Юлианская дата
Внесистемная единица · величина: момент времени в непрерывном счёте суток
Астроном, которому нужно вычесть одну дату наблюдения из другой, оказывается в неприятном положении: между ними могут лежать месяцы разной длины, високосные годы, десять суток, вычеркнутых при переходе на григорианский календарь, а если дело касается древних затмений — ещё и несколько несовместимых систем счёта лет. Юлианская дата снимает всё это разом, потому что она просто нумерует сутки подряд, без месяцев и без нулевого года: сегодня идут -е сутки от начала счёта, вчера шли предыдущие, и разность двух наблюдений находится вычитанием.
Начало счёта Жозеф Скалигер отнёс к первому января 4713 года до нашей эры по юлианскому календарю — не потому, что там что-нибудь произошло, а потому, что в этой точке одновременно начинались три календарных цикла, употреблявшихся в хронологии. Сутки же он повёл от полудня, и это оказалось удачей: ночь наблюдений целиком укладывается в одно целое число, тогда как календарная дата посреди неё меняется. Неудобство у такого счёта одно, зато заметное: числа перевалили за два с половиной миллиона, и чтобы их не выписывать целиком, в 1957 году ввели укороченную модифицированную дату.
01 · Определение
Юлианская дата — число суток, прошедших от полудня первого января 4713 года до нашей эры по юлианскому календарю, с дробной частью, отсчитывающей долю текущих суток. Целое число суток без дроби называют юлианским днём, а чтобы не выписывать семь знаков, из даты вычитают 2 400 000,5 и получают модифицированную юлианскую дату, у которой сутки начинаются уже в полночь.
Полуденное начало суток выбрано ради наблюдателя: ночь с вечера до утра приходится на середину юлианских суток, и все записи одной смены получают одно и то же целое число, тогда как в календаре посреди этой ночи меняется дата. У модифицированной даты начало сдвинуто к полуночи ровно потому, что она предназначалась не для телескопа, а для радиослежения за спутниками, где смена работает круглые сутки, а согласовывать записи проще с гражданским календарём.
Юлианской дата называется не по юлианскому календарю, а по имени Юлия Цезаря Скалигера, отца автора, — совпадение неприятное, но исправлять его никто уже не станет. Само же начало счёта Скалигер выбрал арифметически: он взял три хронологических цикла, солнечный в двадцать восемь лет, лунный в девятнадцать и цикл индиктов в пятнадцать, и отыскал год, в котором все три начинались вместе. Произведение этих чисел даёт 7980 лет, и следующая такая точка придётся лишь на 3268 год.
Юлианская дата сама по себе не задаёт шкалу времени, а лишь способ записи момента, поэтому в строгих работах указывают, в какой шкале взята дробная часть: JD(UTC) для наблюдений, JD(TT) для эфемерид, а при обработке кривых блеска — ещё и барицентрическую поправку, поскольку свет от звезды доходит до разных точек орбиты Земли с разницей до шестнадцати минут.
Ведите время ползунком по мировому времени и следите за двумя отметками: золотая — граница юлианских суток в полдень, красная — гражданская полночь. Пока телескоп работает, красная черта успевает пройти посередине смены и календарная дата меняется, а золотая остаётся далеко в стороне, так что все записи ночи несут одно целое число.
Свет от далёкой звезды приходит на Землю в январе и в июле не одновременно: диаметр земной орбиты он пересекает за шестнадцать с половиной минут. Для кривой блеска переменной звезды такая величина громадна, а потому наблюдения приводят к центру масс Солнечной системы и записывают барицентрической датой BJD. Пренебрежение этой поправкой рисует ложные изменения периода, которых в самой звезде нет.
02 · Пересчёт
Введите дату или номер суток
Пересчёт между всеми укороченными формами точен, поскольку от юлианской даты их отделяет только вычтенная постоянная. Календарная строка считается по обычному алгоритму, а вот шкала дробной части зависит от того, где взято время: JD в UTC и JD в земном времени различаются сегодня на 69,2 секунды.
Даты до 1582 года лист читает по юлианскому календарю, как и принято в хронологии; переключатель календаря вынесен в тонкие настройки листа.
Дробная часть у юлианской даты и у модифицированной сдвинута на половину суток, и оттого MJD целое приходится на полночь, а JD целое — на полдень. Ошибка на эти полсуток — самая частая в обработке архивных наблюдений: она не портит разности внутри одной серии, зато уводит фазу переменной звезды ровно на половину периода, если серии сшивают из двух источников.
| Значение | Пояснение | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Порядки величин
логарифмическая шкала: от суток до всего периода04 · Приборы измерения
Чем ставят дату на наблюдение
Полтора столетия дату наблюдения выписывали в журнал рукой, и юлианский день был для этого удобен ровно тем, что не менялся посреди смены. Архивы кривых блеска переменных звёзд, собранные таким образом, до сих пор в работе: без непрерывного счёта сшить наблюдения девятнадцатого века с нынешними было бы почти невозможно.
