La Efemérides de Desarrollo del Laboratorio de Propulsión a Chorro (abreviada JPL DE (número), o simplemente DE (número)) designa uno de una serie de modelos matemáticos del Sistema Solar producidos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California , para su uso en la navegación de naves espaciales y la astronomía. Los modelos consisten en representaciones numéricas de las posiciones , velocidades y aceleraciones de los principales cuerpos del Sistema Solar, tabuladas a intervalos de tiempo igualmente espaciados, que cubren un lapso de años específico. [ 1 ] Se tabulan las coordenadas rectangulares baricéntricas del Sol , los ocho planetas principales y Plutón , y las coordenadas geocéntricas de la Luna .
Historia
Ha habido muchas versiones de las Efemérides de Exportación del JPL , desde la década de 1960 hasta la actualidad, [ 2 ] en apoyo de misiones de naves espaciales tanto robóticas como tripuladas [ 3 ] . La documentación disponible es limitada, pero sabemos que DE69 se anunció en 1969 como la tercera publicación de las Cintas de Efemérides del JPL, y era una efeméride de propósito especial y corta duración. La Efeméride de Exportación del JPL vigente en ese momento era DE19 . Estas primeras publicaciones se distribuyeron en cinta magnética .
En la época anterior a las computadoras personales, estas eran grandes y costosas, y las integraciones numéricas como estas eran realizadas por grandes organizaciones con amplios recursos. Las efemérides del JPL anteriores a DE405 se integraron en una computadora central Univac con precisión doble . Por ejemplo, DE102 , creada en 1977, requirió seis millones de pasos y se ejecutó durante nueve días en una Univac 1100/81 . [ 4 ] DE405 se integró en una DEC Alpha con precisión cuádruple . [ 5 ]
En los años setenta y principios de los ochenta, la comunidad astronómica trabajó intensamente para actualizar los almanaques astronómicos, pasando de los trabajos teóricos de la década de 1890 a la teoría relativista moderna. Desde 1975 hasta 1982, se produjeron seis efemérides en JPL utilizando las técnicas modernas de ajuste de mínimos cuadrados de la salida numéricamente integrada a datos de alta precisión: DE96 en noviembre de 1975, DE102 en septiembre de 1977, DE111 en mayo de 1980, DE118 en septiembre de 1981 y DE200 en 1982. [ 6 ] DE102 fue la primera llamada efeméride larga numéricamente integrada, que cubre gran parte de la historia para la cual se disponía de observaciones astronómicas útiles: 1141 a. C. a 3001 d. C. DE200 , una versión de DE118 migrada al marco de referencia J2000.0 , fue adoptada como la efeméride fundamental para los nuevos almanaques a partir de 1984. DE402 introdujo coordenadas referidas al Marco de Referencia Celeste Internacional (ICRF). DE440 y DE441 se publicaron en 2021, con mejoras en las órbitas de Júpiter, Saturno y Plutón a partir de observaciones de naves espaciales más recientes. [ 7 ]
Las efemérides del JPL han sido la base de las efemérides del sol, la luna y los planetas en el Almanaque Astronómico desde los volúmenes de 1984 a 2002, que utilizaron la efeméride DE200 del JPL . (De 2003 a 2014, la base se actualizó para utilizar DE405 , y se actualizó aún más a partir de 2015 cuando se empezó a utilizar DE430 ). [ 8 ] [ 9 ]
Construcción
Cada efeméride se produjo mediante la integración numérica de las ecuaciones de movimiento , partiendo de un conjunto de condiciones iniciales. Debido a la precisión de los datos de observación modernos, el método analítico de perturbaciones generales ya no podía aplicarse con la precisión suficiente para reproducir adecuadamente las observaciones. Se aplicó el método de perturbaciones especiales , utilizando la integración numérica para resolver el problema de n cuerpos , poniendo de hecho todo el Sistema Solar en movimiento en la memoria de la computadora, teniendo en cuenta todas las leyes físicas relevantes. Las condiciones iniciales fueron tanto constantes, como las masas planetarias , de fuentes externas, como parámetros, como las posiciones y velocidades iniciales, ajustados para producir una salida que fuera un "mejor ajuste" a un gran conjunto de observaciones . Se utilizó una técnica de mínimos cuadrados para realizar el ajuste. [ 4 ] A partir de DE421, las perturbaciones de 343 asteroides, que representan aproximadamente el 90% de la masa del cinturón principal de asteroides , se han incluido en el modelo dinámico. [ 10 ]
La física modelada incluyó las aceleraciones gravitacionales newtonianas mutuas y sus correcciones relativistas (una forma modificada de las ecuaciones de Einstein-Infeld-Hoffmann ), las aceleraciones causadas por la distorsión de marea de la Tierra, las aceleraciones causadas por la figura de la Tierra y la Luna, y un modelo de las libraciones lunares . [ 4 ]
Los datos de observación en los ajustes han sido un conjunto en constante evolución, que incluye: rangos (distancias) a planetas medidos por señales de radio de naves espaciales, [ 11 ] medición directa de planetas mediante radar, determinación de posición bidimensional (en el plano del cielo) mediante VLBI de naves espaciales, observaciones telescópicas de tránsito y CCD de planetas y cuerpos pequeños, y medición láser de retroreflectores en la Luna, entre otros. DE102 , por ejemplo, se ajustó a 48 479 observaciones.
El argumento temporal de las efemérides integradas del JPL, conocido en versiones tempranas como T eph , [ 12 ] llegó a ser reconocido como una escala de tiempo de coordenadas relativistas , necesaria en trabajos precisos para tener en cuenta los pequeños efectos relativistas de la dilatación del tiempo y la simultaneidad . La redefinición de TDB por parte de la IAU en 2006 se volvió esencialmente equivalente a T eph , y la TDB redefinida ha sido adoptada explícitamente en versiones recientes de las efemérides del JPL.
