Epoque (astronomie) - Epoch (astronomy)

En astronomie , une époque ou une époque de référence est un moment dans le temps utilisé comme point de référence pour une quantité astronomique variant dans le temps. Il est utile pour les coordonnées célestes ou les éléments orbitaux d'un corps céleste , car ils sont sujets à des perturbations et varient dans le temps. Ces grandeurs astronomiques variables dans le temps peuvent inclure, par exemple, la longitude moyenne ou l' anomalie moyenne d'un corps, le nœud de son orbite par rapport à un plan de référence , la direction de l' apogée ou de l' aphélie de son orbite, ou la taille du grand axe de son orbite.

L'utilisation principale des quantités astronomiques spécifiées de cette manière est de calculer d'autres paramètres de mouvement pertinents, afin de prédire les positions et les vitesses futures. Les outils appliqués des disciplines de la mécanique céleste ou de son sous-domaine la mécanique orbitale (pour prédire les trajectoires et positions orbitales des corps en mouvement sous les effets gravitationnels d'autres corps) peuvent être utilisés pour générer une éphéméride , un tableau de valeurs donnant les positions et vitesses d'objets astronomiques dans le ciel à un ou plusieurs instants donnés.

Les quantités astronomiques peuvent être spécifiées de plusieurs manières, par exemple, en tant que fonction polynomiale de l'intervalle de temps, avec une époque comme point d'origine temporel (c'est une manière courante d'utiliser une époque). Alternativement, la quantité astronomique variant dans le temps peut être exprimée comme une constante, égale à la mesure qu'elle avait à l'époque, laissant sa variation dans le temps à spécifier d'une autre manière - par exemple, par une table, comme c'était courant pendant les XVIIe et XVIIIe siècles.

Le mot époque était souvent utilisé d'une manière différente dans la littérature astronomique plus ancienne, par exemple au cours du 18ème siècle, en relation avec les tables astronomiques. À cette époque, il était d'usage de désigner par « époques », non la date et l'heure d'origine standard des quantités astronomiques variables dans le temps, mais plutôt les valeurs à cette date et à cette heure de ces quantités variables dans le temps elles-mêmes . Conformément à cet autre usage historique, une expression telle que « corriger les époques » ferait référence à l'ajustement, généralement d'une petite quantité, des valeurs des quantités astronomiques tabulées applicables à une date et une heure de référence fixes (et non , comme on peut s'y attendre de l'usage actuel, à un changement d'une date et d'une heure de référence à une date et une heure différentes).

Époque contre équinoxe

Les données astronomiques sont souvent spécifiées non seulement dans leur relation à une époque ou à une date de référence, mais aussi dans leurs relations avec d'autres conditions de référence, telles que les systèmes de coordonnées spécifiés par « équinoxe », ou « équinoxe et équateur », ou « équinoxe et écliptique " - lorsque celles-ci sont nécessaires pour spécifier complètement les données astronomiques du type considéré.

Références de date pour les systèmes de coordonnées

Lorsque les données dépendent pour leurs valeurs d'un système de coordonnées particulier, la date de ce système de coordonnées doit être spécifiée directement ou indirectement.

Les systèmes de coordonnées célestes les plus couramment utilisés en astronomie sont les coordonnées équatoriales et les coordonnées écliptiques . Celles-ci sont définies par rapport à la position (mobile) de l' équinoxe de printemps , elle-même déterminée par les orientations de l' axe de rotation de la Terre et de l'orbite autour du Soleil . Leurs orientations varient (bien que lentement, par exemple en raison de la précession ), et il existe une infinité de tels systèmes de coordonnées possibles. Ainsi, les systèmes de coordonnées les plus utilisés en astronomie ont besoin de leur propre référence de date car les systèmes de coordonnées de ce type sont eux-mêmes en mouvement, par exemple par la précession des équinoxes , de nos jours souvent résolus en composantes précessionnelles, précessions séparées de l'équateur et de l'écliptique .

L'époque du système de coordonnées n'a pas besoin d'être la même, et souvent en pratique, n'est pas la même que l'époque des données elles-mêmes.

