Data juliańska
Jednostka spoza układu · wielkość: chwila w ciągłej rachubie dób
Astronom, który musi odjąć jedną datę obserwacji od drugiej, znajduje się w niemiłym położeniu: między nimi mogą leżeć miesiące różnej długości, lata przestępne, dziesięć dób wykreślonych przy przejściu na kalendarz gregoriański, a gdy idzie o dawne zaćmienia — jeszcze kilka niezgodnych systemów rachuby lat. Data juliańska usuwa to wszystko naraz, bo po prostu numeruje doby po kolei, bez miesięcy i bez roku zerowego: dziś biegnie . doba od początku rachuby, wczoraj biegła poprzednia, a różnicę dwóch obserwacji znajduje się przez odejmowanie.
Początek rachuby Joseph Scaliger umieścił na pierwszym stycznia roku 4713 przed naszą erą w kalendarzu juliańskim — nie dlatego, żeby coś się tam wydarzyło, lecz dlatego, że w tym punkcie zaczynały się jednocześnie trzy cykle kalendarzowe używane w chronologii. Dobę zaś kazał zaczynać w południe i to okazało się szczęśliwym pomysłem: noc obserwacyjna mieści się cała w jednej liczbie całkowitej, podczas gdy data kalendarzowa zmienia się w jej środku. Jedną niedogodność ma ta rachuba, ale rzucającą się w oczy: liczby przekroczyły dwa i pół miliona, a żeby nie wypisywać ich w całości, wprowadzono w 1957 roku krótszą, zmodyfikowaną datę.
01 · Definicja
Data juliańska to liczba dób, jakie upłynęły od południa pierwszego stycznia roku 4713 przed naszą erą w kalendarzu juliańskim, wraz z częścią ułamkową odliczającą przebytą część bieżącej doby. Całkowitą liczbę dób bez ułamka nazywa się juliańskim numerem doby, a żeby nie wypisywać siedmiu cyfr, odejmuje się od daty 2 400 000,5 i otrzymuje zmodyfikowaną datę juliańską, której doba zaczyna się już o północy.
Południowy początek doby wybrano ze względu na obserwatora: noc od wieczora do rana wypada w środku doby juliańskiej i wszystkie zapisy jednej zmiany otrzymują tę samą liczbę całkowitą, podczas gdy w kalendarzu data zmienia się w środku tej nocy. W dacie zmodyfikowanej początek przesunięto na północ właśnie dlatego, że nie była przeznaczona dla teleskopu, lecz do radiowego śledzenia satelitów, gdzie zmiana pracuje całą dobę i łatwiej uzgodnić zapisy z kalendarzem cywilnym.
Juliańską datę nazywa się nie od kalendarza juliańskiego, lecz od Juliusza Cezara Scaligera, ojca twórcy — niefortunna zbieżność, której już nikt nie naprostuje. Sam początek rachuby wybrał Scaliger rachunkiem: wziął trzy cykle chronologiczne, słoneczny o dwudziestu ośmiu latach, księżycowy o dziewiętnastu i cykl indykcji o piętnastu, i szukał roku, w którym wszystkie trzy zaczynały się razem. Iloczyn tych liczb daje 7980 lat, a następny taki punkt przypadnie dopiero na rok 3268.
Data juliańska sama przez się nie ustala żadnej skali czasu, lecz tylko sposób zapisu chwili; dlatego w pracach ścisłych podaje się, w jakiej skali wzięto część ułamkową: JD(UTC) dla obserwacji, JD(TT) dla efemeryd, a przy opracowaniu krzywych blasku jeszcze poprawkę barycentryczną, jako że światło gwiazdy dochodzi do różnych punktów orbity Ziemi z różnicą sięgającą szesnastu minut.
Prowadź czas suwakiem w czasie uniwersalnym i śledź dwa znaki: złoty to granica doby juliańskiej w południe, czerwony to północ cywilna. Póki teleskop pracuje, czerwona linia zdąży przejść środkiem zmiany i data kalendarzowa się zmieni, złota zaś pozostanie daleko z boku, tak że wszystkie zapisy nocy niosą jedną liczbę całkowitą.
