春分点（天体座標）

天文学において、春分点とは、黄道が天の赤道と交差する天球上の2つの場所のいずれかを指します。^[1]^[2]^{[3]このような}交差点は 2つありますが、太陽の昇交点に関連する春分点が天体座標系の慣例的な原点として使用され、単に「春分点」と呼ばれます。春分点と秋分点の一般的な使用法とは対照的に、天体座標系における春分点は、時間内の瞬間ではなく、空間内の方向です。

約25,800年の周期で、春分点は摂動力により天球に対して西方向に移動するため、座標系を定義するには、春分点が選択される日付を指定する必要があります。この日付は、紀元と混同しないでください。天体は、軌道運動や固有運動などの実際の動きを示し、紀元は、天体の位置が適用される日付を定義します。したがって、天体の座標を完全に指定するには、春分点の日付と紀元の日付の両方が必要です。^[4]

現在使用されている標準の春分点と元号は J2000.0 で、2000 年 1 月 1 日 12:00 TTです。接頭辞「J」は、ユリウス暦であることを示します。以前の標準の春分点と元号は B1950.0 で、接頭辞「B」はベッセル暦であることを示します。1984 年以前はベッセル暦の春分点と元号が使用されていました。それ以降はユリウス暦の春分点と元号が使用されています。^[5]

春分点の動き

春分点は移動する。つまり、時間の経過とともに遠くの星々に対して位置が変わる。その結果、星表には長年、さらには数十年にわたって異なる暦が記載されることになる。^[6] これは歳差運動と章動運動によるもので、どちらもモデル化できる。また、その他の小さな摂動力は観測によってのみ決定でき、天文年鑑に表としてまとめられている。

歳差

春分点歳差運動は、紀元前129年にヒッパルコスによって初めて記録されました。ヒッパルコスは、春分点に対するスピカの位置を記録し、それを紀元前273年にティモカリスによって観測された位置と比較しました。 ^[7] これは25,800年の周期を持つ長期的な運動です。

章動運動

章動は黄道面の振動です。これはジェームズ・ブラッドリーによって、星の赤緯の変化として初めて観測されました。ブラッドリーはこの発見を 1748 年に発表しました。ブラッドリーは十分に正確な時計を持っていなかったため、章動が天の赤道に沿った春分点の動きに与える影響に気づいていませんでしたが、今日ではこれが章動のより重要な側面となっています。^[8] 章動の振動周期は 18.6 年です。

春分と秋分

ベッセルの春分点と春分点

ベッセル紀は、ドイツの数学者で天文学者のフリードリヒ・ベッセル(1784–1846) にちなんで名付けられた紀元で、太陽の経度がちょうど 280° の地点で測定される1 熱年である365.242198781 日のベッセル年に基づく紀元です。1984 年以降、ベッセル分点と紀元はユリウス分点と紀元に置き換えられました。現在の標準分点と紀元はユリウス紀である J2000.0 です。

ベッセルエポックは次のように計算されます:

B = 1900.0 + (ユリウス日 − 2415020.31352) / 365.242198781

以前の標準春分点と元号はベッセル元号である B1950.0 でした。

星の赤経と赤緯は歳差運動により常に変化するため、天文学者は常に特定の春分点を基準にしてこれらを指定します。歴史的に使用されているベッセル春分点には、B1875.0、B1900.0、B1925.0、B1950.0 などがあります。公式の星座の境界は、1930 年に B1875.0 を使用して定義されました。

ユリウス春分と紀元

ユリウス紀は、ちょうど 365.25 日のユリウス年に基づく紀元です。1984 年以降、ユリウス紀は以前のベッセル紀よりも優先して使用されています。

ユリウス暦は次のように計算されます:

J = 2000.0 + (ユリウス日− 2451545.0)/365.25

現在使用されている標準の春分点と元号は J2000.0 で、これは 2000 年 1 月 1 日 12:00地球時間に相当します。

J2000.0

J2000.0 エポックは、正確にはユリウス日2451545.0 TT (地球時間)、つまり 2000 年 1 月 1 日正午 TT です。これは、2000 年 1 月 1 日 11:59:27.816 TAIまたは 2000 年 1 月 1 日 11:58:55.816 UTCに相当します。

星の赤経と赤緯は歳差運動により常に変化しているため（比較的近くの星の場合は固有運動により）、天文学者は常に特定の時代を基準にしてこれらを指定します。標準的に使用されていた以前の時代は B1950.0 時代でした。

J2000 の平均赤道と春分点が天体基準フレームの定義に使用される場合、そのフレームは J2000 座標または単に J2000 と表記されることもあります。これは国際天体基準システム(ICRS) とは異なります。J2000.0 の平均赤道と春分点は ICRS とは異なり、ICRS よりも精度は低いですが、ICRS の精度は前者の限られた範囲で一致しています。「平均」位置の使用は、章動が平均化または省略されることを意味します。つまり、地球の回転北極は、J2000.0 の時点で J2000 天体の極を正確に指しておらず、その時代の真の極は平均極から章動します。同じ違いが春分点にも当てはまります。^[9]

接頭辞の「J」は、ベッセル分点または紀元ではなく、ユリウス分点または紀元であることを示します。

春分

「日付の春分点（および黄道/赤道）」という表現には特別な意味があります。この基準フレームは、他の何か（通常は太陽系の天体）の位置が指定されている日付/時代の黄道と天の赤道の位置によって定義されます。^[10]