La différence entre la référence à une époque seule, et une référence à un certain équinoxe avec l'équateur ou l'écliptique, est donc que la référence à l'époque contribue à préciser la date des valeurs des variables astronomiques elles-mêmes ; tandis que la référence à un équinoxe avec l'équateur/l'écliptique, d'une certaine date, concerne l'identification ou les changements du système de coordonnées en fonction duquel ces variables astronomiques sont exprimées. (Parfois, le mot « équinoxe » peut être utilisé seul, par exemple lorsqu'il ressort du contexte pour les utilisateurs des données sous quelle forme les variables astronomiques considérées sont exprimées, sous forme équatoriale ou écliptique.)

L'équinoxe avec l'équateur/l'écliptique d'une date donnée définit quel système de coordonnées est utilisé. La plupart des coordonnées standard utilisées aujourd'hui se réfèrent à 2000 TT (c'est-à-dire à 12h sur l' échelle de temps terrestre le 1er janvier 2000), qui s'est produite environ 64 secondes plus tôt que midi UT1 à la même date (voir ΔT ). Avant 1984 environ, des systèmes de coordonnées datés de 1950 ou 1900 étaient couramment utilisés.

Il y a une signification particulière de l'expression "équinoxe (et écliptique/équateur) de date ". Lorsque les coordonnées sont exprimées sous forme de polynômes dans le temps par rapport à un référentiel ainsi défini, cela signifie que les valeurs obtenues pour les coordonnées par rapport à tout intervalle t après l'époque indiquée, sont exprimées en fonction du système de coordonnées de la même date que le valeurs obtenues elles-mêmes, c'est-à-dire que la date du système de coordonnées est égale à (époque + t).

On peut voir que la date du système de coordonnées n'a pas besoin d'être la même que l'époque des quantités astronomiques elles-mêmes. Mais dans ce cas (hormis le cas « équinoxe de date » décrit ci-dessus), deux dates seront associées aux données : une date est l'époque des expressions temporelles donnant les valeurs, et l'autre date est celle de la système de coordonnées dans lequel les valeurs sont exprimées.

Par exemple, les éléments orbitaux , en particulier les éléments osculateurs pour les planètes mineures, sont systématiquement donnés en référence à deux dates : d'abord, relatives à une époque récente pour tous les éléments : mais certaines des données dépendent d'un système de coordonnées choisi, puis il est habituel de spécifier le système de coordonnées d'une époque standard qui n'est souvent pas la même que l'époque des données. Un exemple est le suivant : Pour la planète mineure (5145) Pholus , des éléments orbitaux ont été donnés comprenant les données suivantes :

Epoque 2010 janv. 4.0 TT . . . = JDT 2455200,5
M 72.00071 . . . . . . . .(2000.0)
n. 0,01076162 .. . . . Péri. 354.75938
à 20.3181594 . . . . . Nœud. 119.42656
e. 0,5715321 . . . . . Incl .. 24.66109

où l'époque est exprimée en termes de temps terrestre, avec une date julienne équivalente. Quatre des éléments sont indépendants de tout système de coordonnées particulier : M est l'anomalie moyenne (deg), n : le mouvement quotidien moyen (deg/d), a : la taille du demi-grand axe (AU), e : l'excentricité (sans dimension). Mais l'argument du périhélie, la longitude du nœud ascendant et l'inclinaison sont tous dépendants des coordonnées, et sont spécifiés par rapport au référentiel de l'équinoxe et de l'écliptique d'une autre date "2000.0", autrement dit J2000, soit le 1.5 janvier 2000 (12h le 1er janvier) ou JD 2451545.0.

Epoques et périodes de validité

Dans l'ensemble particulier de coordonnées donné en exemple ci-dessus, la plupart des éléments ont été omis car inconnus ou indéterminés ; par exemple, l'élément n permet de calculer une dépendance temporelle approximative de l'élément M, mais les autres éléments et n lui-même sont traités comme constants, ce qui représente une approximation temporaire (voir Eléments oscillants ).

