Войти
В астрономии, эпоха - это момент времени, используемый в качестве точки отсчета для некоторой изменяющейся во времени астрономической величины, такой как небесные координаты или эллиптические элементы орбиты объекта небесное тело, потому что оно подвержено возмущениям и меняется со временем. Эти изменяющиеся во времени астрономические величины могут включать, например, среднюю долготу или среднюю аномалию тела, узел его орбиты относительно плоскости отсчета, направление апогея или афелия его орбиты, или размер большой оси его орбиты.
В основном астрономические величины, указанные таким образом, используются для расчета других релевантных параметров движения с целью прогнозирования будущих положений и скоростей. Прикладные инструменты дисциплин небесной механики или ее подполя орбитальной механики (для предсказания орбитальных траекторий и положений тел, движущихся под действием гравитационного воздействия других тел) могут быть использованы для генерации эфемериды, таблица значений, показывающая положение и скорости астрономических объектов в небе в заданное время или моменты времени.
Астрономические величины могут быть указаны любым из нескольких способов, например, как полиномиальная функция временного интервала, с эпохой в качестве временной точки происхождения (это обычная текущий способ использования эпохи). В качестве альтернативы, изменяющаяся во времени астрономическая величина может быть выражена как константа, равная измерению, которое она имела в эпоху, оставляя ее изменение во времени, чтобы быть определенным каким-либо другим способом - например, таблицей, как это было принято в течение 17-18 вв.
Слово «эпоха» часто использовалось по-другому в более древней астрономической литературе, например в 18 веке в связи с астрономическими таблицами. В то время «эпохами» было принято обозначать не стандартные дату и время происхождения для изменяющихся во времени астрономических величин, а, скорее, значения в эту дату и время самих этих изменяющихся во времени величин. В соответствии с этим альтернативным историческим использованием выражение, такое как `` исправление эпох '', будет относиться к корректировке, обычно небольшой величиной, значений табулированных астрономических величин, применимых к фиксированной стандартной дате и времени отсчета (а не, как и следовало ожидать от текущего использования, к изменению с одной даты и времени ссылки на другую дату и время).
Астрономические данные часто указываются не только в их отношении к эпохе или дате отсчета, но также и в их отношении к другим условиям отсчета, таким как системы координат, указанные в «равноденствие » или «равноденствие и <32.>экватор ", или" равноденствие и эклиптика "- когда они необходимы для полного уточнения астрономических данных рассматриваемого типа.
Когда данные зависят по своим значениям от конкретной системы координат, дату этой системы координат необходимо указать прямо или косвенно.
Системы небесных координат, наиболее часто используемые в астрономии, - это экваториальные координаты и эклиптические координаты. Они определяются относительно положения (движущегося) весеннего равноденствия, которое само определяется ориентацией оси вращения Земли и орбиты вокруг Солнца. Их ориентация меняется (хотя и медленно, например, из-за прецессии ), и существует бесконечность таких систем координат. Таким образом, системы координат, наиболее используемые в астрономии, нуждаются в собственной привязке к дате, потому что системы координат этого типа сами находятся в движении, например посредством прецессии равноденствий, в настоящее время часто разделяемой на компоненты прецессии, отдельные прецессии экватора и эклиптики.
Эпоха системы координат не обязательно должна быть одинаковой и часто на практике не совпадает с эпохой самих данных.
Разница между ссылкой только на эпоху и ссылкой на определенное равноденствие с экватором или эклиптикой, таким образом, заключается в том, что ссылка на эпоху способствует определению даты значений сами астрономические переменные; в то время как ссылка на равноденствие вместе с экватором / эклиптикой определенной даты относится к идентификации или изменению системы координат, в терминах которой выражены эти астрономические переменные. (Иногда слово «равноденствие» может использоваться отдельно, например, когда это очевидно из контекста для пользователей данных, в которых выражены рассматриваемые астрономические переменные, в экваториальной или эклиптической форме.)
равноденствие с экватором / эклиптикой заданной даты определяет, какая система координат используется. Большинство используемых сегодня стандартных координат относятся к 2000 TT (то есть к 12 часам по шкале Земного времени 1 января 2000 г.), который произошел примерно на 64 секунды раньше полудня UT1. в тот же день (см. ΔT ). Примерно до 1984 года обычно использовались системы координат, датированные 1950 или 1900 годом.
Существует особое значение выражения «равноденствие (и эклиптика / экватор) даты ». Когда координаты выражаются как полиномы по времени относительно системы отсчета, определенной таким образом, это означает, что значения, полученные для координат в отношении любого интервала t после указанной эпохи, выражаются в системе координат той же даты, что и сами полученные значения, т.е. дата в системе координат равна (эпоха + t).
Видно, что дата в системе координат не обязательно должна совпадать с датой эпоха самих астрономических величин. Но в этом случае (кроме случая «равноденствия даты», описанного выше), с данными будут связаны две даты: одна дата - это эпоха для зависимых от времени выражений, дающих значения, а другая дата - это дата для система координат, в которой выражены значения.
