Época (astronomía)

En astronomía, época, o también época de las coordenadas, es una fecha precisa a la cual hacen referencia las coordenadas celestes calculadas para las estrellas. Teniendo como origen que algunos de los movimientos de la Tierra son perceptibles, tales como el "giro" nombre de precesión y nutación, es de comprender que las coordenadas de las estrellas cambian, aunque muy imperceptiblemente, cada año. Por esta razón resulta oportuno hacer referencia a un preciso instante de tiempo para su cálculo.

Es útil para las coordenadas celestes o elementos orbitales de un cuerpo celeste , ya que están sujetos a perturbaciones y varían con el tiempo.​ Estas cantidades astronómicas variables en el tiempo pueden incluir, por ejemplo, la longitud media o anomalía media de un cuerpo, el nodo de su órbita en relación con 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 de movimiento, con el fin de 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 efemérides , una tabla de valores que da las posiciones y velocidades. de objetos astronómicos en el cielo en un momento o momentos determinados.

Las cantidades astronómicas se pueden especificar de varias formas, por ejemplo, como una función polinomial del intervalo de tiempo, con una época como punto de origen temporal (esta es una forma corriente común de usar una época). Alternativamente, la cantidad astronómica variable 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 los siglos XVII y XVIII.

La palabra época se usó a menudo de una manera diferente en la literatura astronómica más antigua, por ejemplo, durante el siglo XVIII, en relación con las tablas astronómicas. En ese momento, era costumbre denotar como "épocas", no la fecha y hora estándar de origen para cantidades astronómicas variables en el tiempo, sino más bien los valores en esa fecha y hora de esas mismas cantidades variables en el tiempo.​ 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).

Uso

La época de las coordenadas más en uso en los actuales atlas celestes y en las Efemérides es el de J2000.0, que se fija como referencia en el 1 de enero de 2000 a las 12:00 TT. El prefijo "J" viene a indicar que es Época juliana. El estándar anterior fue B1950.0, con el prefijo "B" indicando que era Época besseliana.

Las épocas besselianas fueron empleadas antes de 1984 y en la actualidad se emplean en los cálculos astronómicos solo épocas julianas.

• El Catálogo Henry Draper emplea B1900.0
• Los contornos o fronteras de las constelaciones se definieron en 1930 mediante líneas de ascensión recta y declinación para la época B1875.0.

Formatos empleados

Las épocas que hacen referencia a los elementos orbitales se dan por norma general en Tiempo terrestre (TT) y se describe diferentes formatos:

• Fechas en Gregoriano con representación en 24-horas time: 2000 Jan. 1, 12:00 TT
• Fechas en formato gregoriano con una parte fraccionaria del día: 2000 Jan. 1.5 TT
• Día juliano con día representado de forma fraccionaria: JDT 2451545.0
• Empleando los elementos orbitales definidos por el formato de la NASA/NORAD como por ejemplo: 00001.50000000.

Época versus equinoccio

Los datos astronómicos a menudo se especifican no solo en su relación con una época o fecha de referencia, sino también en sus relaciones con otras condiciones de referencia, como los sistemas de coordenadas especificados por "equinoccio", o "equinoccio y ecuador", o "equinoccio y eclíptica". cuando sean necesarios para especificar completamente los datos astronómicos del tipo considerado.

Referencias de fecha para sistemas de coordenadas

Cuando los datos dependen de sus valores en 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 del equinoccio vernal (en movimiento) , que a su vez está determinada por las orientaciones del eje de rotación de la Tierra y la órbita alrededor del Sol. Sus orientaciones varían (aunque lentamente, por ejemplo, debido a la precesión), y es posible una infinidad de tales sistemas de coordenadas. Por lo tanto, los sistemas de coordenadas más utilizados en astronomía necesitan su propia referencia de fecha porque los sistemas de coordenadas de ese tipo están en movimiento, por ejemplo, por la precesión de los equinoccios., hoy en día a menudo se resuelve 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 en sí.

