Epoha (astronomija)

U astronomiji, epoha je trenutak u vremenu koji se koristi kao referentna tačka za neku astronomsku količinu koja se menja u vremenu, kao što su nebeske koordinate ili eliptični orbitalni elementi nebeskog tela, jer su podložni perturbacijama i vremenom se menjaju. Ove astronomske količine koje se menjaju u vremenu mogu obuhvatati, na primer, srednju geografsku dužinu ili srednju anomaliju tela, čvor njegove orbite u odnosu na referentnu ravan, pravac apogeja ili afela njegove orbite ili veličinu velike poluose njegove orbite.

Glavna upotreba određenih astronomskih količina je izračunavanje drugih relevantnih parametara kretanja, kako bi se predvideli budući položaji i brzine tela. Primenjeni alati disciplina nebeske mehanike ili njenog potpolja, orbitalne mehanike (za predviđanje orbitalnih putanji i položaja za tela u pokretu pod gravitacionim efektima drugih tela) mogu se koristiti za stvaranje efemerida, tabele vrednosti koja daje položaje i brzine astronomskih objekata na nebu u datom vremenu ili vremenima.

Astronomske količine mogu se navoditi na bilo koji od više načina, na primer, kao polinomna funkcija vremenskog intervala, sa epohom kao vremenskom tačkom porekla (ovo je trenutni uobičajeni način korišćenja epohe). Alternativno, astronomska količina koja se menja u vremenu može se izraziti kao konstanta, jednaka meri koju je imala u epohi, ostavljajući njeno menjanje tokom vremena da bude navedeno na neki drugi način — na primer, tabelom, kao što je bilo uobičajeno za vreme 17. i 18. veka.

Reč epoha je često korišćena na drugačiji način u starijoj astronomskoj literaturi, npr. tokom 18. veka, u vezi sa astronomskim tabelama. U to vreme, nije označavala standardni datum i vreme nastanka za astronomske količine koje se menjaju u vremenu, već vrednosti tih samih količina na određeni datum i vreme. U skladu sa tom alternativnom istorijskom upotrebom, izraz poput „ispravljanje epoha” odnosio bi se na prilagođavanje vrednosti tabeliranih astronomskih količina koje se primenjuje na ustaljeni standardni datum i referentno vreme (a ne, kao što se može očekivati od trenutne upotrebe, promene od jednog datuma i referentnog vremena na drugi datum i vreme).

Epohe koje su se do danas koristile su: B1900, B1950 i J2000, pri čemu „B” označava Beselovu godinu, a „J^” Julijansku.

Određivanje epohe ili ravnodnevice

Epohe i ravnodnevice su momenti u vremenu, te se mogu specificirati na isti način kao i trenuci koji ukazuju na stvari koje nisu epohe i ravnodnevice. Smatra se da su sledeći standardni načini određivanja epoha i ravnodnevica najpopularniji:

• Julijanski dani, npr. JD 2433282,4235 za januar 0,9235, 1950 TT
• Beselove godine (vidi dole), npr. 1950.0 ili B1950.0 za januar 0.9235, 1950. TT
• Julijanske godine, npr. J2000.0 za 1.5 januar 2000. TT

Sva tri su izražena u TT = zemaljsko vreme.

Beselove godine, koje se uglavnom koriste za pozicije zvezda, mogu se sresti u starijim katalozima, ali sada postaju zastarele. Rezime kataloga Hiparkosa, na primer, definiše „katalošku epohu“ kao „J1991.25“ (8,75 julijanskih godina pre 1.5 januara 2000. TT, npr. aprila 2.5625, 1991 TT).

Beselove godine

Beselova godina je nazvana po nemačkom matematičaru i astronomu Fridrihu Beselu (1784–1846). Meeus 1991, str. 125 definiše početak beselove godine kao trenutak u kome je srednja geografska dužina Sunca, uključujući efekat aberacije i merena od srednje ravnodnevice datuma, tačno 280 stepeni. Ovaj trenutak pada blizu početka odgovarajuće Gregorijanske godine. Definicija je zavisila od određene teorije orbite Zemlje oko Sunca, koju je formulisao Njukomb (1895), a koja je sada zastarela; iz tog razloga je između ostalih i upotreba beselovskih godina postala ili postaje zastarela.

Lieske 1979, str. 282 navodi da se od julijanskog datuma može izračunati „beselijanska epoha“ prema

B = 1900,0 + (julijanski datum − 2415020,31352) / 365,242198781

Liskeova definicija nije potpuno u skladu sa ranijom definicijom u smislu srednje geografske dužine Sunca. Kada se koriste Beselove godine, potrebno je navesti koja se definicija koristi.