Ainsi, un système de coordonnées particulier (équinoxe et équateur/écliptique d'une date particulière, comme J2000.0) pourrait être utilisé pour toujours, mais un ensemble d'éléments osculateurs pour une époque particulière peut n'être (approximativement) valable que pour un temps assez limité, car les éléments osculateurs tels que ceux illustrés ci-dessus ne montrent pas l'effet des perturbations futures qui modifieront les valeurs des éléments.

Néanmoins, la période de validité est une autre question en principe et ne résulte pas de l'utilisation d'une époque pour exprimer les données. Dans d'autres cas, par exemple le cas d'une théorie analytique complète du mouvement d'un corps astronomique, tous les éléments seront généralement donnés sous forme de polynômes dans un intervalle de temps à partir de l'époque, et ils seront également accompagnés de termes trigonométriques de perturbations périodiques spécifiées de manière appropriée. Dans ce cas, leur durée de validité peut s'étendre sur plusieurs siècles voire des millénaires de part et d'autre de l'époque déclarée.

Certaines données et certaines époques ont une longue période d'utilisation pour d'autres raisons. Par exemple, les limites des constellations de l' IAU sont spécifiées par rapport à un équinoxe proche du début de l'année 1875. C'est une question de convention, mais la convention est définie en termes d'équateur et d'écliptique comme ils l'étaient en 1875. Pour savoir dans quelle constellation se trouve une comète particulière aujourd'hui, la position actuelle de cette comète doit être exprimée dans le système de coordonnées de 1875 (équinoxe/équateur de 1875). Ainsi, ce système de coordonnées peut encore être utilisé aujourd'hui, même si la plupart des prédictions de comètes faites à l'origine pour 1875 (époque = 1875) ne seraient plus, en raison du manque d'informations sur leur dépendance temporelle et leurs perturbations, utiles aujourd'hui.

Modification de l'équinoxe standard et de l'époque

Pour calculer la visibilité d'un objet céleste pour un observateur à un moment et à un endroit précis sur la Terre, les coordonnées de l'objet sont nécessaires par rapport à un système de coordonnées de date actuelle. Si des coordonnées relatives à une autre date sont utilisées, cela entraînera des erreurs dans les résultats. L'ampleur de ces erreurs augmente avec la différence de temps entre la date et l'heure d'observation et la date du système de coordonnées utilisé, en raison de la précession des équinoxes. Si la différence de temps est faible, alors des corrections assez faciles et petites pour la précession peuvent bien suffire. Si la différence de temps devient importante, des corrections plus complètes et plus précises doivent être appliquées. Pour cette raison, une position d'étoile lue à partir d'un atlas ou d'un catalogue d'étoiles basé sur un équinoxe et un équateur suffisamment anciens ne peut pas être utilisée sans corrections si une précision raisonnable est requise.

De plus, les étoiles se déplacent les unes par rapport aux autres dans l'espace. Le mouvement apparent dans le ciel par rapport aux autres étoiles est appelé mouvement propre . La plupart des étoiles ont de très petits mouvements propres, mais quelques-unes ont des mouvements propres qui s'accumulent à des distances notables après quelques dizaines d'années. Ainsi, certaines positions stellaires lues à partir d'un atlas ou d'un catalogue d'étoiles pour une époque suffisamment ancienne nécessitent également des corrections de mouvement appropriées, pour une précision raisonnable.

En raison de la précession et du mouvement propre, les données sur les étoiles deviennent moins utiles à mesure que l'âge des observations et leur époque, ainsi que l'équinoxe et l'équateur auxquels elles se réfèrent, vieillissent. Après un certain temps, il est plus facile ou mieux de passer à des données plus récentes, généralement référées à une époque et à un équinoxe/équateur plus récents, que de continuer à appliquer des corrections aux données plus anciennes.