Например, элементы орбиты, особенно соприкасающиеся элементы для малых планет, обычно указываются со ссылкой на две даты: во-первых, относительно недавней эпохи для всех элементы: но некоторые данные зависят от выбранной системы координат, и тогда обычно указывается система координат стандартной эпохи, которая часто не совпадает с эпохой данных. Пример выглядит следующим образом: Для малой планеты (5145) Pholus были указаны элементы орбиты, включая следующие данные:
Эпоха 2010, январь, 4.0 TT... = JDT 2455200.5. M 72.00071........ (2000.0). п. 0,01076162..... Пери. 354.75938. а 20.3181594..... Узел. 119.42656. e. 0,5715321..... Включая.. 24.66109
, где эпоха выражена в земном времени с эквивалентной юлианской датой. Четыре элемента не зависят от какой-либо конкретной системы координат: M - средняя аномалия (градусы), n: среднесуточное движение (град / день), a: размер большой полуоси (AU), e: эксцентриситет (безразмерный). Но аргумент перигелия, долгота восходящего узла и наклон зависят от координат и указываются относительно системы отсчета равноденствия и эклиптики другой даты «2000.0», иначе известной как J2000., т.е. 1.5 января 2000 г. (12 часов 1 января) или JD 2451545.0.
В конкретном наборе координат, приведенном в примере выше, большая часть элементы опущены как неизвестные или неопределенные; например, элемент n позволяет приблизительно вычислить временную зависимость элемента M, но другие элементы и сам n рассматриваются как постоянные, что представляет собой временное приближение (см. Оскулирующие элементы ).
Таким образом, конкретная система координат (равноденствие и экватор / эклиптика определенной даты, например, J2000.0) может использоваться вечно, но набор соприкасающихся элементов для конкретной эпохи может быть только (приблизительно) действительным. в течение довольно ограниченного времени, потому что соприкасающиеся элементы, такие как приведенные выше примеры, не проявляют эффекта будущих возмущений, которые изменят значения элементов.
Тем не менее, срок действия - это принципиально другой вопрос, а не результат использования эпохи для выражения данных. В других случаях, например, В случае полной аналитической теории движения некоторого астрономического тела все элементы обычно будут даны в виде многочленов в интервале времени от эпохи, и они также будут сопровождаться тригонометрическими терминами периодических возмущения указаны соответствующим образом. В этом случае срок их действия может составлять несколько столетий или даже тысячелетий по обе стороны от указанной эпохи.
Некоторые данные и некоторые эпохи имеют длительный период использования по другим причинам. Например, границы созвездий IAU указаны относительно равноденствия в начале 1875 года. Это вопрос соглашения, но соглашение определяется в терминах экватора и эклиптики, какими они были в 1875 году. Чтобы узнать, в каком созвездии находится конкретная комета сегодня, текущее положение этой кометы должно быть выражено в системе координат 1875 года (равноденствие / экватор 1875 года). Таким образом, эту систему координат можно использовать и сегодня, хотя большинство предсказаний комет, сделанных первоначально для 1875 г. (эпоха = 1875 г.), больше не будут полезны из-за отсутствия информации об их временной зависимости и возмущениях.
Для расчета видимости небесного объекта для наблюдателя в определенное время и в определенном месте на Земле, координаты объекта необходимы относительно координаты система текущей даты. Если используются координаты относительно другой даты, это приведет к ошибкам в результатах. Величина этих ошибок увеличивается с разницей во времени между датой и временем наблюдения и датой используемой системы координат из-за прецессии равноденствий. Если разница во времени мала, то достаточно простых и небольших поправок на прецессию. Если разница во времени становится большой, необходимо применять более полные и точные поправки. По этой причине положение звезды, считанное из звездного атласа или каталога на основе достаточно старых точек равноденствия и экватора, не может использоваться без поправок, если требуется разумная точность.
Кроме того, звезды движутся относительно друг друга в пространстве. Кажущееся движение по небу относительно других звезд называется собственным движением. Большинство звезд имеют очень маленькие собственные движения, но некоторые из них обладают собственными движениями, которые накапливаются на заметных расстояниях через несколько десятков лет. Таким образом, некоторые положения звезд, считываемые из звездного атласа или каталога для достаточно старой эпохи, также требуют правильной коррекции движения для разумной точности.
Из-за прецессии и собственного движения данные о звездах становятся менее полезными, поскольку возраст наблюдений и их эпоха, а также равноденствие и экватор, к которым они относятся, стареют. Через некоторое время легче или лучше переключиться на более новые данные, обычно относящиеся к более новой эпохе и равноденствию / экватору, чем продолжать вносить поправки в более старые данные.
Эпохи и равноденствия - это моменты времени, поэтому их можно указывать так же, как моменты, указывающие на вещи, отличные от эпох и равноденствий. Следующие стандартные способы определения эпох и равноденствий кажутся наиболее популярными:
Все три из них выражены в TT = земном времени.
бесселевских годах, используемых в основном для звездные позиции можно встретить в старых каталогах, но сейчас они устаревают. Краткое содержание каталога Hipparcos, например, определяет "эпоху каталога" как J1991.25 (8,75 юлианских лет до 1,5 января 2000 г., TT, например, 2,5625 апреля 1991 г.).