La diferencia entre la referencia a una época sola y una 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 un ecuador/eclíptica, de una fecha determinada, aborda la identificación o los cambios en el sistema de coordenadas en términos de los cuales 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 en la escala de tiempo terrestre el 1 de enero de 2000), que ocurrió aproximadamente 64 segundos antes del mediodía UT1 de la misma fecha (ver ΔT ). Antes de 1984, los sistemas de coordenadas que datan de 1950 o 1900 se usaban comúnmente.

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 marco 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 establecida, están en términos del sistema de coordenadas de la misma fecha que el valores obtenidos en sí mismos, es decir, la fecha del sistema de coordenadas es igual a (época +Δt).

Puede verse que la fecha del sistema de coordenadas no necesita 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 para 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 osculantes para planetas menores, se dan de forma rutinaria con referencia a dos fechas: primero, en relación con 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 dado elementos orbitales que incluyen los siguientes datos:​

Época 2010 Enero 4.0 TT. . . = JDT 2455200,5
M 72.00071. . . . . . . . (2000,0)
n. 0.01076162 ... . . Peri. 354.75938
a 20.3181594. . . . . Node. 119,42656
e. 0.5715321. . . . . Incl .. 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 en particular: M es la anomalía media (grados), n: el 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 marco de referencia del equinoccio y la eclíptica de otra fecha "2000.0", también conocida como J2000, es decir, 1.5 de enero de 2000. (12h del 1 de enero) o JD 2451545.0.​

Épocas y períodos de vigencia

En el conjunto particular de coordenadas ejemplificadas anteriormente, muchos de los elementos se han omitido como 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.

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 osculantes para una época particular solo puede ser (aproximadamente) válido por un tiempo bastante limitado, porque los elementos osculadores como los ejemplificados anteriormente no muestran el efecto de futuras perturbaciones que cambiarán los valores de los elementos.

Sin embargo, el período de validez es una cuestión diferente en principio y no el resultado del uso de una época para expresar los datos. En otros casos, por ejemplo, el caso de una teoría analítica completa del movimiento de algún cuerpo astronómico, todos los elementos se darán normalmente en forma de polinomios en un intervalo de tiempo desde la época, y también irán acompañados de términos trigonométricos de perturbaciones periódicas especificadas adecuadamente. En ese caso, su período de validez puede extenderse a lo largo de varios siglos o incluso milenios a ambos lados de la época declarada.

Algunos datos y algunas épocas tienen un largo período de uso por otras razones. Por ejemplo, los límites de las constelaciones de la UAI se especifican en relación con un equinoccio desde 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 estaban en 1875. Para averiguar 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 usar hoy en día, aunque la mayoría de las predicciones de cometas hechas originalmente para 1875 (época = 1875) ya no serían útiles en la actualidad, debido a la falta de información sobre su dependencia del tiempo y sus perturbaciones.

Cambio del equinoccio y la época estándar

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 otra fecha, se producirán errores en los resultados. La magnitud de esos errores aumenta con la diferencia de tiempo 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 de tiempo es pequeña, entonces pueden ser suficientes correcciones relativamente sencillas y pequeñas para la precesión. Si la diferencia de tiempo aumenta, se deben aplicar correcciones más completas y precisas. Por esta razón, la posición de una estrella leída de un atlas o catálogo de estrellas basado en un equinoccio y un ecuador suficientemente antiguos no puede usarse 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 a distancias notables después de unas pocas decenas de años. Por lo tanto, algunas posiciones estelares leídas de un atlas o catálogo de estrellas para una época lo suficientemente antigua también requieren correcciones de movimiento adecuadas, para una precisión razonable.

Debido a la precesión y al movimiento adecuado, 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 referidos a una época y equinoccio / ecuador más nuevos, que seguir aplicando correcciones a los datos más antiguos.

