Époque (astronomie) - Epoch (astronomy)

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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 avec le temps. Ces quantités astronomiques variant 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 majeur axe de son orbite.

L'utilisation principale des grandeurs astronomiques ainsi spécifiées est de calculer d'autres paramètres pertinents du mouvement, afin de prédire les positions et les vitesses futures. Les outils appliqués des disciplines de la mécanique céleste ou de sa mécanique orbitale de sous-champ (pour prédire les trajectoires orbitales et les positions 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 les vitesses d'objets astronomiques dans le ciel à un ou des moments 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 temporelle (c'est une manière courante courante d'utiliser une époque). Alternativement, la quantité astronomique variant dans le temps peut être exprimée sous forme de constante, égale à la mesure qu'elle avait à l'époque, laissant sa variation dans le temps être spécifiée d'une autre manière - par exemple, par un tableau, comme cela était courant pendant les 17e et 18e siècles.

Le mot époque était souvent utilisé d'une manière différente dans la littérature astronomique plus ancienne, par exemple au XVIIIe siècle, en relation avec les tables astronomiques. À cette époque, il était d'usage de désigner par «époques», non pas la date et l'heure d'origine standard des quantités astronomiques variant dans le temps, mais plutôt les valeurs à cette date et heure de ces quantités variant dans le temps elles-mêmes . Conformément à cet autre usage historique, une expression telle que `` corriger les époques '' ferait référence à l'ajustement, généralement par une petite quantité, des valeurs des grandeurs astronomiques tabulées applicables à une date et une heure de référence standard fixes (et non , comme on pouvait s'y attendre d'après l'utilisation actuelle, 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 avec une époque ou 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 ceux-ci sont nécessaires pour spécifier pleinement 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 de l' équinoxe vernal (mobile) , 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 parce que 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 composants précessionnels, des 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 une référence à une seule époque et une référence à un certain équinoxe avec équateur ou 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 équateur / écliptique, d'une certaine date, concerne l'identification ou les changements dans le système de coordonnées en fonction duquel ces variables astronomiques sont exprimées. (Parfois, le mot «équinoxe» peut être utilisé seul, par exemple lorsqu'il ressort clairement du contexte aux utilisateurs des données sous quelle forme les variables astronomiques considérées sont exprimées, sous forme équatoriale ou sous forme écliptique.)

L'équinoxe avec équateur / écliptique d'une date donnée définit le système de coordonnées 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 au 1er janvier 2000), qui s'est produite environ 64 secondes plus tôt que midi UT1 à la même date (voir ΔT ). Avant 1984 environ, les systèmes de coordonnées datés de 1950 ou 1900 étaient couramment utilisés.

Il y a une signification particulière à l'expression «équinoxe (et écliptique / équateur) de la date ». Lorsque les coordonnées sont exprimées en polynômes dans le temps par rapport à un référentiel défini de cette manière, cela signifie que les valeurs obtenues pour les coordonnées par rapport à tout intervalle t après l'époque indiquée, sont en termes de système de coordonnées de la même date que le les 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 grandeurs astronomiques elles-mêmes. Mais dans ce cas (mis à part le cas "équinoxe de date" décrit ci-dessus), deux dates seront associées aux données: une date est l'époque des expressions dépendantes du temps donnant les valeurs, et l'autre date est celle du 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, par rapport 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, y compris les données suivantes:

Epoch 4.0 janvier 2010 TT. . . = JDT 2455200,5
M 72,00071. . . . . . . (2000,0)
n. 0,01076162 ... . . Peri. 354.75938
à 20.3181594. . . . . Node. 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: mouvement quotidien moyen (deg / d), a: taille du demi-grand axe (AU), e: 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 connue sous le nom de 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 illustré 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 Osculer les éléments ).

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 ne peut être (approximativement) valable que pour un temps assez limité, car les éléments osculateurs tels que ceux examinés ci-dessus ne montrent pas l'effet des perturbations futures qui changeront les valeurs des éléments.

Néanmoins, la période de validité est une question de principe différente et non le résultat 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 l'intervalle de temps à partir de l'époque, et ils seront également accompagnés de termes trigonométriques des perturbations périodiques spécifiées de manière appropriée. Dans ce cas, leur période 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' AIU sont spécifiées par rapport à un équinoxe 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 en 1875. Pour trouver dans quelle constellation une comète particulière se trouve 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 utiles aujourd'hui en raison du manque d'informations sur leur dépendance au temps et leurs perturbations.

