 |
Această pagină folosește conținut din Wikipedia în limba engleză. Articolul original se afla la Anul tropical. Lista de autori poate fi văzută în istoricul paginii. Ca și în cazul Calendarului Wikia, textul din Wikipedia este disponibil sub Licență Creative Commons. Vezi Wikia:Licențiere. |
Un an tropical (cunoscut și sub numele de an solar) este durata de timp pe care Soarele, văzut de pe Pământ, o ia pentru a reveni în aceeași poziție de-a lungul eclipticii (traiectoria sa printre stelele de pe sfera cerească) în raport cu echinocțiile și solstițiile. Durata exactă a timpului depinde de punctul de pe ecliptică pe care se alege: pornind de la echinocțiul de primăvară (nordic), unul dintre cele patru puncte cardinale de-a lungul eclipticii, se obține anul echinocțiului de primăvară; făcând o medie a tuturor punctelor de plecare de pe ecliptică se obține anul tropical mediu.
Pe Pământ, oamenii observă evoluția anului tropical din mișcarea lentă a Soarelui de la sud la nord și înapoi; cuvântul „tropical” provine din grecescul tropos care înseamnă „întoarcere”. Tropicele Cancerului și Capricornului marchează latitudinile extreme de nord și sud unde Soarele poate apărea direct deasupra capului. Poziția Soarelui poate fi măsurată prin variația de la o zi la alta a lungimii umbrei la prânz a unui gnomon (un stâlp sau un băț vertical). Acesta este modul cel mai „natural” de măsurare a anului, în sensul că variațiile de insolație determină anotimpurile.
Pentru că echinocțiul vernal se deplasează înapoi de-a lungul eclipticii datorită precesiunii, un an tropical este mai scurt decât un an sideral (în 2000, diferența a fost de 20.409 minute; în 1900 a fost de 20.400 min).
Subtilități
Mișcarea Pământului pe orbita sa (și, prin urmare, mișcarea aparentă a Soarelui printre stele) nu este complet regulată. Acest lucru se datorează perturbațiilor gravitaționale cauzate de Lună și de planete. Prin urmare, timpul dintre trecerile succesive ale unui anumit punct de pe ecliptică va varia. În plus, viteza Pământului pe orbita sa variază (deoarece orbita este mai degrabă eliptică decât circulară). În plus, poziția echinocțiului pe orbită se modifică din cauza precesiei. Ca o consecință (explicată mai jos), lungimea unui an tropical depinde de punctul specific pe care îl alegeți pe ecliptică (măsurat de la echinocțiu și care se deplasează împreună cu acesta) în care Soarele ar trebui să se întoarcă.
De aceea, astronomii au definit un an tropical mediu, care este o medie a tuturor punctelor de pe ecliptică; acesta are o lungime de aproximativ 365,24219 zile SI. În afară de aceasta, anii tropicali au fost definiți pentru anumite puncte specifice de pe ecliptică: în special anul echinocțiului vernal, care începe și se termină atunci când Soarele se află la echinocțiul vernal. Durata sa este de aproximativ 365,2424 zile.
O complicație suplimentară: Putem măsura timpul fie în „zile de lungime fixă”: zile SI de 86.400 secunde SI, definite de ceasurile atomice sau zile dinamice definite de mișcarea Lunii și a planetelor; sau în zile solare medii, definite de rotația Pământului în raport cu Soarele. Durata zilei solare medii, măsurată de ceasuri, este din ce în ce mai lungă (sau, invers, zilele de ceas sunt din ce în ce mai scurte, măsurate de un cadran solar). Trebuie folosită ziua solară medie deoarece durata fiecărei zile solare variază în mod regulat pe parcursul anului, așa cum arată ecuația timpului.
După cum se explică la Eroare în enunțarea anului tropical, folosirea valorii „anului tropical mediu” pentru a se referi la anul echinocțiului vernal definit mai sus este, strict vorbind, o eroare. În jargonul astronomic, cuvintele „an tropical” se referă doar la anul tropical mediu, în stil Newcomb, de 365,24219 zile SI. Anul echinocțiului vernal de 365,2424 zile solare medii este, de asemenea, important, deoarece este baza majorității calendarelor solare, dar nu este „anul tropical” al astronomilor moderni.