その他の春分とそれに対応する時代

他に使用されている春分点と秋分点および紀元には以下のものがあります。

フリードリヒ・ヴィルヘルム・アウグスト・アルゲランダーが始めたBonner DurchmusterungはB1855.0を使用
ヘンリー・ドレイパーカタログはB1900.0を使用しています
星座の境界は、1930 年にB1875.0 時代の赤経と赤緯の線に沿って定義されました。
時には、B1925.0やB1970.0などの非標準の春分点が使用されることもある。
ヒッパルコスカタログは国際天体基準系（ICRS）座標系（本質的には^{[説明が必要]}春分点J2000.0）を使用していますが、元号はJ1991.25を使用しています。大きな固有運動を持つ物体の場合、元号をJ2000.0と仮定すると、大きな位置誤差が生じます。春分点をJ1991.25と仮定すると、ほぼすべての物体で大きな誤差が生じます。^[11]

軌道要素の紀元と春分点は通常、地球時間で示されますが、次のようなさまざまな形式で示されます。

24時間制のグレゴリオ暦の日付: 2000年1月1日、12:00 TT
端数日を含むグレゴリオ暦の日付: 2000 年 1 月 1.5 TT
端数日を含むユリウス日: JDT 2451545.0
NASA / NORADの小数日を含む2 行要素形式: 00001.50000000

恒星時と春分点の式

恒星時とは、春分点の時角である。しかし、2つの種類がある。平均春分点（歳差運動のみを含む）が使用される場合は平均恒星時と呼ばれ、真春分点（特定の瞬間の春分点の実際の位置）が使用される場合は見かけの恒星時と呼ばれる。これら2つの差は春分点の式として知られ、天文年鑑に表で示されている。^[12]

関連する概念は、天体中間原点と春分点の間の弧の長さである原点方程式として知られています。あるいは、原点方程式は、地球の自転角とグリニッジの見かけの恒星時の差です。

天文学における春分点の役割の減少

現代天文学では、黄道と春分点は、必要な、あるいは便利な参照概念としての重要性が薄れつつあります。（しかし、春分点は季節を定義するという通常の民間での使用では依然として重要です。）これにはいくつかの理由があります。重要な理由の1つは、黄道が何であるかを正確に把握することが難しく、文献にも黄道に関する混乱があることです。^[13] 黄道は地球の質量の中心に置くべきでしょうか、それとも地球と月の重心に置くべきでしょうか？

また、国際天体基準系の導入により、遠近を問わずすべての物体は基本的に非常に遠くの固定電波源に基づく大きな基準系と関連づけられるようになり、原点の選択は任意で、問題の都合に合わせて定義されるようになりました。天文学において黄道と春分点を定義する必要のある重大な問題は存在しません。^[14]

参考文献

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外部リンク

天球座標系、UTK

[aa2019-1] 2019年天文年鑑。ワシントンD.C.：米国海軍天文台。2018年。M6ページ。ISBN 978-0-7077-41925。

[2] バルビエリ、チェーザレ（2007年）。天文学の基礎。ニューヨーク：テイラー・アンド・フランシス・グループ。p.31。ISBN 978-0-7503-0886-1。

[3] 「IAU 基礎天文学命名法」パリ天文台2007年2018年12月23日閲覧。

[4] Seidelmann, P. Kenneh 編 (1998)。天文年鑑補足書。ミルバレー、カリフォルニア州: University Science Books。p. 12。ISBN 978-0-935702-68-2。

[Equinoccicc-5] Montenbruck, Oliver; Pfleger, Thomas (2005). Astronomy on the Personal Computer, p. 20 (第 4 版の第 3 刷を修正). Springer. ISBN 9783540672210. 2019年1月23日閲覧。

[6] Chartrand, Mark R. (1991). The Audubon Society Field Guide to the Night Sky . New York: Alfred A. Knopf. p. 53. Bibcode :1991asfg.book.....C. ISBN 978-0-679-40852-9。

[7] バルビエリ、チェーザレ（2007年）。天文学の基礎。ニューヨーク：テイラー・アンド・フランシス・グループ。p.71。ISBN 978-0-7503-0886-1。

[8] バルビエリ、チェーザレ（2007年）。天文学の基礎。ニューヨーク：テイラー・アンド・フランシス・グループ。p.72。ISBN 978-0-7503-0886-1。

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[10] Seidelmann, PK; Kovalevsky, J. (2002年9月). 「基礎天文学における新しい概念と定義（ICRS、CIP、CEO）の応用」.天文学と天体物理学. 392 (1): 341–351. Bibcode :2002A&A...392..341S. doi : 10.1051/0004-6361:20020931 . ISSN 0004-6361.

[11] Perryman, MAC; et al. (1997). 「ヒッパルコスカタログ」.天文学と天体物理学. 323 : L49–L52.書誌コード:1997A&A...323L..49P.

[12] 2019年天文年鑑。ワシントンD.C.：アメリカ海軍天文台。2018年。p.B21–B24、M16。ISBN 978-0-7077-41925。

[13] バルビエリ、チェーザレ（2007年）。天文学の基礎。ニューヨーク：テイラー・アンド・フランシス・グループ。p.74。ISBN 978-0-7503-0886-1。

[14] Capitaine, N.; Soffel, M. (2015). 「現代天文学における黄道の定義と使用について」Proceedings of the Journées 2014「Systèmes de référence spatio-temporels」: 地上および宇宙天体測定における最近の開発と展望。pp . 61–64。arXiv : 1501.05534。ISBN 978-5-9651-0873-2。