Spécification d'une époque ou d'un équinoxe

Les époques et les équinoxes sont des moments dans le temps, ils peuvent donc être spécifiés de la même manière que des moments qui indiquent des choses autres que les époques et les équinoxes. Les méthodes standard suivantes pour spécifier les époques et les équinoxes semblent les plus populaires :

  • Jours juliens , par exemple, JD 2433282.4235 pour janvier 0.9235, 1950 TT
  • Années besseliennes (voir ci-dessous), par exemple, 1950,0 ou B1950,0 pour janvier 0,9235, 1950 TT
  • Années juliennes , par exemple J2000.0 pour le 1.5 janvier 2000 TT

Tous les trois sont exprimés en TT = Terrestrial Time .

Les années besseliennes, utilisées principalement pour les positions des étoiles, peuvent être rencontrées dans les catalogues plus anciens mais deviennent maintenant obsolètes. Le résumé du catalogue Hipparcos , par exemple, définit "l'époque du catalogue" comme "J1991.25" (8,75 années juliennes avant le 1.5 janvier 2000 TT, par exemple, avril 2.5625, 1991 TT).

années besséliennes

Une année besselienne porte le nom du mathématicien et astronome allemand Friedrich Bessel (1784-1846). Meeus 1991 , p. 125 définit le début d'une année besselienne comme le moment auquel la longitude moyenne du Soleil, y compris l'effet d' aberration et mesurée à partir de l'équinoxe moyen de la date, est exactement de 280 degrés. Ce moment tombe près du début de l' année grégorienne correspondante . La définition dépendait d'une théorie particulière de l'orbite de la Terre autour du Soleil, celle de Newcomb (1895), aujourd'hui obsolète ; pour cette raison entre autres, l'usage des années besseliennes est également devenu ou est en train de devenir obsolète.

Lieske 1979 , p. 282 dit qu'une "époque besselienne" peut être calculée à partir de la date julienne selon

B = 1900,0 + (date julien − 2415020.31352) / 365,242198781

La définition de Lieske n'est pas exactement cohérente avec la définition précédente en termes de longitude moyenne du Soleil. Lorsque vous utilisez les années besseliennes, précisez la définition utilisée.

Pour faire la distinction entre les années civiles et les années besseliennes, il est devenu habituel d'ajouter ".0" aux années besseliennes. Depuis le passage aux années juliennes au milieu des années 1980, il est devenu habituel de préfixer « B » aux années besseliennes. Ainsi, "1950" est l'année civile 1950, et "1950.0" = "B1950.0" est le début de l'année besselienne 1950.

  • Les limites de la constellation IAU sont définies dans le système de coordonnées équatoriales par rapport à l'équinoxe de B1875.0.
  • Le catalogue Henry Draper utilise l'équinoxe B1900.0.
  • L'atlas stellaire classique Tabulae Caelestes utilisait B1925.0 comme son équinoxe.

D'après Meeus, et aussi d'après la formule donnée ci-dessus,

  • B1900.0 = JDE 2415020.3135 = 1900 janvier 0,8135 TT
  • B1950.0 = JDE 2433282.4235 = 1950 janvier 0.9235 TT

Dates juliennes et J2000

Une année julienne est un intervalle de la longueur d'une année moyenne dans le calendrier julien , c'est-à-dire 365,25 jours. Cette mesure d'intervalle ne définit en elle-même aucune époque : le calendrier grégorien est d'usage général pour la datation. Mais, les époques conventionnelles standard qui ne sont pas des époques besseliennes ont souvent été désignées de nos jours par un préfixe "J", et la date calendaire à laquelle elles se réfèrent est largement connue, bien que pas toujours la même date dans l'année : ainsi "J2000" fait référence à l'instant de midi (midi) le 1er janvier 2000, et J1900 se réfère à l'instant de midi le 0 janvier 1900, égal au 31 décembre 1899. Il est aussi d'usage maintenant de préciser sur quelle échelle de temps l'heure de jour est exprimé dans cette époque-désignation, par exemple souvent Terrestrial Time .

