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.^[1]​ 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. ^[2]​ 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).

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.

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

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.

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: ^[3]​

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.^[4]​

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.

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.