Бесселианские годы названы в честь немецкого математика и астронома Фридриха Бесселя (1784–1846). Миус определяет начало бесселевского года как момент, когда средняя долгота Солнца, включая эффект аберрации и измеренная от среднего равноденствия даты, точно 280 градусов. Этот момент приходится на начало соответствующего года по григорианскому календарю. Определение зависело от конкретной теории орбиты Земли вокруг Солнца, теории Ньюкома (1895 г.), которая сейчас устарела; по этой причине, среди прочего, использование бесселевских лет также стало или становится устаревшим.
Лиеске говорит, что «бесселианская эпоха» может быть рассчитана по юлианской дате согласно
Определение Лиске не совсем соответствует более раннему определение в терминах средней долготы Солнца. При использовании бесселевских лет укажите, какое определение используется.
Чтобы различать календарные годы и бесселевские годы, к бесселевским годам стало принято добавлять «0,0». После перехода к юлианским годам в середине 1980-х годов стало принято ставить букву «B» перед бесселевскими годами. Итак, «1950» - это 1950 календарный год, а «1950.0» = «B1950.0» - начало бесселевского 1950 года.
Согласно Миусу, а также согласно приведенной выше формуле
Юлианский год - это интервал продолжительностью среднего года в юлианском календаре, т.е. 365,25 дня. Эта интервальная мера сама по себе не определяет эпоху: григорианский календарь обычно используется для датирования. Но стандартные условные эпохи, которые не являются бесселевскими эпохами, в наши дни часто обозначаются префиксом «J», и календарная дата, к которой они относятся, широко известна, хотя и не всегда одна и та же дата в году: таким образом, «J2000» относится к момент 12 часов дня (полдень) 1 января 2000 г., а J1900 относится к моменту 12 часов дня 0 января 1900 года, равному 31 декабря 1899 года. в какой шкале времени время суток выражается в обозначении этой эпохи, например часто Земное время.
Кроме того, эпоха, необязательно с префиксом "J" и обозначенная как год с десятичными знаками (2000 + x), где xлибо положительно или отрицательное значение и заключено в 1 или 2 десятичных знака, стало означать дату, которая находится в интервале xюлианских лет в 365,25 дней от эпохи J2000 = JD 2451545.0 (TT), все еще соответствующей ( несмотря на использование префикса «J» или слова «юлианский») к дате по григорианскому календарю 1 января 2000 года в 12 часов TT (примерно за 64 секунды до полудня по Гринвичу того же календарного дня). (См. Также юлианский год (астрономия).) Как и бесселианская эпоха, произвольная юлианская эпоха связана с юлианской датой
На своей Генеральной Ассамблее в 1976 году МАС решил, что новый стандарт равноденствия J2000.0 должен использоваться начиная с 1984 года. До этого равноденствие B1950.0, кажется, было стандартом.
Различные астрономы или группы астрономов, которые раньше определяли индивидуально, но сегодня стандартные эпохи обычно определяются международным соглашением через IAU, поэтому астрономы во всем мире могут сотрудничать более эффективно. Неэффективно и подвержено ошибкам, если данные или наблюдения одной группы нужно переводить нестандартными способами, чтобы другие группы могли сравнивать данные с информацией из других источников. Пример того, как это работает: если сегодня кто-то измеряет положение звезды, они затем используют стандартное преобразование для получения положения, выраженного в терминах стандартной системы отсчета J2000, и часто тогда это положение J2000 совместно используется с другие.
С другой стороны, также существовала астрономическая традиция сохранять наблюдения именно в той форме, в которой они были сделаны, чтобы другие могли позже скорректировать приведенные к стандарту сокращения, если это окажется желательным, как это иногда происходило..
Используемая в настоящее время стандартная эпоха "J2000" определена международным соглашением как эквивалент:
В более коротких временных масштабах существует множество методов определения начала каждого дня. При обычном использовании гражданский день отсчитывается по эпохе полуночи, то есть гражданский день начинается в полночь. Но в более древнем астрономическом обиходе до 1 января 1925 года обычно считалось эпоха полдня, через 12 часов после начала гражданского дня того же наименования, так что день начался, когда среднее солнце пересекло меридиан в полдень. Это все еще отражается в определение J2000, которое началось в полдень по земному времени.
В традиционной использовались национальные культуры и в древности другие эпохи. В Древнем Египте дни отсчитывались от восхода до восхода солнца, следующие за утренней эпохой. Это может быть связано с тем фактом, что египтяне регулировали свой год с помощью гелиакического восхода звезды Сириус, явления, которое происходит утром незадолго до рассвета.
В некоторых культурах, следующих по лунному или лунно-солнечному календарю, в котором начало месяца определяется появлением новолуния вечером, начало дня считалось от заката до заката, после вечерней эпохи, например в еврейских и исламских календарях и в средневековой Западной Европе при подсчете дат религиозных праздников, в то время как в других использовалась утренняя эпоха, например индуистские и буддийские календари.