Da bi se napravila razlika između kalendarskih i beselovskih godina, postalo je uobičajeno da se Beselovim godinama dodaje ".0". Od prelaska na julijanske godine sredinom 1980-ih, postalo je uobičajeno da se beselijskim godinama daje prefiks „B“. Dakle, „1950“ je kalendarska 1950. godina, a „1950.0“ = „B1950.0“ je početak Beselove 1950. godine.

• Granice IAU sazvežđa definisane su u ekvatorijalnom koordinatnom sistemu u odnosu na ravnodnevicu B1875.0.
• Katalog Henrija Drejpera koristi ravnodnevicu B1900.0.
• Klasični zvezdani atlas Tabulae Caelestes koristio je B1925.0 kao svoju ravnodnevnicu.

Prema Mijasu, a takođe i prema gore datoj formuli,

• B1900.0 = JDE 2415020,3135 = 1900 januar 0,8135 TT
• B1950.0 = JDE 2433282,4235 = 1950 januar 0,9235 TT

Julijanske godine i J2000

Julijanska godina je interval dužine srednje godine u julijanskom kalendaru, odnosno 365,25 dana. Ova mera intervala sama po sebi ne definiše nijednu epohu: gregorijanski kalendar je u opštoj upotrebi za datiranje. Ali, standardne konvencionalne epohe koje nisu Beselove epohe danas se često označavaju prefiksom „J“, a kalendarski datum na koji se odnose je opšte poznat, iako nije uvek isti datum u godini: tako se „J2000“ odnosi na trenutak od 12 podne (podne) 1. januara 2000, a J1900 se odnosi na trenutak od 12 podne 0. januara 1900, što je jednako 31. decembru 1899. godine. Takođe je sada uobičajeno da se precizira na kojoj vremenskoj skali se izražava doba dana u toj epohi-oznaci, npr. često zemaljsko vreme.

Pored toga, epoha sa opcionim prefiksom „J“ i označena kao godina sa decimalama (2000 + x), gde je x pozitivno ili negativno i navodi se na 1 ili 2 decimale, počela je da znači datum koji je interval od x julijanskih godina od 365,25 dana udaljen od epohe J2000 = JD 2451545.0 (TT), i dalje odgovara (uprkos korišćenju prefiksa „J“ ili reči „julijanski“) datumu po gregorijanskom kalendaru 1. januara 2000, u 12h TT (oko 64 sekunde pre podne UTC istog kalendarskog dana). (Pogledajte takođe julijansku godinu.) Kao i beselijanska epoha, proizvoljna julijanska epoha je stoga povezana sa julijanskim datumom po:

J = 2000 + (Julian date − 2451545.0) ÷ 365.25

IAU je na svojoj Generalnoj skupštini 1976. godine odlučila da se nova standardna ravnodnevnica od J2000.0 treba koristiti počevši od 1984. Pre toga, smatra se da je ravnodnevnica od B1950.0 bila standard.

Nekada su ih različiti astronomi ili grupe astronoma definisali pojedinačno, ali danas su standardne epohe generalno definisane međunarodnim sporazumom preko IAU, tako da astronomi širom sveta mogu efikasnije da sarađuju. Neefikasno je i podložno greškama ako se podaci ili zapažanja jedne grupe moraju prevesti na nestandardne načine kako bi druge grupe mogle da uporede podatke sa informacijama iz drugih izvora. Primer kako ovo funkcioniše: ako neko danas meri poziciju zvezde, onda koristi standardnu transformaciju da bi dobio poziciju izraženu u smislu standardnog referentnog okvira J2000, a često je ta pozicija J2000 koja se deli sa drugima.

S druge strane, takođe je postojala astronomska tradicija zadržavanja zapažanja samo u obliku u kojem su napravljena, tako da drugi mogu kasnije da isprave redukcije na standard ako se to pokaže poželjnim, kao što se ponekad dešavalo.

Standardna epoha „J2000“ koja se trenutno koristi je definisana međunarodnim sporazumom kao ekvivalentna sa:

1. Gregorijanski datum 1. januar 2000. u 12:00 TT (po zemaljskom vremenu).
2. Julijanski datum 2451545.0 TT (zemaljsko vreme).
3. 1. januar 2000, 11:59:27.816 TAI (Međunarodno atomsko vreme).
4. 1. januar 2000, 11:58:55.816 UTC (Univerzalno koordinisano vreme).

Epoha dana

U kraćim vremenskim okvirima, postoji niz praksi za definisanje kada svaki dan počinje. U svakodnevnoj upotrebi građanski dan se računa po ponoćnoj epohi, odnosno građanski dan počinje u ponoć. U starijoj astronomskoj upotrebi bilo je uobičajeno, do 1. januara 1925. godine, da se računa po podnevnoj epohi, 12 sati nakon početka građanskog dana iste denominacije, tako da je dan počinjao kada je srednje sunce prešlo meridijan u podne. Ovo se još uvek odražava u definiciji J2000, koja je počela u podne, zemaljsko vreme.

