Recientemente he estado experimentando con la aplicación web JPL Horizons planet ephemerides y encontré una discrepancia desconcertante.
Horizons permite especificar el tiempo en el que se deben calcular las efemérides del planeta de varias maneras. Si solo queremos uno o varios puntos de tiempo, en la pestaña Especificación de tiempo podemos elegir el modo "Especificar una lista de tiempos". Entonces podemos elegir como forma de tiempo "MJD (Modified Julian Day)". Luego, podemos elegir el tipo de tiempo, de los cuales tenemos 3 disponibles: Tiempo Universal (UT), Tiempo [Dinámico] Terrestre (TT) y Tiempo Dinámico Baricéntrico (TDB).
Como caso de prueba, trabajemos con Mars Barycenter como cuerpo objetivo, con Coordinate Center: Solar System Barycenter (SSB) [500@0] 3, y con la siguiente configuración de salida:
Como primer ejemplo, calculemos las efemérides para Mars Barycenter para MJD=51544.5 TT, que es lo mismo que JD(Julian Day)=51544.5 + 2400000.5=2451545 . Usando esta herramienta de JPL podemos verificar que esto corresponde a 2000-01-01 12:00:00 TT. Obtenemos la siguiente posición:
Componente | Valor |
---|---|
X | 206980433.8363662 |
Y | -186417.0131760761 |
Z | -5667227.498321475 |
También podemos averiguar el MJD equivalente en UTC, teniendo en cuenta lo siguiente:
De esta fuente podemos ver que, para el año 2000, la diferencia entre TAI y UTC era de 32 segundos (es decir, 22 segundos bisiestos más los 10 segundos iniciales de diferencia). En general, la diferencia en ese punto entre TT y UTC fue de 32.184+32=64.184 segundos. Entonces, podemos calcular el MJD correspondiente en UTC de la siguiente manera: 51544.5 - 64.184/86400 = 51544.499257129631587 (tenga en cuenta que la división por 86400 es para convertir segundos a días).
Si luego ingresamos este tiempo objetivo en la aplicación web Horizons y especificamos que es un tiempo UT, deberíamos obtener las mismas efemérides. Y, de hecho, ese es el caso (bueno, hay pequeñas diferencias de menos de un par de metros, pero supongo que podemos ignorarlas por ahora; podría deberse a algunos errores de redondeo en alguna parte):
Componente | Valor |
---|---|
X | 206980433.8363839 |
Y | -186417.0128144659 |
Z | -5667227.498156091 |
Luego traté de realizar la misma prueba para una fecha anterior, en particular, para 1969-07-19 04:48:00 TT (durante la misión Apolo 11). Usando la misma herramienta de conversión de tiempo que vinculé antes, podemos ver que esto es JD=2440421.7 TT, que es MJD=40421.2 TT. Necesitamos hacer una nota aquí, y es que TT/TDT no se definió hasta 1984. Antes de eso, tenemos ET (Tiempo de efemérides), pero según esta fuente, pueden considerarse como una escala de tiempo continua. En el resto de esta pregunta, siempre uso TT, pero técnicamente significa ET para fechas anteriores a 1984. Ingresando este valor (y recordando especificar que está en TT), obtenemos las siguientes efemérides para el baricentro de Marte:
Componente | Valor |
---|---|
X | 29480552.64364658 |
Y | -193577194.1755700 |
Z | -89579659.90450171 |
Calculemos ahora el tiempo UTC equivalente. Para fechas anteriores a 1972, esta fuente proporciona la diferencia entre UT y TT (técnicamente ET), en la tabla denominada Delta-T 1620-1972 . Necesitamos ir a la fila 1965, columna +4 (porque estamos tratando con el año 1969) para obtener un valor de +39.20. Entonces podemos calcular el tiempo UTC equivalente como MJD= 40421.2 - 39.2/86400 = 40421.199546296295011 UTC. Si luego ingresamos este valor en Horizons (recordando decirle que es un tiempo UT), obtenemos esto para el baricentro de Marte:
Componente | Valor |
---|---|
X | 29480566.46219511 |
Y | -193577191.3534565 |
Z | -89579658.98486346 |
Como vemos, los desniveles ya son de bastantes kilómetros! Esto puede parecer pequeño, pero actualmente estoy tratando de simular la trayectoria de la misión Apolo 11. En un punto durante la simulación, realizo un cambio del centro de coordenadas de la Tierra a la Luna basado en las efemérides del JPL, por lo que un error de kilómetros aquí conducirá a trayectorias muy equivocadas a partir de ese punto.
Curiosamente, no sucede para una fecha en 2000, como se muestra arriba. Probé otros procedimientos diferentes (erróneos en principio, pero solo intenté ver si Horizons lo estaba haciendo internamente) para convertir de TT a hora UTC:
Ninguno de estos condujo a las mismas efemérides que con el valor TT correspondiente.
¿Alguien tiene idea de dónde surge esta diferencia en las efemérides obtenidas con TT y UTC equivalentes para 1969? Supongo que internamente Horizons está convirtiendo los tiempos de la siguiente manera: UTC -> TT -> TDB, ya que TDB es lo que realmente debe ingresarse junto con los coeficientes de Chebyshev para calcular las efemérides. De alguna manera, la conversión entre UTC y TT para 1969 es diferente de lo esperado, pero no puedo entender cómo.
Esto no responde directamente a su pregunta, pero aborda la discrepancia.
La columna DAT que está utilizando es un número entero. Ese es un segundo intercalar proléptico y no es correcto antes de 1972. Entre 1966 y 1971, la Oficina Nacional de Estándares de EE. UU. (NBS, ahora llamada Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST)) utilizó un concepto llamado Tiempo atómico escalonado en el que Los subsegundos intercalares (pasos de 0,2 segundos) se añadieron o restaron ocasionalmente a lo que ahora se llama UTC en lugar de los segundos intercalares que se han sumado o restado ocasionalmente desde 1972.
Antes de 1966, creo que las correcciones a lo que ahora se llama UTC se hacían diariamente en la estación de radio NBS WWV.
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