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2018-5-11

儒略日,简化儒略日与约化儒略日

归档于: 天文空间科学, 知识理论 @ 12:09 pm

儒略日(简称JD)的定义应该是每个系统修习过天文学的人必知的常识了。这是一种计日的体系,以儒略历公元前4713年1月1日格林尼治时间正午(也就是现行公历的公元前4714年11月24日正午)作为起点连续计数,以表示历史上的任意日期。随着时间的推移,JD的数值也越来越大,如今更是突破245万,对日常使用来说多少有不便之处,所以史密松天体物理台又在61年前推行了简化儒略日(MJD),MJD的数值是在JD的基础上直接减去2400000.5;这里之所以要多出这个0.5,是为了将MJD的起始时刻改正到1858年11月17日的零时(而非正午),更符合现代人的认知。

这些内容都是本科期间本人学习球面天文学课程时了解到的,这些年来不敢说熟记于心,但多少也还算心中有数,只是由于单纯研究理论方面的课题多年,一直没有将其派上实际用场,直到前年入职国家天文台才重新将其拾了起来。结果最近在编写FAST望远镜数据处理相关文档时,因为与同事核对结果期间出了些有惊无险的岔子,这才意识到,原来与儒略日有关的定义远不止JD与MJD两种。

问题出在哪里呢?在FAST某台后端仪器采集到的观测数据中,时间是以MJD的形式计算的。而自己惯常使用的IDL天文库并没有提供直接将JD转化为MJD的相关功能,但这一点多年以来被本人误解至今。库中的JDCNV函数可以直接计算儒略日的数值,JULDATE函数则能够得出给定时刻的约化儒略日(RJD)——它与简化儒略日一字之差,定义也差不多,RJD = JD - 2400000。

这个RJD对于本人来说着实有些陌生,之前从未正面接触过,一直还以为其等同于MJD。甚至这个名词至今也无规范的汉语翻译。根据其定义来看,约化儒略日的引入只是为了缩小日数,并未照顾今人以子夜作为一日之始的日常习惯,这可能也是它并不像MJD那样流行的原因。IDL天文库设置这个函数的原因不明,为何选择RJD而非MJD作为结果输出也说不清楚,不过概念既明,个中的区别在今后还是需要留神的。

除了前述3个概念,带有“儒略日”三个字的名词还有截断儒略日(TJD)、都柏林儒略日(DJD)以及更为罕用的法国国家航天研究中心儒略日(CNES JD)与空间科学数据顾问委员会儒略日(CCSDS JD)这几个。截断儒略日是NASA在20世纪70年代末专为航天器控制而设,为了保证当时的日数可以用4位数字表示,因此在JD的基础上减去2440000.5(当然,近30年过后,现在的TJD数早已过万)。DJD因1955年国际天文学联合会大会的召开地命名,以JD减去怪怪的2415020,与当年所用的星历表历元有关,在《纽康太阳表》等历史文献中有所体现。另两种定义与JD的日数差异更为古怪,因为实在少见,懒得考证了。

说了这么多,儒略日本身是如何起源的?这套系统要追溯到16世纪格里历改革期间的法国学者兼宗教领袖Joseph Justus Scaliger的工作了。之所以选择儒略历公元前4713年1月1日正午作为儒略日的零点,是因为当时已知的历法周期有三:为时28年的儒略日太阳周期(星期日序的轮回)、19年的默冬章(太阳年与太阴月时长的公倍数),还有15年的小纪,也就是肇始于君士坦丁一世的传统课税周期。这三种周期的最小公倍数是7980年,而公元前4713的年首就是在有文字记载之前距离现代最近的三者之首;儒略日的得名也是由儒略历而来。

儒略日系统在天文界的广泛应用则要等到19世纪了。此时的另一项变革是格林尼治取代了传统的埃及亚历山大港,成为了本初子午线的定义地,因此儒略日的起点也相应发生了转变。至于JD数值的计算,现在相应的程序倒是出现了大把,毋须普通人操心其中的细节。

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