U tradicionalnim kulturama iu antici korišćene su druge epohe. U starom Egiptu, dani su se računali od izlaska do izlaska sunca, nakon jutarnje epohe. Ovo može biti povezano sa činjenicom da su Egipćani svoju godinu regulisali helijakalnim izlaskom zvezde Sirijus, fenomenom koji se dešava ujutru neposredno pre zore.

U nekim kulturama koje prate lunarni ili lunisolarni kalendar, u kojima je početak meseca određen pojavom mladog meseca uveče, početak dana se računao od zalaska do zalaska sunca, nakon večernje epohe, npr. jevrejskom i islamskom kalendaru i u srednjovekovnoj zapadnoj Evropi u računanju datuma verskih praznika, dok se u drugima pratila jutarnja epoha, npr. hinduistički i budistički kalendar.

Literatura

• Standish, E. M., Jr. (novembar 1982). „Conversion of positions and proper motions from B1950.0 to the IAU system at J2000.0”. Astronomy and Astrophysics. 115 (1): 20—22. Bibcode:1982A&A...115...20S.  (jezik: engleski)
• Aoki, S.; Soma, M.; Kinoshita, H.; Inoue, K. (decembar 1983). „Conversion matrix of epoch B 1950.0 FK 4-based positions of stars to epoch J 2000.0 positions in accordance with the new IAU resolutions”. Astronomy and Astrophysics. 128 (3): 263—267. Bibcode:1983A&A...128..263A. ISSN 0004-6361. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Lieske, J.H. (1979). „Precession Matrix Based on IAU (1976) System of Astronomical Constants”. Astronomy & Astrophysics. 73 (3): 282—284. Bibcode:1979A&A....73..282L. 
• Meeus, Jean (1991). Astronomical Algorithms. Willmann-Bell. ISBN 978-0-943396-35-4. 
• Neugebauer, O. (2004). A History of Ancient Mathematical Astronomy. Springer. ISBN 978-3-540-06995-9. 
• Seidelmann, P. Kenneth, ur. (2006). Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac. Sausalito, CA: University Science Books. ISBN 978-1-891389-45-0. 
• Simon, J. L.; Bretagnon, P.; Chapront, J.; Chapront-Touze, M.; Francou, G.; Laskar, J (1994). „Numerical expressions for precession formulae and mean elements for the Moon and the planets.”. Astronomy and Astrophysics. 282: 663—683. Bibcode:1994A&A...282..663S. 
• Soop, E.M. (1994). Handbook of Geostationary Orbits. Springer. ISBN 978-0-7923-3054-7. 
• Wilson, H. C. (1925). „Change of astronomical time”. Popular Astronomy. 33: 1—2. Bibcode:1925PA.....33....1W. 
• Walter, Hans G. (2000). Astrometry of fundamental catalogues: the evolution from optical to radio reference frames. New York: Springer. ISBN 3-540-67436-5. 
• Kanas, Nick (2007). Star maps: history, artistry, and cartography. Springer. str. 109. ISBN 978-0-387-71668-8. 
• „Great Inequalities of Jupiter and Saturn”. Bibcode:1895AJ.....15..113L. 
• Lankford, John (1997). „Astrometry”. History of astronomy: an encyclopedia. Taylor & Francis. str. 49. ISBN 0-8153-0322-X. 
• Kovalevsky, Jean; Seidelmann, P. Kenneth (2004). Fundamentals of Astrometry. Cambridge University Press. str. 2–3. ISBN 0-521-64216-7. 
• Tekeli, Sevim (1997). „Taqi al-Din”. Encyclopaedia of the History of Science, Technology, and Medicine in Non-Western Cultures. Kluwer Academic Publishers. ISBN 0-7923-4066-3. 
• Staff (27. 2. 2019). „The Hipparcos Space Astrometry Mission”. European Space Agency. Pristupljeno 2007-12-06. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Jatan Mehta (2019). „From Hipparchus to Gaia”. thewire.in. Pristupljeno 27. 1. 2020. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Carme Jordi (2019). „Gaia : the first 3D map of the milky way”. pourlascience.fr. Pristupljeno 27. 1. 2020. CS1 održavanje: Format datuma (veza)
• Kovalevsky, Jean (1995). Modern Astrometry. Berlin; New York: Springer. ISBN 3-540-42380-X. 

Spoljašnje veze

• What is Terrestrial Time? Архивирано на сајту Wayback Machine (6. август 2006) — U.S. Naval Observatory (jezik: engleski)
• International Celestial Reference System, or ICRS Архивирано на сајту Wayback Machine (5. август 2006) — U.S. Naval Observatory (jezik: engleski)
• IERS Conventions 2003 (defines ICRS and other related standards)Архивирано на сајту Wayback Machine (19. април 2014) (jezik: engleski)