Звёздные сутки короче солнечных почти на четыре минуты, и часы наблюдателя шли по звёздам, чтобы телескоп наводился по прямому восхождению без вычислений. Но записывать наблюдение в звёздном времени нельзя, ибо оно не годится для разностей, а потому рядом всегда стояли вторые часы, гражданские, и в журнал шла именно юлианская дата.
В заголовке всякого современного снимка стоит момент начала и конца выдержки, а для фотометрии берут середину экспозиции. Записывают его в модифицированной дате, поскольку она короче и укладывается в обычное число с плавающей точкой без потери знаков, тогда как полная юлианская дата съедает всю точность на целой части.
Дату наблюдение получает не от часов на стене, а от приёмника, ловящего сигнал спутниковой системы, и точность метки доходит до десятков наносекунд. Приёмник выдаёт время в шкале UTC, поэтому дробную часть даты обработчик сам приводит к земному времени, добавляя текущее смещение и постоянную в 32,184 секунды.
05 · Правила записи
Дата без шкалы неполна
Обозначения пишут прописными без точек, а само число отделяют пробелом; шкалу, в которой взята дробная часть, указывают в скобках, поскольку между JD в UTC и JD в земном времени лежит больше минуты. Форму счёта не смешивают: у модифицированной даты своя постоянная и своя полночь, и приписывать к ней «JD» нельзя даже в черновике.
Первая запись подставляет к модифицированному числу чужое обозначение и уводит момент на два с половиной миллиона суток. Вторая ставит точки внутри обозначения, чего не делают ни для JD, ни для MJD. Третья теряет ту самую половину суток, из-за которой у одной формы сутки начинаются в полдень, а у другой в полночь. Четвёртая же путает начало: целая юлианская дата приходится на полдень, и полночь второго сентября — это 2461286,5.
06 · Соседние единицы
Рядом стоят все укороченные формы того же счёта, придуманные под разные задачи: усечённая дата спутниковой телеметрии, приведённая дата старых эфемерид, а также счёт секунд эпохи POSIX, устроенный по тому же принципу, только от иного начала и в других единицах.
сутки с полудня
сутки с полуночи
пять знаков в телеметрии
Из паспортов Simetrium рядом стоят шкалы UTC, TAI и UT1, задающие дробную часть даты, сутки как единица этого счёта, летоисчисление, у которого различаются нули, и век, чей юлианский вариант в 36 525 суток входит в формулу эпох.
07 · Исторический раздел
Счёт, придуманный ради вычитания
Через год после григорианской реформы Жозеф Скалигер издал труд об исправлении хронологии, в котором предложил счёт, не зависящий ни от одного календаря. Начало он поместил в год, где сходились солнечный цикл в двадцать восемь лет, лунный в девятнадцать и цикл индиктов в пятнадцать, — так что всякая античная дата попадала внутрь периода и получала одно число.
Джон Гершель в своих «Очерках астрономии» показал, чем хронологический период полезен наблюдателю, и дал таблицы для перевода. Астрономы приняли его быстро, потому что задача у них была ровно та, для которой счёт годился: вычесть одну дату из другой и получить число суток, не думая ни о месяцах, ни о високосных годах.
Слежение за первыми искусственными спутниками велось телеграфом и на счётных машинах, где каждый лишний знак стоил денег и ошибок. Тогда от юлианской даты отняли 2 400 000,5, разом убрав два миллиона и сдвинув начало суток к полуночи, и получившаяся модифицированная дата стала стандартом для всякой службы, работающей круглосуточно.
Всякий кадр обзорного телескопа несёт в заголовке модифицированную дату середины выдержки, а каталоги переменных звёзд задают эпоху максимума полной юлианской датой. Счёт пережил и календарную реформу, и смену шкал времени, и переход от фотопластинки к матрице, потому что он не описывает ничего, кроме порядкового номера суток.
Величина, у которой нет ни эталона, ни ошибки
Юлианскую дату нельзя измерить, и поверять в ней нечего: она не свойство мира, а способ нумерации, и правильность её обеспечивается арифметикой, а не прибором. Всё, что может пойти не так, лежит в дробной части, где появляется настоящая физика: там надо знать, в какой шкале взято время, учтено ли смещение атомных часов и приведён ли момент к центру масс Солнечной системы. Целая часть же безупречна по построению, а потому единственная опасность целого числа — перепутать форму счёта и потерять либо два миллиона суток, либо роковую половину.
Тем и объясняется её долголетие. Календари сменялись, десять суток вычеркивались указом, к секунде приделывали вставки и собирались их отменять, а порядковый номер суток шёл себе дальше, никак на всё это не отзываясь. Наблюдение, записанное в юлианской дате в 1860 году, вычитается из нынешнего без единой поправки на реформы — и ровно это качество, безразличие к людским решениям, астрономы ценили в счёте с самого начала.
Каталог · единицы измерения
Паспорт на каждую величину
Семь базовых единиц СИ, двадцать две производные с собственными именами и внесистемные величины, без которых не обходится ни наука, ни быт. Каждая — отдельный лист: определение, пересчёт, приборы, правила записи, история. На 36 языках.