Юлианский день¶

Юлианский день (JD, Julian Day) — это система непрерывного счёта дней, используемая в астрономии, хронологии и геоинформатике для однозначного определения дат и интервалов времени. В отличие от календарных систем, основанных на годах, месяцах и днях, юлианский день представляет собой целое число, равное количеству дней, прошедших с полудня 1 января 4713 года до н. э. по юлианскому календарю (или 24 ноября 4714 года до н. э. по пролептическому григорианскому календарю). Эта точка отсчёта была выбрана таким образом, чтобы объединить несколько исторических циклов и упростить расчёты.

¶История

Система юлианских дней была предложена в 1583 году французским учёным Жозефом Жюстом Скалигером (1540—1609). Скалигер, занимавшийся хронологией и историей, стремился создать единую шкалу времени, которая позволила бы избежать путаницы, связанной с использованием различных календарей (юлианского, григорианского, древнеримского, египетского и других). Он назвал её «юлианской» в честь своего отца, Юлия Цезаря Скалигера, а не в честь Юлия Цезаря, хотя название перекликается с юлианским календарём.

Скалигер выбрал начальную точку (1 января 4713 года до н. э.) как момент, когда совпадают начала трёх важных циклов:

• 28-летнего солнечного цикла (повторение дней недели для юлианского календаря);
• 19-летнего метонова цикла (фазы Луны);
• 15-летнего индикта (налоговый цикл в Римской империи).

Произведение 28 × 19 × 15 = 7980 лет — это период, через который все три цикла повторяются одновременно. Начало текущего периода (с 4713 года до н. э.) было выбрано так, чтобы все три цикла начинались с 1.

В XIX веке астрономы, в частности Джон Гершель, начали активно использовать систему Скалигера для упрощения вычислений разности дат. В 1898 году французский астроном Камиль Фламмарион предложил использовать юлианские дни в астрономических эфемеридах. С 1925 года Международный астрономический союз (МАС) официально рекомендовал применять юлианские дни в астрономических публикациях.

¶Определение и расчёт

¶Основная формула

Юлианский день (JD) для заданной даты по григорианскому или юлианскому календарю вычисляется по алгоритмам, учитывающим год, месяц и день. Для дат после 1 марта 4801 года до н. э. (по юлианскому календарю) существует несколько стандартных методов. Один из наиболее распространённых — алгоритм, предложенный в 1970-х годах:

1. Если месяц равен 1 или 2, то год уменьшается на 1, а месяц увеличивается на 12.
2. Вычисляется A = целая часть (год / 100).
3. Вычисляется B = 2 − A + целая часть (A / 4) (для григорианского календаря; для юлианского B = 0).
4. JD = целая часть (365,25 × (год + 4716)) + целая часть (30,6001 × (месяц + 1)) + день + B − 1524,5.

Результат — дробное число, где целая часть соответствует номеру дня, а дробная — времени суток. Например, полдень 1 января 2000 года (12:00 UTC) соответствует JD 2451545,0.

¶Модифицированный юлианский день (MJD)

Для удобства в астрономии часто используется модифицированный юлианский день (MJD, Modified Julian Day), который введён в 1957 году Смитсоновской астрофизической обсерваторией. MJD = JD − 2400000,5. Таким образом, MJD начинается в полночь (00:00 UTC), а не в полдень, и имеет меньшее количество цифр. Например, 1 января 2000 года в 00:00 UTC соответствует MJD 51544,0.

¶Применение

¶Астрономия

В астрономии юлианский день является стандартом для записи дат наблюдений, расчёта орбит, эфемерид и прогнозирования астрономических явлений (затмений, прохождений планет, максимумов переменных звёзд). Использование непрерывной шкалы позволяет легко вычислять интервалы времени между событиями, не завися от календарных систем. Например, разность между двумя JD даёт точное количество дней (включая доли) между ними.

¶Хронология и история

Историки и хронологов используют юлианские дни для сопоставления дат из разных календарей (египетского, римского, византийского, мусульманского, иудейского). Это позволяет однозначно датировать события, описанные в древних источниках, и избежать ошибок, связанных с переходом на григорианский календарь.

¶Геоинформационные системы (ГИС)

В ГИС и спутниковой навигации юлианские дни применяются для хранения временных меток, особенно при обработке данных дистанционного зондирования Земли. Формат JD удобен для вычисления временных рядов и анализа изменений во времени.

¶Программирование и базы данных

В некоторых языках программирования (например, в Python, Java, C++) существуют библиотеки, поддерживающие преобразование дат в юлианские дни и обратно. Это упрощает реализацию алгоритмов, связанных с календарными расчётами, особенно при работе с историческими датами или астрономическими данными.

¶Примеры

Ниже приведены значения юлианского дня для некоторых известных дат:

¶Интересные факты

• Юлианский день не следует путать с юлианским календарём, хотя названия связаны. Система Скалигера использует юлианский календарь для определения начальной точки, но сама по себе не зависит от календаря.
• В некоторых областях, например, в спутниковой навигации, используется юлианская дата (Julian Date), которая отличается от юлианского дня тем, что включает дробную часть времени, начиная с полудня.
• Существует также юлианский цикл длительностью 7980 лет, который начался в 4713 году до н. э. и закончится в 3267 году н. э. После этого система может быть продолжена с новым циклом.
• В астрономических эфемеридах часто используется юлианская эпоха (например, J2000.0), которая соответствует JD 2451545,0 (1 января 2000 года, 12:00 TT).

¶Источники

• Скалигер, Ж. Ж. «Opus de emendatione temporum» (1583).
• Международный астрономический союз (МАС). «Transactions of the International Astronomical Union», Vol. II (1925).
• Мюллер, И. «Astronomical Algorithms» (1998).
• Ежегодник «Астрономический календарь» (раздел «Юлианские дни»).
• Документация по библиотеке Python «astropy.time» (версия 6.0, 2024).