De plus, une époque éventuellement précédée d'un « J » et désignée comme une année avec des décimales ( 2000 + x ), où x est soit positif, soit négatif et est citée à 1 ou 2 décimales, est devenue une date qui est une intervalle de x années juliennes à 365,25 jours de l'époque J2000 = JD 2451545,0 (TT), correspondant toujours (malgré l'utilisation du préfixe "J" ou du mot "Julien") à la date du calendrier grégorien du 1er janvier 2000 , à 12h TT (environ 64 secondes avant midi UTC le même jour calendaire). (Voir aussi l' année julienne (astronomie) .) Comme l'époque besselienne, une époque julienne arbitraire est donc liée à la date julienne par

J = 2000 + (date julien − 2451545,0) ÷ 365,25

L'AIU a décidé lors de son Assemblée générale de 1976 que le nouvel équinoxe standard de J2000.0 devrait être utilisé à partir de 1984. Avant cela, l'équinoxe de B1950.0 semble avoir été la norme.

Différents astronomes ou groupes d'astronomes définissaient individuellement, mais aujourd'hui, les époques standard sont généralement définies par un accord international via l' IAU , de sorte que les astronomes du monde entier peuvent collaborer plus efficacement. Il est inefficace et sujet aux erreurs si les données ou les observations d'un groupe doivent être traduites de manière non standard afin que d'autres groupes puissent comparer les données avec les informations provenant d'autres sources. Un exemple de fonctionnement : si la position d'une étoile est mesurée par quelqu'un aujourd'hui, il utilise alors une transformation standard pour obtenir la position exprimée par rapport au référentiel standard de J2000, et c'est souvent alors cette position J2000 qui est partagée avec autres.

D'un autre côté, il existe également une tradition astronomique consistant à conserver les observations sous la forme sous laquelle elles ont été faites, afin que d'autres puissent ultérieurement corriger les réductions à la norme si cela s'avère souhaitable, comme cela s'est parfois produit.

L'époque standard "J2000" actuellement utilisée est définie par un accord international comme étant équivalente à :

  1. La date grégorienne du 1er janvier 2000, à 12h00 TT ( Heure Terrestre ).
  2. La date julienne 2451545.0 TT ( Temps Terrestre ).
  3. 1er janvier 2000, 11:59:27.816 TAI ( heure atomique internationale ).
  4. 1er janvier 2000, 11:58:55.816 UTC ( Coordinated Universal Time ).

Epoque du jour

Sur des échelles de temps plus courtes, il existe une variété de pratiques pour définir quand chaque jour commence. Dans l'usage ordinaire, le jour civil est compté par l' époque de minuit , c'est-à-dire que le jour civil commence à minuit. Mais dans l'usage astronomique plus ancien, il était habituel, jusqu'au 1er janvier 1925, de compter par une époque de midi , 12 heures après le début du jour civil de la même dénomination, de sorte que le jour commençait lorsque le soleil moyen traversait le méridien à midi. Cela se reflète encore dans la définition de J2000, qui a commencé à midi, Heure Terrestre.

Dans les cultures traditionnelles et dans l'Antiquité, d'autres époques ont été utilisées. Dans l'Egypte ancienne , les jours étaient comptés du lever au lever du soleil, suivant une époque matinale. Ceci peut être lié au fait que les Egyptiens réglaient leur année par le lever héliaque de l'étoile Sirius , un phénomène qui se produit le matin juste avant l'aube.

Dans certaines cultures , après une lunaire ou le calendrier luni - solaire , où le début du mois est déterminé par l'apparition de la Nouvelle Lune dans la soirée, le début de la journée a été compté du coucher du soleil au coucher du soleil, après une époque du soir, par exemple , le juif et les calendriers islamiques et dans l'Europe occidentale médiévale pour calculer les dates des fêtes religieuses, tandis que dans d'autres, une époque matinale était suivie, par exemple les calendriers hindou et bouddhiste .

Voir également

Les références

Remarques

Citations

Sources

Lectures complémentaires

  • Standish, EM Jr. (novembre 1982). "Conversion des positions et des mouvements propres de B1950.0 au système IAU à J2000.0". Astronomie et astrophysique . 115 (1) : 20-22. Code Bib : 1982A&A...115...20S .

Liens externes