Date julienne
Unité hors système · grandeur : un instant dans un compte continu de jours
Un astronome qui doit soustraire une date d'observation d'une autre se trouve dans une position fâcheuse : entre elles peuvent s'étendre des mois de longueur inégale, des années bissextiles, les dix jours rayés lors du passage au calendrier grégorien, et, s'il s'agit d'éclipses anciennes, plusieurs systèmes incompatibles de comput des années. La date julienne écarte tout cela d'un coup, car elle numérote simplement les jours à la suite, sans mois et sans année zéro : aujourd'hui court le -e jour depuis l'origine du compte, hier courait le précédent, et la différence de deux observations s'obtient par soustraction.
Joseph Scaliger plaça l'origine du compte au premier janvier de l'an 4713 avant notre ère dans le calendrier julien — non parce qu'il s'y produisit quoi que ce soit, mais parce qu'en ce point commençaient à la fois trois cycles calendaires en usage dans la chronologie. Il fit en outre débuter le jour à midi, et ce fut un bonheur : une nuit d'observation tient tout entière dans un seul nombre entier, alors que la date civile change en son milieu. Ce compte n'a qu'un défaut, mais il est visible : les nombres ont dépassé deux millions et demi, et pour ne pas les écrire en entier on introduisit en 1957 une date modifiée, plus courte.
01 · Définition
La date julienne est le nombre de jours écoulés depuis midi du premier janvier de l'an 4713 avant notre ère dans le calendrier julien, avec une partie fractionnaire qui compte la portion du jour en cours. Le nombre entier de jours sans fraction s'appelle jour julien, et pour ne pas écrire sept chiffres on retranche 2 400 000,5 de la date et l'on obtient la date julienne modifiée, dont le jour commence déjà à minuit.
Le début du jour à midi a été choisi pour l'observateur : la nuit, du soir au matin, tombe au milieu du jour julien, et tous les relevés d'un même poste reçoivent le même nombre entier, tandis que dans le calendrier la date change au milieu de cette nuit. Chez la date modifiée l'origine est ramenée à minuit précisément parce qu'elle était destinée non au télescope mais au suivi radio des satellites, où l'équipe travaille jour et nuit et où il est plus simple d'accorder les relevés au calendrier civil.
La date est dite julienne non d'après le calendrier julien mais d'après Jules César Scaliger, le père de l'auteur — coïncidence fâcheuse, que personne ne redressera plus. L'origine même du compte, Scaliger la choisit par le calcul : il prit trois cycles chronologiques, le cycle solaire de vingt-huit ans, le cycle lunaire de dix-neuf et le cycle des indictions de quinze, et chercha l'année où les trois commençaient ensemble. Le produit de ces nombres donne 7980 ans, et le point suivant ne tombera qu'en l'an 3268.
La date julienne à elle seule ne fixe pas d'échelle de temps mais seulement une manière d'écrire un instant ; aussi, dans les travaux rigoureux, indique-t-on dans quelle échelle la fraction est prise : JD(UTC) pour les observations, JD(TT) pour les éphémérides, et, lors du traitement des courbes de lumière, une correction barycentrique de surcroît, puisque la lumière d'une étoile atteint les différents points de l'orbite terrestre avec un écart pouvant aller jusqu'à seize minutes.
Menez le temps avec le curseur en temps universel et surveillez deux repères : le doré est la limite du jour julien à midi, le rouge est minuit civil. Tant que le télescope travaille, la ligne rouge passe au milieu du poste et la date civile change, tandis que la dorée reste loin à l'écart, si bien que tous les relevés de la nuit portent un seul nombre entier.
La lumière d'une étoile lointaine n'arrive pas sur Terre au même moment en janvier et en juillet : elle traverse le diamètre de l'orbite terrestre en seize minutes et demie. Pour la courbe de lumière d'une étoile variable une telle grandeur est énorme, et c'est pourquoi l'on rapporte les observations au centre de masse du Système solaire et qu'on les écrit en date barycentrique BJD. Négliger cette correction dessine de fausses variations de période, qui n'existent pas dans l'étoile elle-même.
02 · Conversion
Entrez une date ou un numéro de jour
La conversion entre toutes les formes abrégées est exacte, puisque seule une constante retranchée les sépare de la date julienne. La ligne calendaire se calcule par l'algorithme habituel, mais l'échelle de la fraction dépend de l'endroit où le temps a été pris : JD en UTC et JD en temps terrestre diffèrent aujourd'hui de 69,2 secondes.
Les dates antérieures à 1582, la fiche les lit dans le calendrier julien, comme il est d'usage en chronologie ; le commutateur de calendrier se trouve dans les réglages fins de la fiche.
La partie fractionnaire de la date julienne et celle de la date modifiée sont décalées d'un demi-jour, et de là vient qu'un MJD entier tombe à minuit tandis qu'un JD entier tombe à midi. L'erreur de ce demi-jour est la plus fréquente dans le traitement des observations d'archives : elle ne gâte pas les différences au sein d'une même série, mais décale la phase d'une étoile variable d'exactement une demi-période lorsqu'on raccorde des séries.
| Valeur | Remarque | ||
|---|---|---|---|
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03 · Ordres de grandeur
échelle logarithmique : du jour à la période entière04 · Instruments de mesure
Ce qui donne sa date à une observation
Un siècle et demi durant, on inscrivait à la main dans le journal la date d'une observation, et le jour julien y était commode précisément parce qu'il ne changeait pas au milieu du poste. Les archives de courbes de lumière d'étoiles variables ainsi rassemblées servent encore : sans compte continu, il serait presque impossible de raccorder les observations du dix-neuvième siècle aux actuelles.