Especificar una época o un equinoccio

Las épocas y los equinoccios son momentos en el tiempo, por lo que pueden especificarse del mismo modo que los momentos que indican cosas distintas de épocas y equinoccios. Las siguientes formas estándar de especificar épocas y equinoccios parecen ser las más populares:

• Día juliano, por ejemplo, JD 2433282.4235 para enero 0.9235, 1950 TT
• Años besselianos (véase más adelante), por ejemplo, 1950.0 o B1950.0 para 0.9235 de enero de 1950 TT
• Años julianos, p. ej., J2000.0 para 1,5 de enero de 2000 TT

Los tres se expresan en TT = Tiempo Terrestre.

Los años besselianos, utilizados sobre todo para las posiciones de las estrellas, pueden encontrarse en catálogos antiguos, pero ahora están quedando obsoletos. El resumen del catálogo Hipparcos,​ 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, 2,5625 de abril de 1991 TT).

Años besselianos

Un año besseliano recibe su nombre del matemático y astrónomo alemán Friedrich Bessel (1784-1846).​ Define el comienzo de un año besseliano como el momento en el que la longitud media del Sol, incluyendo 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 correspondiente año gregoriano. La definición dependía de una teoría particular de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, la de Newcomb (1895), que ahora está obsoleta; por esa razón, entre otras, el uso de los años besselianos también ha quedado o está quedando obsoleto.

Años julianos y J2000

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 es de uso general para la datación. Pero, las épocas convencionales estándar que no son épocas besselianas se han designado a menudo hoy en día con un prefijo "J", y la fecha del calendario a la que se refieren es ampliamente conocida, aunque no siempre la misma fecha del año: así, "J2000" se refiere al instante de las 12 del 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.​ También es habitual ahora especificar en qué escala de tiempo se expresa la hora del día en esa designación de época, por ejemplo, a menudo Hora Terrestre.

Además, una época opcionalmente prefijada 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 pasado a significar una fecha que es un intervalo de x años julianos de 365,25 días de distancia. años julianos de 365,25 días de distancia de la época J2000 = JD 2451545.0 (TT), que sigue correspondiendo (a pesar del uso del prefijo "J" o de la palabra "juliano") a la fecha del calendario gregoriano del 1 de enero de 2000, a las 12h TT (unos 64 segundos antes del mediodía UTC del mismo día del calendario).​ (véase también Año juliano (astronomía).) Al igual que la época besseliana, una época juliana arbitraria se relaciona por tanto con la fecha juliana mediante

J = 2000 + (Fecha juliana − 2451545.0) ÷ 365.25

La IAU decidió en su Asamblea General de 1976​ que el nuevo equinoccio estándar de J2000.0 debía utilizarse a partir de 1984. Antes de eso, el equinoccio de B1950.0 parece haber sido el estándar.

Diferentes astrónomos o grupos de astrónomos solían definir individualmente, pero hoy en día las épocas estándar se definen generalmente por acuerdo internacional a través de la IAU, por lo que los astrónomos de todo el mundo pueden colaborar más eficazmente. Resulta ineficaz y propenso a errores que los datos u observaciones de un grupo tengan que traducirse de forma no estándar para que otros grupos puedan comparar los datos con información de otras fuentes. Un ejemplo de cómo funciona esto: si alguien mide hoy la posición de una estrella, luego utiliza una transformación estándar para obtener la posición expresada en términos del marco de referencia estándar de J2000, y a menudo es entonces esta posición J2000 la que se comparte con los demás.

Por otra parte, también ha habido una tradición astronómica de conservar las observaciones tal y como se hicieron, para que otros puedan corregir posteriormente las reducciones a la norma si resulta conveniente, como ha ocurrido a veces.

La época estándar utilizada actualmente "J2000" se define por acuerdo internacional como equivalente a:

1. La fecha gregoriana 1 de enero de 2000, a las 12:00 TT (Hora Terrestre).
2. La fecha juliana 2451545.0 TT (Hora Terrestre).​
3. 1 de enero de 2000, 11:59:27.816 TAI (Tiempo Atómico Internacional).​}
4. 1 de enero de 2000, 11:58:55.816 UTC (Tiempo Universal Coordinado).​

Véase también

• Época
• Época (informática)

Bibliografía

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