Data juliana
Unidade fora do sistema · grandeza: um instante numa contagem contínua de dias
Um astrónomo que precisa de subtrair uma data de observação de outra encontra-se numa situação incómoda: entre elas podem estar meses de duração desigual, anos bissextos, os dez dias riscados na passagem ao calendário gregoriano e, tratando-se de eclipses antigos, ainda vários sistemas incompatíveis de contagem dos anos. A data juliana afasta tudo isso de uma vez, porque simplesmente numera os dias uns a seguir aos outros, sem meses e sem ano zero: hoje corre o dia desde o início da contagem, ontem corria o anterior, e a diferença entre duas observações obtém-se por subtração.
Joseph Escalígero colocou a origem da contagem no primeiro de janeiro do ano 4713 antes da nossa era no calendário juliano — não porque ali tivesse acontecido alguma coisa, mas porque nesse ponto começavam ao mesmo tempo três ciclos de calendário usados na cronologia. E fez o dia começar ao meio-dia, o que veio a ser um acerto: uma noite de observação cabe inteira num único número inteiro, ao passo que a data civil muda a meio dela. Um só inconveniente tem esta contagem, mas notório: os números ultrapassaram os dois milhões e meio, e para não os escrever por extenso introduziu-se em 1957 uma data modificada, mais curta.
01 · Definição
A data juliana é o número de dias decorridos desde o meio-dia do primeiro de janeiro do ano 4713 antes da nossa era no calendário juliano, com uma parte fracionária que conta a porção do dia em curso. O número inteiro de dias sem fração chama-se dia juliano, e para não escrever sete algarismos subtrai-se à data 2 400 000,5 e obtém-se a data juliana modificada, cujo dia começa já à meia-noite.
O início do dia ao meio-dia foi escolhido por causa do observador: a noite, da tarde à manhã, cai a meio do dia juliano, e todos os registos de um mesmo turno recebem o mesmo número inteiro, ao passo que no calendário a data muda a meio dessa noite. Na data modificada a origem foi levada para a meia-noite precisamente por não se destinar ao telescópio mas ao seguimento por rádio de satélites, onde o turno trabalha vinte e quatro horas e é mais simples conciliar os registos com o calendário civil.
Juliana chama-se a data não por causa do calendário juliano mas por causa de Júlio César Escalígero, o pai do autor — coincidência infeliz que já ninguém irá corrigir. A própria origem da contagem escolheu-a Escalígero por aritmética: tomou três ciclos cronológicos, o solar de vinte e oito anos, o lunar de dezanove e o das indicções de quinze, e procurou o ano em que os três começavam juntos. O produto destes números dá 7980 anos, e o ponto seguinte só cairá no ano 3268.
A data juliana por si só não fixa uma escala de tempo, apenas um modo de escrever um instante; por isso, em trabalhos rigorosos, indica-se em que escala se toma a fração: JD(UTC) para observações, JD(TT) para efemérides e, no tratamento de curvas de luz, ainda uma correção baricêntrica, visto que a luz de uma estrela chega a pontos diferentes da órbita terrestre com uma diferença que vai até dezasseis minutos.
Conduza o tempo com o cursor em tempo universal e observe duas marcas: a dourada é o limite do dia juliano ao meio-dia, a vermelha é a meia-noite civil. Enquanto o telescópio trabalha, a linha vermelha passa a meio do turno e a data civil muda, ao passo que a dourada fica bem de lado, de modo que todos os registos da noite levam um único número inteiro.
A luz de uma estrela distante não chega à Terra ao mesmo tempo em janeiro e em julho: atravessa o diâmetro da órbita terrestre em dezasseis minutos e meio. Para a curva de luz de uma estrela variável tal grandeza é enorme, e por isso as observações são referidas ao centro de massa do Sistema Solar e escritas como data baricêntrica BJD. Desprezar esta correção desenha falsas variações do período que na própria estrela não existem.
02 · Conversão
Introduza uma data ou um número de dia
A conversão entre todas as formas abreviadas é exata, pois da data juliana só as separa uma constante subtraída. A linha do calendário calcula-se pelo algoritmo habitual, mas a escala da fração depende de onde o tempo foi tomado: JD em UTC e JD em tempo terrestre diferem hoje em 69,2 segundos.
As datas anteriores a 1582 a ficha lê-as no calendário juliano, como é costume em cronologia; o comutador de calendário está entre as afinações finas da ficha.
A parte fracionária da data juliana e a da modificada estão desviadas em meio dia, e daí que um MJD inteiro caia à meia-noite e um JD inteiro ao meio-dia. O erro desse meio dia é o mais frequente no tratamento de observações de arquivo: não estraga as diferenças dentro de uma mesma série, mas desloca a fase de uma estrela variável exatamente meio período quando se emendam séries.
| Valor | Nota | ||
|---|---|---|---|
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03 · Ordens de grandeza
escala logarítmica: do dia ao período inteiro04 · Instrumentos de medição
Com que se data uma observação
Durante século e meio a data de uma observação foi escrita à mão no livro, e o dia juliano era cómodo justamente por não mudar a meio do turno. Os arquivos de curvas de luz de estrelas variáveis assim reunidos continuam em uso: sem uma contagem contínua seria quase impossível emendar as observações do século dezanove às de agora.