Le jour sidéral est plus court que le jour solaire de près de quatre minutes, et l'horloge de l'observateur allait sur les étoiles pour que le télescope se pointât en ascension droite sans calcul. Mais on ne peut consigner une observation en temps sidéral, car il ne sert pas aux différences, et c'est pourquoi une seconde horloge, civile, se tenait toujours à côté, et c'est bien la date julienne qui passait au journal.
Dans l'en-tête de tout cliché moderne figurent le début et la fin de la pose, et pour la photométrie on prend le milieu de l'exposition. On l'écrit en date modifiée, puisqu'elle est plus courte et tient dans un nombre à virgule flottante ordinaire sans perte de chiffres, tandis que la date julienne complète dévore toute la précision sur sa partie entière.
Une observation reçoit sa date non de l'horloge au mur mais d'un récepteur captant le signal d'un système satellitaire, et la justesse de la marque atteint des dizaines de nanosecondes. Le récepteur donne le temps dans l'échelle UTC ; aussi celui qui traite les données ramène-t-il lui-même la fraction de la date au temps terrestre, en ajoutant l'écart courant et la constante de 32,184 secondes.
05 · Règles d’écriture
Une date sans son échelle est incomplète
Les désignations s'écrivent en majuscules sans points, et le nombre lui-même se sépare par une espace ; l'échelle dans laquelle la fraction est prise s'indique entre parenthèses, puisque entre JD en UTC et JD en temps terrestre il y a plus d'une minute. On ne mêle pas les formes du compte : la date modifiée a sa constante propre et son minuit propre, et lui accoler « JD » n'est pas admissible, fût-ce au brouillon.
La première écriture attache à un nombre modifié une désignation étrangère et déplace l'instant de deux millions et demi de jours. La deuxième met des points à l'intérieur de la désignation, ce qui ne se fait ni pour JD ni pour MJD. La troisième perd ce demi-jour même à cause duquel l'une des formes commence à midi et l'autre à minuit. Quant à la quatrième, elle confond les origines.
06 · Unités voisines
À côté se tiennent toutes les formes abrégées du même compte, imaginées pour des tâches différentes : la date tronquée de la télémesure satellitaire, la date réduite des anciennes éphémérides, ainsi que le compte des secondes de l'époque POSIX, établi sur le même principe, seulement depuis une autre origine et en d'autres unités.
jours à partir de midi
jours à partir de minuit
cinq chiffres en télémesure
Parmi les fiches de Simetrium se trouvent à côté les échelles UTC, TAI et UT1, qui fixent la partie fractionnaire de la date, jour comme unité de ce compte, comput des années, dont les origines diffèrent, et siècle, dont la forme julienne de 36 525 jours entre dans la formule des époques.
07 · Section historique
Un compte inventé pour la soustraction
Un an après la réforme grégorienne, Joseph Scaliger publia son ouvrage sur l'amendement de la chronologie, où il proposait un compte indépendant de tout calendrier. Il en plaça l'origine dans l'année où se rejoignaient le cycle solaire de vingt-huit ans, le cycle lunaire de dix-neuf et le cycle des indictions de quinze — de sorte que toute date antique tombât à l'intérieur de la période.
John Herschel montra dans ses « Outlines of Astronomy » en quoi la période chronologique sert l'observateur, et donna des tables de conversion. Les astronomes l'adoptèrent vite, car leur tâche était exactement celle à laquelle ce compte convenait : soustraire une date d'une autre et obtenir un nombre de jours, sans songer aux mois ni aux années bissextiles.
Le suivi des premiers satellites artificiels se faisait par télégraphe et sur des machines à calculer, où chaque chiffre en trop coûtait de l'argent et des erreurs. On retrancha alors 2 400 000,5 de la date julienne, ôtant d'un coup deux millions et ramenant le début du jour à minuit, et la date modifiée ainsi obtenue devint la norme de tout service travaillant vingt-quatre heures sur vingt-quatre.
Toute image d'un télescope de relevé porte dans son en-tête la date modifiée du milieu de la pose, tandis que les catalogues d'étoiles variables donnent l'époque du maximum en date julienne complète. Le compte a survécu à une réforme du calendrier, à un changement d'échelles de temps et au passage de la plaque photographique au capteur, parce qu'il ne décrit rien d'autre que le numéro d'ordre du jour.
Une grandeur sans étalon ni erreur
La date julienne ne se mesure pas, et il n'y a rien à y vérifier : ce n'est pas une propriété du monde mais une manière de numéroter, et sa justesse est assurée par l'arithmétique, non par un instrument. Tout ce qui peut aller de travers loge dans la fraction, où apparaît la vraie physique : là il faut savoir dans quelle échelle le temps a été pris, si l'écart des horloges atomiques a été pris en compte et si l'instant a été rapporté au centre de masse.
C'est ce qui explique sa longévité. Les calendriers se sont succédé, dix jours ont été rayés par décret, on a greffé des secondes intercalaires et l'on s'apprête à les supprimer, tandis que le numéro d'ordre du jour poursuivait sa route sans répondre à rien de tout cela. Une observation consignée en date julienne en 1860 se soustrait d'une observation actuelle sans une seule correction de réforme — et c'est exactement ce qu'on voulait.
Catalogue · unités de mesure
Une fiche pour chaque grandeur
Sept unités de base du SI, vingt-deux dérivées portant un nom propre, et des grandeurs hors système sans lesquelles ni la technique ni le calendrier ne fonctionneraient.