Światło odległej gwiazdy nie dociera do Ziemi w styczniu i w lipcu jednocześnie: średnicę ziemskiej orbity przebywa w szesnaście i pół minuty. Dla krzywej blasku gwiazdy zmiennej taka wielkość jest ogromna, dlatego obserwacje odnosi się do środka masy Układu Słonecznego i zapisuje jako datę barycentryczną BJD. Zaniedbanie tej poprawki rysuje fałszywe zmiany okresu, których w samej gwieździe nie ma.
02 · Przeliczanie
Wpisz datę albo numer doby
Przeliczanie między wszystkimi skróconymi postaciami jest ścisłe, bo od daty juliańskiej dzieli je tylko odjęta stała. Wiersz kalendarzowy oblicza się zwykłym sposobem, ale skala części ułamkowej zależy od tego, gdzie wzięto czas: JD w UTC i JD w czasie ziemskim różnią się dziś o 69,2 sekundy.
Daty sprzed 1582 roku karta czyta w kalendarzu juliańskim, jak przyjęto w chronologii; przełącznik kalendarza stoi wśród subtelniejszych ustawień karty.
Część ułamkowa daty juliańskiej i zmodyfikowanej jest przesunięta o pół doby i stąd całkowite MJD wypada o północy, a całkowite JD w południe. Błąd o te pół doby jest najczęstszy przy opracowaniu obserwacji archiwalnych: nie psuje różnic wewnątrz jednej serii, za to przesuwa fazę gwiazdy zmiennej dokładnie o pół okresu, gdy serie się zszywa.
| Wartość | Uwaga | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Rzędy wielkości
skala logarytmiczna: od doby po cały okres04 · Przyrządy pomiarowe
Czym datuje się obserwację
Przez półtora stulecia datę obserwacji wpisywano ręką do dziennika, a juliański numer doby był do tego wygodny właśnie dlatego, że nie zmieniał się w środku zmiany. Zebrane w ten sposób archiwa krzywych blasku gwiazd zmiennych są do dziś w użyciu: bez ciągłej rachuby zszycie obserwacji dziewiętnastego wieku z dzisiejszymi byłoby niemal niemożliwe.
Doba gwiazdowa jest krótsza od słonecznej o prawie cztery minuty, a zegar obserwatora chodził według gwiazd, by teleskop nakierowywać na rektascensję bez rachunków. Ale obserwacji nie można zapisywać w czasie gwiazdowym, bo nie nadaje się on do różnic, i dlatego obok zawsze stał drugi zegar, cywilny, a do dziennika szła właśnie data juliańska.
W nagłówku każdego dzisiejszego zdjęcia stoi początek i koniec naświetlania, a do fotometrii bierze się jego środek. Zapisuje się go datą zmodyfikowaną, bo jest krótsza i mieści się w zwykłej liczbie zmiennoprzecinkowej bez utraty cyfr, podczas gdy pełna data juliańska zjada całą dokładność na swojej części całkowitej.
Swoją datę obserwacja otrzymuje nie od zegara na ścianie, lecz od odbiornika łapiącego sygnał układu satelitarnego, a dokładność znacznika sięga dziesiątków nanosekund. Odbiornik podaje czas w skali UTC, więc opracowujący sam sprowadza część ułamkową daty do czasu ziemskiego, dodając bieżące przesunięcie i stałą 32,184 sekundy.
05 · Zasady zapisu
Data bez swojej skali jest niepełna
Oznaczenia pisze się wielkimi literami bez kropek, a samą liczbę oddziela odstępem; skalę, w której wzięto część ułamkową, podaje się w nawiasie, bo między JD w UTC a JD w czasie ziemskim leży więcej niż minuta. Postaci rachuby się nie miesza: data zmodyfikowana ma własną stałą i własną północ, a dopisywanie do niej «JD» jest niedopuszczalne nawet w brudnopisie.
