerca. [8] A principios de 2011, la diferencia entre TDB y 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 de TCB (es decir, una cantidad que era igual a T 0 el 1 de enero de 1977 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 calcularon 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, la hora solar media en Greenwich se convirtió en un estándar, más tarde denominado Tiempo Universal (UT). 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 estaba desacelerando en escalas de tiempo más largas. En consecuencia, el tiempo de efemérides se desarrolló como un estándar libre de las irregularidades de la rotación de la Tierra, al definir 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 inventó el reloj atómico de cesio , estos relojes se utilizaron cada vez más desde 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 cálculos de efemérides planetarias y en astrodinámica.
Pero, en principio, la ET todavía no tenía en cuenta la teoría de la relatividad. El tamaño de 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 se había estimado en menos de 2 milisegundos, [2] pero a pesar de este pequeño tamaño, A principios de la década de 1970 se consideraba cada vez más que los estándares de tiempo debían ser adecuados para aplicaciones en las que las diferencias debidas a la dilatación relativista del tiempo ya no pudieran despreciarse.
En 1976, se definieron dos nuevas escalas de tiempo [9] para reemplazar a la 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 para reemplazar a ET para las efemérides planetarias iba a ser el Tiempo Dinámico Baricéntrico (TDB). TDB debía funcionar uniformemente en un sistema de referencia en movimiento con el baricentro del Sistema Solar. (Como ocurre con cualquier tiempo coordinado , un reloj correspondiente, para coincidir en velocidad, necesitaría no sólo 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, TDB debía tener (según lo observado/evaluado en la superficie de la Tierra), en el promedio a largo plazo, la misma tasa que TDT (ahora TT ). TDT y TDB fueron definidos en una serie de resoluciones en la misma reunión de 1976 de la Unión Astronómica Internacional .
Finalmente se comprendió que TDB no estaba bien definido porque no iba acompañado de una métrica relativista general y porque no se había especificado la relación exacta entre TDB y TDT. (Más tarde también fue criticado por no ser físicamente posible de acuerdo exactamente con su definición original: entre otras cosas, la definición de 1976 excluía una pequeña compensación necesaria para la época inicial de 1977.) [10] Después de que se apreciaron las dificultades, en 1991 el La IAU 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). TCB estaba destinado a reemplazar a TDB, y TCG era su equivalente para su uso en el espacio cercano a la Tierra. TDT también pasó a denominarse Tiempo Terrestre (TT), debido a las dudas que surgieron sobre la idoneidad de la palabra "dinámico" en ese sentido.
En 2006, TDB fue redefinido por la resolución 3 de la IAU de 2006; la 'nueva' TDB fue expresamente reconocida como equivalente, a efectos prácticos, al argumento temporal de efemérides del JPL Teph ; la diferencia entre TDB según el estándar de 2006 y TT (ambos observados desde la superficie de la Tierra) se mantiene por debajo de 2 ms durante varios milenios en la época actual. [11]
TDB es un sucesor del Tiempo de Efemérides (ET), en el sentido de que ET puede verse (dentro de los límites de la menor exactitud y precisión que se puede lograr en su tiempo) como una aproximación tanto al TDB como al Tiempo Terrestre (TT) (ver Efemérides ). tiempo § Implementaciones ). TDB en la forma de la escala de tiempo Teph, muy análoga y prácticamente equivalente, continúa utilizándose para las importantes efemérides planetarias y lunares DE405 del Jet Propulsion Laboratory .
Se han presentado argumentos a favor del uso práctico continuo de TDB en lugar de TCB basándose en el tamaño muy pequeño de la diferencia entre TDB y TT, que no excede 0,002 segundos, que puede despreciarse para muchas aplicaciones. Se ha argumentado que la pequeñez de esta diferencia genera un menor riesgo de daño si alguna vez se confunde TDB con TT, en comparación con el posible daño de confundir TCB y TT, que tienen una deriva lineal relativa de aproximadamente 0,5 segundos por año . 12] (la diferencia era cercana a cero a principios de 1977, y en 2009 ya superaba el cuarto de minuto y iba en aumento). [8]