Numărul de zile solare medii într-un an echinocțiului vernal a oscilat între 365,2424 și 365,2423 timp de câteva milenii și probabil că va rămâne aproape de 365,2424 pentru încă câteva. Această stabilitate pe termen lung este pură întâmplare, deoarece în epoca noastră încetinirea rotației, accelerarea mișcării orbitale medii și efectul la echinocțiul de primăvară al schimbărilor de rotație și de formă de pe orbita Pământului, se întâmplă să se anuleze aproape complet.
În schimb, anul tropical mediu, măsurat în zile SI, este din ce în ce mai scurt. Acesta era de 365,2423 zile SI în jurul anului 200 d.Hr. și este în prezent aproape de 365,2422 zile SI.
Valoarea medie actuală
Cea mai recentă valoare a anului tropical mediu la J2000.0 (1 ianuarie 2000, 12:00 TT), conform unei soluții analitice incomplete a lui Moisson, a fost:
365.242 190 419 zile SI
O valoare mai veche conform unei soluții complete descrise de Meeus a fost:
(această valoare este în concordanță cu schimbarea liniară și cu ceilalți ani ecliptici care urmează)
365.242 189 670 zile SI.
Datorită schimbărilor în rata de precesie și în orbita Pământului, există o schimbare constantă a duratei anului tropical. Aceasta poate fi exprimată cu ajutorul unui polinom în timp; termenul liniar este:
diferență (zile) = -0,000 000 000 061 62×a zile (a în ani iulieni de la 2000),
sau aproximativ 5 ms/an, ceea ce înseamnă că acum 2000 de ani anul tropical era cu 10 secunde mai lung.
Nota: aceste formule și următoarele folosesc zile de exact 86400 secunde SI. a este măsurat în ani iulieni (365,25 zile) de la epocă (2000). Scara de timp este Timpul Terestru, care se bazează pe ceasuri atomice (anterior se folosea în schimb Timpul Efemeridei); acesta este diferit de Timpul Universal, care urmărește rotația oarecum imprevizibilă a Pământului. Diferența (mică, dar care se acumulează) (numită ΔT) este relevantă pentru aplicațiile care se referă la timp și zile așa cum sunt observate de pe Pământ, cum ar fi calendarele și studiul observațiilor astronomice istorice, cum ar fi eclipsele.
Lungimi diferite
După cum s-a menționat deja, există o anumită posibilitate de alegere în ceea ce privește lungimea anului tropical, în funcție de punctul de referință pe care se alege. Motivul este că, în timp ce precesia echinocțiilor este destul de constantă, viteza aparentă a Soarelui în timpul anului nu este. Atunci când Pământul se află în apropierea periheliului orbitei sale (în prezent, în jurul datei de 3 – 4 ianuarie), acesta (și, prin urmare, Soarele văzut de pe Pământ) se deplasează mai repede decât media; prin urmare, timpul câștigat la atingerea punctului de apropiere de pe ecliptică este relativ mic, iar „anul tropical” măsurat pentru acest punct va fi mai lung decât media. Acesta este cazul dacă se măsoară timpul de revenire a Soarelui în punctul de solstițiu sudic (în jurul datei de 21 decembrie – 22 decembrie), care este aproape de periheliu.
În mod invers, punctul de solstițiu nordic se află în prezent aproape de afeliu, unde Soarele se mișcă mai lent decât media. Prin urmare, timpul câștigat pentru că acest punct s-a apropiat de Soare (pe aceeași distanță de arc unghiular cum se întâmplă în punctul de solstițiu sudic) este considerabil mai mare: astfel, anul tropical măsurat pentru acest punct este mai scurt decât media. Punctele echinocțiale se află la mijloc, iar în prezent anii tropicali măsurați pentru acestea sunt mai apropiați de valoarea anului tropical mediu citat mai sus. Pe măsură ce echinocțiul parcurge un cerc complet în raport cu periheliul (în aproximativ 21.000 de ani), durata anului tropical definită în raport cu un anumit punct de pe ecliptică oscilează în jurul anului tropical mediu.
