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 primaria 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 se pretende que cubra 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.
Los publica el Laboratorio de Propulsión a Chorro como Development Ephemeris . Las últimas versiones incluyen DE430, que cubre las efemérides planetarias y lunares del 21 de diciembre de 1549 al 25 de enero de 2650 con alta precisión y está destinada a un uso general para 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 un poco menos de precisión 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 coherente y estar especificado con precisión. Las efemérides deben calcularse estrictamente de acuerdo con este conjunto, que representa el conocimiento más actualizado 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] Puede que esto no haya sido así en el pasado, ya que las efemérides fundamentales se calculaban entonces a partir de una colección de métodos derivados a lo largo de un lapso de décadas por muchos investigadores. [3]
La variable independiente de las efemérides es siempre el tiempo. En el caso de las efemérides más actuales, se trata de una escala de tiempo de coordenadas relativistas equivalente a la definición de TCB de la UAI . [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 efemérides 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 los astrónomos, navegantes y topógrafos en la planificación de observaciones y en la reducción de los datos adquiridos, aunque gran parte del trabajo de los dos últimos ha sido suplantado 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, utilizados para un posterior cálculo de la posición del cuerpo en un lapso de tiempo corto cuando no se requiere una gran precisión.
Los astrónomos han recibido la tarea de calcular efemérides precisas, originalmente con fines de navegación marítima, al menos desde el siglo XVIII. En Inglaterra, Carlos II fundó el Observatorio Real en 1675, [4] que comenzó a publicar The Nautical Almanac en 1766. [5] En Francia, el Bureau des Longitudes se fundó en 1795 para publicar Connaissance des Temps . [6] Las primeras efemérides fundamentales de estas publicaciones procedían de muchas fuentes y autores diferentes a medida que la ciencia de la mecánica celeste maduraba. [7]
A finales del siglo XIX, los métodos analíticos de perturbaciones generales alcanzaron los límites probables de lo que se podía lograr mediante el cálculo manual. Las "teorías" planetarias de Newcomb [8] [9] [10] [11] [12] [13] y Hill [14] [15] formaron las efemérides fundamentales del Almanaque Náutico en ese momento. Para el Sol, Mercurio, Venus y Marte, las tabulaciones del Almanaque Astronómico continuaron derivándose 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 .
A partir de mediados del siglo XX, se comenzó a trabajar en la integración numérica de las ecuaciones de movimiento en las primeras máquinas de computación con el fin de producir efemérides fundamentales para el Almanaque Astronómico . Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón se basaron en el trabajo de Eckert, et al . [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 basaron 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 efemérides fundamental del Almanaque Astronómico fue la DE200/LE200 del Laboratorio de Propulsión a Chorro , una efeméride completamente integrada numéricamente adaptada a las observaciones modernas de posición y velocidad del Sol, la Luna y los planetas. Desde 2003 en adelante (a febrero de 2012), se ha utilizado la DE405/LE405 del JPL , una efemérides integrada referida al Marco de Referencia Celeste Internacional . [3] En Francia, el Bureau des Longitudes comenzó a utilizar su teoría semianalítica generada por máquina VSOP82 en 1984, [33] y su trabajo continuó con la fundación del Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides en 1998 y la serie INPOP [34] [35] de efemérides numéricas. DE405/LE405 fueron reemplazados por DE421/LE421 en 2008. [36]