Pierwszy zapis doczepia do liczby zmodyfikowanej cudze oznaczenie i przesuwa chwilę o dwa i pół miliona dób. Drugi stawia kropki wewnątrz oznaczenia, czego nie robi się ani dla JD, ani dla MJD. Trzeci gubi właśnie te pół doby, przez które jedna postać zaczyna dobę w południe, a druga o północy. Czwarty zaś myli początki.
06 · Jednostki sąsiednie
Obok stoją wszystkie skrócone postaci tej samej rachuby, obmyślone do różnych zadań: skrócona data telemetrii satelitarnej, zredukowana data dawnych efemeryd oraz rachuba sekund epoki POSIX, urządzona według tej samej zasady, tylko od innego początku i w innych jednostkach.
doby liczone od południa
doby liczone od północy
pięć cyfr w telemetrii
Spośród kart Simetrium obok stoją skale UTC, TAI i UT1, które określają część ułamkową daty, doba jako jednostka tej rachuby, rachuba lat, u których różnią się początki, oraz wiek, którego postać juliańska licząca 36 525 dób wchodzi do wzoru na epoki.
07 · Dział historyczny
Rachuba wymyślona dla odejmowania
Rok po reformie gregoriańskiej Joseph Scaliger wydał dzieło o naprawie chronologii, w którym zaproponował rachubę niezależną od jakiegokolwiek kalendarza. Początek umieścił w roku, w którym zbiegły się cykl słoneczny o dwudziestu ośmiu latach, księżycowy o dziewiętnastu i cykl indykcji o piętnastu — tak by każda data starożytna wypadała wewnątrz okresu.
John Herschel w swoich «Outlines of Astronomy» pokazał, na co obserwatorowi okres chronologiczny, i dał tablice do przeliczania. Astronomowie przyjęli go szybko, bo ich zadanie było właśnie takie, do jakiego rachuba się nadawała: odjąć jedną datę od drugiej i otrzymać liczbę dób, nie myśląc ani o miesiącach, ani o latach przestępnych.
Śledzenie pierwszych sztucznych satelitów prowadzono telegrafem i na maszynach liczących, gdzie każda zbędna cyfra kosztowała pieniądze i błędy. Wtedy odjęto od daty juliańskiej 2 400 000,5, usuwając naraz dwa miliony i przesuwając początek doby na północ, a otrzymana tak data zmodyfikowana stała się normą każdej służby pracującej całą dobę.
Każda klatka teleskopu przeglądowego niesie w nagłówku zmodyfikowaną datę środka naświetlania, a katalogi gwiazd zmiennych podają epokę maksimum pełną datą juliańską. Rachuba przetrwała reformę kalendarza, zmianę skal czasu i przejście od kliszy fotograficznej do matrycy, bo nie opisuje niczego prócz kolejnego numeru doby.
Wielkość, która nie ma ani wzorca, ani błędu
Daty juliańskiej nie da się zmierzyć i nie ma w niej czego sprawdzać: nie jest właściwością świata, lecz sposobem numerowania, a jej poprawność zapewnia rachunek, nie przyrząd. Wszystko, co może pójść źle, siedzi w części ułamkowej, gdzie pojawia się prawdziwa fizyka: tam trzeba wiedzieć, w jakiej skali wzięto czas, czy uwzględniono przesunięcie zegarów atomowych i czy chwilę odniesiono do środka masy.
Tym tłumaczy się jej długowieczność. Kalendarze się zmieniały, dziesięć dób wykreślono dekretem, do sekundy doczepiano wstawki i zbierają się je znieść, a kolejny numer doby szedł swoją drogą, nie odpowiadając na nic z tego. Obserwacja zapisana datą juliańską w 1860 roku odejmuje się od dzisiejszej bez jednej poprawki na reformy — i właśnie o to chodziło.
Katalog · jednostki miary
Karta dla każdej wielkości
Siedem jednostek podstawowych SI, dwadzieścia dwie pochodne z własnymi nazwami i wielkości spoza układu, bez których nie działałaby ani technika, ani kalendarz.