Valorile actuale și modificarea lor anuală a timpului de întoarcere la punctele cardinale ale eclipticii sunt:
- echinocțiul polar: 365,24237404 + 0,00000010338×a zile
- solstițiul nordic: 365.24162603 + 0.00000000650×a zile
- ecinocțiu de toamnă: 365.24201767 – 0.00000023150×a zile
- solstițiu sudic: 365.24274049 – 0.00000012446×a zile
Observați că media celor patru este de 365,2422 zile SI (media anului tropical). Această cifră este în prezent din ce în ce mai mică, ceea ce înseamnă că anii devin mai scurți, atunci când sunt măsurați în secunde. Acum, zilele reale devin încet și constant mai lungi, măsurate în secunde. Așadar, numărul de zile efective dintr-un an scade și el.
Diferențele dintre diferitele tipuri de ani sunt relativ minore pentru configurația actuală a orbitei Pământului. Pe Marte, însă, diferențele dintre diferitele tipuri de ani sunt cu un ordin de mărime mai mari: anul echinocțiului vernal = 668,5907 zile marțiene (sols), anul solstițiului de vară = 668,5880 sols, anul echinocțiului de toamnă = 668,5940 sols, anul solstițiului de iarnă = 668,5958 sols, anul tropical fiind de 668,5921 sols . Acest lucru se datorează excentricității orbitale considerabil mai mari a lui Marte.
Orbita Pământului trece prin cicluri de creștere și descreștere a excentricității pe o scară de timp de aproximativ 100.000 de ani (ciclurile Milankovitch); iar excentricitatea sa poate ajunge până la aproximativ 0,06. Prin urmare, în viitorul îndepărtat, Pământul va avea, de asemenea, valori mult mai divergente ale diferiților ani de echinocțiu și solstițiu.
Anul calendaristic
Această distincție este relevantă pentru studiile calendaristice. Calendarul ebraic stabilit a creat o rezolvare matematică pentru diferențele care apar între anul solar și cel lunar, astfel încât toate sărbătorile evreiești să aibă loc în același anotimp în fiecare an. Principala sărbătoare creștină în mișcare a fost Paștele. La începuturile creștinismului au fost folosite mai multe moduri diferite de a calcula data Paștelui, dar în cele din urmă a fost acceptată regula unificată conform căreia Paștele va fi sărbătorit în duminica de după prima lună plină (ecleziastică) din ziua echinocțiului vernal (ecleziastic, nu real), care a fost stabilit să cadă la 21 martie. Prin urmare, biserica și-a stabilit ca obiectiv să mențină ziua echinocțiului vernal (real) pe 21 martie sau în apropiere, iar anul calendaristic trebuie să fie sincronizat cu anul tropical, măsurat prin intervalul mediu dintre echinocții vernale. Începând cu anul 1000 d.Hr., anul tropical mediu (măsurat în zile SI) a devenit din ce în ce mai scurt decât acest interval mediu dintre echinocții vernale (măsurat în zile reale), deși intervalul dintre echinocții vernale succesive, măsurat în zile SI, a devenit din ce în ce mai lung.
Acum, calendarul nostru gregorian actual are un an mediu de:
365 + 97/400 = 365,2425 zile.
Deși este aproape de anul echinocțiului vernal (în conformitate cu intenția reformei calendarului gregorian din 1582), este puțin prea lung și nu este o aproximare optimă dacă luăm în considerare fracțiunile continue enumerate mai jos. Rețineți că aproximarea de 365 + 8/33 folosită în calendarul iranian este chiar mai bună, iar 365 + 8/33 a fost luată în considerare la Roma și în Anglia ca o alternativă pentru reforma catolică a calendarului gregorian din 1582.
Mai mult, calculele moderne arată că anul echinocțiului vernal a rămas între 365.2423 și 365,2424 zile calendaristice (adică zile solare medii măsurate în Timp Universal) în ultimele patru milenii și ar trebui să rămână 365,2424 zile (la cea mai apropiată zece miime de zi calendaristică) pentru câteva milenii de acum încolo. Acest lucru se datorează anulării reciproce fortuite a majorității factorilor care influențează durata acestei măsuri particulare a anului tropical în epoca actuală.