O dia sideral é mais curto do que o solar em quase quatro minutos, e o relógio do observador andava pelas estrelas para que o telescópio se apontasse pela ascensão reta sem cálculos. Mas uma observação não pode ser registada em tempo sideral, pois este não serve para diferenças, e por isso ao lado estava sempre um segundo relógio, civil, e ao livro ia precisamente a data juliana.
No cabeçalho de qualquer imagem moderna constam o princípio e o fim da exposição, e para a fotometria toma-se o ponto médio. Escreve-se em data modificada, visto ser mais curta e caber num número de vírgula flutuante vulgar sem perda de algarismos, ao passo que a data juliana completa consome toda a precisão na sua parte inteira.
Uma observação recebe a sua data não do relógio da parede mas de um recetor que capta o sinal de um sistema de satélites, e a exatidão da marca chega a dezenas de nanossegundos. O recetor dá o tempo na escala UTC, pelo que quem trata os dados leva ele próprio a fração da data ao tempo terrestre, somando o desvio corrente e a constante de 32,184 segundos.
05 · Regras de escrita
Uma data sem a sua escala está incompleta
As designações escrevem-se em maiúsculas sem pontos, e o próprio número separa-se por um espaço; a escala em que a fração é tomada indica-se entre parênteses, pois entre JD em UTC e JD em tempo terrestre há mais de um minuto. As formas da contagem não se misturam: a data modificada tem a sua constante e a sua meia-noite, e acrescentar-lhe «JD» não é admissível nem em rascunho.
A primeira escrita junta a um número modificado uma designação alheia e desloca o instante em dois milhões e meio de dias. A segunda põe pontos dentro da designação, coisa que não se faz nem para JD nem para MJD. A terceira perde aquele mesmo meio dia por causa do qual uma forma começa ao meio-dia e a outra à meia-noite. E a quarta confunde as origens.
06 · Unidades vizinhas
Ao lado estão todas as formas abreviadas da mesma contagem, pensadas para tarefas diferentes: a data truncada da telemetria de satélites, a data reduzida das efemérides antigas e ainda a contagem de segundos da época POSIX, montada segundo o mesmo princípio, apenas a partir de outra origem e noutras unidades.
dias a contar do meio-dia
dias a contar da meia-noite
cinco algarismos na telemetria
De entre as fichas do Simetrium estão ao lado as escalas UTC, TAI e UT1, que fixam a parte fracionária da data, dia como unidade desta contagem, cômputo dos anos, cujas origens diferem, e século, cuja forma juliana de 36 525 dias entra na fórmula das épocas.
07 · Secção histórica
Uma contagem inventada para subtrair
Um ano depois da reforma gregoriana, Joseph Escalígero publicou a sua obra sobre a emenda da cronologia, na qual propôs uma contagem independente de qualquer calendário. Pôs a origem no ano em que se juntavam o ciclo solar de vinte e oito anos, o lunar de dezanove e o das indicções de quinze — de modo que qualquer data antiga caísse dentro do período.
John Herschel mostrou nos seus «Outlines of Astronomy» para que serve ao observador o período cronológico, e deu tábuas para a conversão. Os astrónomos adotaram-no depressa, porque a sua tarefa era exatamente aquela para a qual a contagem servia: subtrair uma data de outra e obter um número de dias, sem pensar em meses nem em anos bissextos.
O seguimento dos primeiros satélites artificiais fazia-se por telégrafo e em máquinas de calcular, onde cada algarismo a mais custava dinheiro e erros. Subtraíram então à data juliana 2 400 000,5, tirando de uma vez dois milhões e levando o princípio do dia para a meia-noite, e a data modificada assim obtida tornou-se norma de todo o serviço que trabalha vinte e quatro horas por dia.
Cada imagem de um telescópio de rastreio leva no cabeçalho a data modificada do meio da exposição, ao passo que os catálogos de estrelas variáveis dão a época do máximo em data juliana completa. A contagem sobreviveu a uma reforma do calendário, a uma mudança de escalas de tempo e à passagem da chapa fotográfica ao detetor, porque não descreve nada senão o número de ordem do dia.
Uma grandeza sem padrão nem erro
A data juliana não se pode medir, e nela nada há para verificar: não é uma propriedade do mundo mas um modo de numerar, e a sua correção é garantida pela aritmética, não por um instrumento. Tudo o que pode correr mal reside na fração, onde aparece a física verdadeira: aí é preciso saber em que escala o tempo foi tomado, se o desvio dos relógios atómicos foi tido em conta e se o instante foi referido ao centro de massa.
É isso que explica a sua longevidade. Os calendários sucederam-se, dez dias foram riscados por decreto, ao segundo acrescentaram-se inserções e preparam-se agora para as suprimir, ao passo que o número de ordem do dia seguiu o seu caminho sem responder a nada disso. Uma observação registada em data juliana em 1860 subtrai-se de uma atual sem uma única correção por reformas — e era exatamente isso que se pretendia.
Catálogo · unidades de medida
Uma ficha para cada grandeza
Sete unidades de base do SI, vinte e duas derivadas com nome próprio e grandezas fora do sistema sem as quais nem a técnica nem o calendário funcionariam.