Changer l'équinoxe standard et 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 la 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 le décalage horaire entre la date et l'heure d'observation et la date du système de coordonnées utilisé, en raison de la précession des équinoxes. Si le décalage horaire est petit, des corrections assez faciles et petites pour la précession peuvent bien suffire. Si le décalage horaire devient important, des corrections plus complètes et plus précises doivent être appliquées. Pour cette raison, une position d'étoile lue à partir d'un atlas d'étoiles ou d'un catalogue 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 approprié . La plupart des étoiles ont de très petits mouvements propres, mais quelques-unes ont des mouvements appropriés 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 approprié, les données sur les étoiles deviennent moins utiles à mesure que l'âge des observations et leur époque, et l'équinoxe et l'équateur auxquels elles se réfèrent, vieillissent. Après un certain temps, il est plus facile ou préférable de passer à des données plus récentes, généralement référées à une époque et à un équinoxe / équin plus récents, plutôt que de continuer à appliquer des corrections aux données plus anciennes.

Spécifier une époque ou un équinoxe

Les époques et les équinoxes sont des moments dans le temps, ils peuvent donc être spécifiés de la même manière que les 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:

Tous les trois sont exprimés en TT = Temps terrestre .

Les années besseliennes, utilisées principalement pour les positions d'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 1er janvier 2000, TT, par exemple, 2,5625 avril 1991 TT).

Années besseliennes

Une année besselienne porte le nom du mathématicien et astronome allemand Friedrich Bessel (1784–1846). Meeus définit le début d'une année besselienne comme étant le moment où la longitude moyenne du Soleil, y compris l'effet de l' aberration et mesurée à partir de l'équinoxe moyen de la date, est exactement de 280 degrés. Ce moment tombe vers le 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'utilisation des années besseliennes est également devenue ou devient obsolète.

Lieske dit qu'une «époque besselienne» peut être calculée à partir de la date julienne selon

B = 1900,0 + (date julienne - 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 des années besseliennes, spécifiez 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 courant 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 a utilisé B1925.0 comme équinoxe.

Selon Meeus, et aussi selon 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 avec la longueur d'une année moyenne dans le calendrier julien , soit 365,25 jours. Cette mesure d'intervalle ne définit elle-même aucune époque: le calendrier grégorien est généralement utilisé 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" se réfère à l'instant de 12 heures (midi) le 1er janvier 2000 et J1900 se réfère à l'instant de 12 heures du 0 janvier 1900, égal au 31 décembre 1899. Il est également habituel maintenant de spécifier à quelle échelle de temps l'heure de jour est exprimé dans cette désignation d'époque, par exemple souvent le temps terrestre .

De plus, une époque éventuellement préfixée par "J" et désignée comme une année avec des décimales ( 2000 + x ), où x est soit positif ou négatif et est cité avec 1 ou 2 décimales, en est venue à signifier une date qui est un 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 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 julienne - 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 avaient l'habitude de définir individuellement, mais aujourd'hui, les époques standard sont généralement définies par un accord international via l' AIU , 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 des informations provenant d'autres sources. Un exemple de comment cela fonctionne: si la position d'une étoile est mesurée par quelqu'un aujourd'hui, il utilise alors une transformation standard pour obtenir la position exprimée en fonction du référentiel standard de J2000, et c'est souvent alors cette position J2000 qui est partagée avec autres.

D'autre part, il existe également une tradition astronomique consistant à conserver les observations sous la forme sous laquelle elles ont été faites, de sorte 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 actuellement utilisée "J2000" 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. 1 janvier 2000, 11: 59: 27.816 TAI ( International Atomic Time ).
  4. 1er janvier 2000, 11:58: 55.816 UTC ( temps universel coordonné ).

Epoque du jour

Sur des échelles de temps plus courtes, il existe une variété de pratiques pour définir le début de chaque journée. Dans l'usage ordinaire, le jour civil est compté à l' époque de minuit , c'est-à-dire que le jour civil commence à minuit. Mais dans un usage astronomique plus ancien, il était habituel, jusqu'au 1er janvier 1925, de compter par une époque à midi , 12 heures après le début de la journée civile de la même dénomination, de sorte que le jour commençait lorsque le soleil moyen traversait le méridien à midi. Cela se reflète toujours 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'Égypte ancienne , les jours étaient comptés du lever au lever du soleil, suivant une époque matinale. Cela peut être lié au fait que les Égyptiens réglaient leur année par le lever héliaque de l'étoile Sirius , phénomène qui se produit le matin juste avant l'aube.

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

Voir également

Les références

Liens externes