Reguli calendaristice
Marele interes al valorii anului tropical este acela de a menține anul calendaristic sincronizat cu începutul anotimpurilor. Toate calendarele solare progresive, începând cu Egiptul vechi, sunt calendare aritmetice. Aceasta înseamnă o regulă ușoară pentru a încerca să se ajungă la cea mai bună valoare astronomică posibilă.
În istoria calendarelor solare în special aceste cinci reguli (aproximații) au fost folosite, sunt folosite sau sunt propuse:
| Regula calendaristică | Anul mediu în zile | |
|---|---|---|
| Vechiul egiptean | 365 | = 365. 000 000 000 000 |
| Iulian | 365 + ¼ | = 365. 250 000 000 000 |
| Gregoriană | 365 + ¼ – 3/400 | = 365. 242 500 000 |
| Khayyam | 365 + 8/33 | = 365. 24 24 24 24 24 24 |
| Anul tropical mediu la epoca 2000.0 | = 365. 242 190 419 | |
| von Mädler | 365 + ¼ – 1/128 | = 365. 242 187 500 |
Echinocțiul de martie
| Echinocțiul de martie din 2001 d.Hr. până în 2048 în timp dinamic (delta T la UT > 1 min.) |
||||||||||||||
| 2001 | 20 | 13:32 | 2002 | 20 | 19:17 | 2003 | 21 | 01:01 | 2004 | 20 | 06:50 | |||
| 2005 | 20 | 12:35 | 2006 | 20 | 18:27 | 2007 | 21 | 00:09 | 2008 | 20 | 05:50 | |||
| 2009 | 20 | 11:45 | 2010 | 20 | 17:34 | 2011 | 20 | 23:22 | 2012 | 20 | 05:16 | |||
| 2013 | 20 | 11:03 | 2014 | 20 | 16:58 | 2015 | 20 | 22:47 | 2016 | 20 | 04:32 | |||
| 2017 | 20 | 10:30 | 2018 | 20 | 16:17 | 2019 | 20 | 22:00 | 2020 | 20 | 03:51 | |||
| 2021 | 20 | 09:39 | 2022 | 20 | 15:35 | 2023 | 20 | 21:26 | 2024 | 20 | 03:08 | |||
| 2025 | 20 | 09:03 | 2026 | 20 | 14:47 | 2027 | 20 | 20:26 | 2028 | 20 | 02:19 | |||
| 2029 | 20 | 08:03 | 2030 | 20 | 13:54 | 2031 | 20 | 19:42 | 2032 | 20 | 01:23 | |||
| 2033 | 20 | 07:24 | 2034 | 20 | 13:19 | 2035 | 20 | 19:04 | 2036 | 20 | 01:04 | |||
| 2037 | 20 | 06:52 | 2038 | 20 | 12:42 | 2039 | 20 | 18:34 | 2040 | 20 | 00:13 | |||
| 2041 | 20 | 06:08 | 2042 | 20 | 11:55 | 2043 | 20 | 17:29 | 2044 | 19 | 23:22 | |||
| 2045 | 20 | 05:09 | 2046 | 20 | 11:00 | 2047 | 20 | 16:54 | 2048 | 19 | 22:36 | |||
| Sursa: Jean Meeus | ||||||||||||||
Când se folosește calendarul gregorian în scări de timp constante (TT sau TAI), deci atunci când se ignoră DeltaT, începutul primăverii se va deplasa inevitabil la 19-20 martie, în loc de tradiționalul 20-21 martie. Anul comun gregorian 2100 va înlocui din punct de vedere temporal echinocțiul vernal la 20-21 martie, dar se va deplasa înapoi la 19-20 martie în 2176 (=17×128), conform tabelelor de echinocții ale lui Meeus. Regula von Mädler ar evita în mod regulat această deplasare la 19 martie timp de milenii.
Vezi și
- Anul anomalistic
- Anul sideral
- Jean Meeus și Denis Savoie, „The history of the tropical year”, Journal of the British Astronomical Association 102 (1992) 40-42.
.