Una efeméride fundamental del Sistema Solar es un modelo de los objetos del sistema en el espacio, con todas sus posiciones y movimientos representados con precisión. Su objetivo es ser una referencia principal de alta precisión para la predicción y observación de esas posiciones y movimientos, y que proporciona una base para un mayor refinamiento del modelo. Por lo general, no está previsto que abarque toda la vida del Sistema Solar; Por lo general, se representa con gran precisión un lapso de tiempo de corta duración, tal vez unos pocos siglos. Algunas efemérides largas abarcan varios milenios con una precisión media.
Son publicadas por el Jet Propulsion Laboratory como Efemérides de desarrollo . Los últimos lanzamientos incluyen DE430, que cubre efemérides planetarias y lunares desde el 21 de diciembre de 1549 hasta el 25 de enero de 2650 con alta precisión y está destinado a uso general en períodos de tiempo modernos. DE431 se creó para cubrir un período de tiempo más largo del 15 de agosto de -13200 al 15 de marzo de 17191 con una precisión ligeramente menor para su uso con observaciones históricas y posiciones pronosticadas de largo alcance. DE432 se lanzó como una actualización menor de DE430 con mejoras en el baricentro de Plutón en apoyo de la misión New Horizons . [1]
El conjunto de leyes físicas y constantes numéricas utilizadas en el cálculo de las efemérides debe ser autoconsistente y especificarse con precisión. Las efemérides deben calcularse estrictamente de acuerdo con este conjunto, que representa el conocimiento más actual de todas las fuerzas y efectos físicos relevantes. Las efemérides fundamentales actuales suelen publicarse con descripciones exactas de todos los modelos matemáticos, métodos de cálculo, datos de observación y ajustes a las observaciones en el momento de su anuncio. [2] Es posible que este no haya sido el caso en el pasado, ya que muchos investigadores calcularon las efemérides fundamentales a partir de una colección de métodos derivados a lo largo de décadas. [3]
La variable independiente de las efemérides siempre es el tiempo. En el caso de las efemérides más actuales, se trata de una escala temporal de coordenadas relativista equivalente a la definición de TCB de la IAU . [3] En el pasado se utilizaba el tiempo solar medio (antes del descubrimiento de la rotación no uniforme de la Tierra ) y el tiempo de efemérides (antes de la implementación de las ecuaciones gravitacionales relativistas ). El resto de las efemérides puede consistir en ecuaciones matemáticas y condiciones iniciales que describen los movimientos de los cuerpos del Sistema Solar, en datos tabulados calculados a partir de esas ecuaciones y condiciones, o en representaciones matemáticas condensadas de los datos tabulados.
Una efeméride fundamental es la base a partir de la cual se calculan las efemérides aparentes, los fenómenos y los elementos orbitales para los almanaques astronómicos, náuticos y de topografía. Las efemérides aparentes dan posiciones y movimientos de los cuerpos del Sistema Solar tal como los ven los observadores desde la superficie de la Tierra, y son útiles para astrónomos, navegantes y topógrafos a la hora de planificar observaciones y reducir los datos adquiridos, aunque gran parte del trabajo de los dos últimos ha sido reemplazado por la tecnología GPS . Los fenómenos son eventos relacionados con las configuraciones de los cuerpos del Sistema Solar, por ejemplo, horas de salida y puesta , fases , eclipses y ocultaciones , y tienen muchas aplicaciones civiles y científicas. Los elementos orbitales son descripciones del movimiento de un cuerpo en un instante particular, que se utilizan para realizar cálculos adicionales en períodos cortos de tiempo de la posición del cuerpo cuando no se requiere una alta precisión.
A los astrónomos se les ha encomendado la tarea de calcular efemérides precisas, originalmente para fines de navegación marítima, desde al menos el siglo XVIII. En Inglaterra, Carlos II fundó el Observatorio Real en 1675, [4] que comenzó a publicar El Almanaque Náutico en 1766. [5] En Francia, la Oficina de Longitudes fue fundada en 1795 para publicar el Connaissance des Temps . [6] Las primeras efemérides fundamentales de estas publicaciones provinieron de muchas fuentes y autores diferentes a medida que maduraba la ciencia de la mecánica celeste . [7]
A finales del siglo XIX, los métodos analíticos de perturbaciones generales alcanzaron los límites probables de lo que podría lograrse mediante cálculos manuales. Las "teorías" planetarias de Newcomb [8] [9] [10] [11] [12] [13] y Hill [14] [15] formaron las efemérides fundamentales del Almanaque Náutico de aquella época. Para el Sol, Mercurio, Venus y Marte, las tabulaciones del Almanaque Astronómico continuaron derivando del trabajo de Newcomb y Ross [16] hasta 1983. En Francia, los trabajos de LeVerrier [17] [18] [19] [20] [21] y Gaillot [22] [23] [24] formaron las efemérides fundamentales del Connaissance des Temps .
Desde mediados del siglo XX, se comenzó a trabajar en la integración numérica de las ecuaciones de movimiento en las primeras máquinas informáticas con el fin de producir efemérides fundamentales para el Almanaque Astronómico . Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón se basaron en el trabajo de Eckert y otros . [25] y Clemence [26] hasta 1983. Las efemérides fundamentales de la Luna, siempre un problema difícil en la mecánica celeste, siguieron siendo un trabajo en progreso hasta principios de la década de 1980. Se basó originalmente en el trabajo de Brown, [27] con actualizaciones y correcciones de Clemence, et al . [28] y Eckert, et al . [29] [30] [31]
A partir de 1984 comenzó una revolución en los métodos de producción de efemérides fundamentales. [32] Desde 1984 hasta 2002, la efeméride fundamental del Almanaque Astronómico fue el DE200/LE200 del Jet Propulsion Laboratory , una efeméride totalmente integrada numéricamente adaptada a las observaciones modernas de posición y velocidad del Sol, la Luna y los planetas. Desde 2003 en adelante (a partir de febrero de 2012), se ha utilizado el DE405/LE405 del JPL , una efeméride integrada referida al Marco de Referencia Celestial Internacional . [3] En Francia, el Bureau des Longitudes comenzó a utilizar su teoría semianalítica VSOP82 generada por máquina en 1984, [33] y su trabajo continuó con la fundación del Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides en 1998 y el INPOP. [34] [35] serie de efemérides numéricas. DE405/LE405 fueron reemplazados por DE421/LE421 en 2008. [36]