Distribución
Las posiciones y velocidades del Sol, la Tierra, la Luna y los planetas, junto con la orientación de la Luna, se almacenan como coeficientes de polinomios de Chebyshev ajustados en segmentos de 32 días. [ 10 ] Las efemérides ahora están disponibles a través de la World Wide Web y FTP [ 13 ] como archivos de datos que contienen los coeficientes de Chebyshev, junto con el código fuente para recuperar (calcular) posiciones y velocidades. [ 14 ] Los archivos varían en los períodos de tiempo que cubren, que van desde unos pocos cientos de años hasta varios miles, y los cuerpos que incluyen. Los datos pueden basarse en el centro geométrico de cada planeta o en un baricentro del sistema planetario .
El uso de polinomios de Chebyshev permite realizar cálculos muy precisos y eficientes en cualquier momento dado. El cálculo DE405 para los planetas interiores alcanza una precisión de aproximadamente 0,001 segundos de arco (equivalente a aproximadamente 1 km a la distancia de Marte ); para los planetas exteriores, generalmente es de aproximadamente 0,1 segundos de arco . La efeméride DE406 , de precisión reducida, ofrece una precisión de interpolación (en relación con los valores de la efeméride completa) no inferior a 25 metros para ningún planeta y no inferior a 1 metro para la Luna.
Cabe señalar que estos valores de precisión corresponden a los valores interpolados con respecto a las coordenadas tabuladas originales. La precisión y exactitud generales de los valores interpolados para describir los movimientos reales de los planetas dependerán tanto de la precisión de las coordenadas tabuladas de las efemérides como de la precisión de la interpolación.
Aplicaciones
- El JPL utiliza las efemérides para la navegación de naves espaciales en todo el Sistema Solar. Normalmente, se calcula una nueva efeméride que incluye las últimas observaciones disponibles del planeta o planetas objetivo, ya sea para la planificación de la misión o para el contacto final de la nave espacial con el objetivo. Véase a continuación, Efemérides recientes de la serie .
- El Almanaque Astronómico de 1984 a 2002 se basó en la efeméride DE200 del JPL , y de 2003 a 2014 se basó en la efeméride DE405 del JPL . [ 9 ] A partir de 2024, el almanaque se deriva de DE440 . [ 15 ]
- Las efemérides del JPL se utilizan ampliamente en la ciencia planetaria; algunos ejemplos se incluyen en las Notas y Referencias .
- Existe software disponible para utilizar las efemérides del JPL para la producción de efemérides aparentes para cualquier ubicación y hora; estas son ampliamente utilizadas por astrónomos profesionales y aficionados para reducir las observaciones planetarias y producir guías de observación muy precisas. [ 16 ]
- Las efemérides recientes pueden utilizarse con el software de planetario Stellarium .
Efemérides en la serie
Las efemérides de los cuerpos del Sistema Solar están disponibles a través de un sitio web del JPL [ 17 ] y vía FTP. [ 18 ]
Últimos lanzamientos
Fuente: [ 10 ]
DE440 [ 19 ] se creó en junio de 2020. La nueva solución planetaria de propósito general DE440/441 incluye siete años adicionales de datos astrométricos terrestres y espaciales, calibraciones de datos y mejoras en el modelo dinámico, principalmente relacionadas con Júpiter, Saturno, Plutón y el Cinturón de Kuiper. La inclusión de 30 nuevas masas del Cinturón de Kuiper y la masa del anillo del Cinturón de Kuiper resulta en un desplazamiento variable en el tiempo de ~100 km en el baricentro de DE440 con respecto a DE430. Los archivos de efemérides de 114 megabytes incluyen la orientación de la Luna. Abarca los años 1550–2650. El JPL comenzó la transición a DE440 a principios de abril de 2021. También están disponibles versiones suplementarias que incluyen el centro geométrico planetario de Marte, así como el baricentro de Marte. [ 20 ]
DE441 [ 19 ] se creó en junio de 2020. Esta efeméride es más larga que DE440, de -13 200 a 17 191, pero menos precisa (debido a que no considera la amortiguación del núcleo y el manto lunar). Resulta útil para analizar observaciones históricas que quedan fuera del intervalo de DE440.
DE442 se creó en mayo de 2024 con el objetivo principal de actualizar las efemérides del baricentro de Urano para apoyar el desarrollo de las efemérides del satélite de Urano URA182. DE442 es esencialmente una actualización de las efemérides planetarias DE440, que incorpora datos de ocultación de Urano, así como datos adicionales de medición de distancia de orbitadores de Marte y datos de medición de distancia de Juno que abarcan cuatro años adicionales.
Lanzamientos anteriores
DE102 se creó en 1981; incluye nutaciones pero no libraciones. Se refiere al ecuador dinámico y al equinoccio de 1950. Abarca desde principios del 1410 a. C. hasta finales del 3002 d. C. [ 14 ]
DE200 se creó en 1981; incluye nutaciones pero no libraciones. Se refiere al ecuador dinámico y al equinoccio del año 2000. Abarca desde finales del año 1599 d. C. hasta principios del año 2169 d. C. Esta efeméride se utilizó para el Almanaque Astronómico desde 1984 hasta 2003. [ 14 ]
DE202 se creó en 1987; incluye nutaciones y libraciones. Se refiere al ecuador dinámico y al equinoccio de 2000. Abarca desde finales de 1899 hasta 2049. [ 14 ]
El modelo DE402 se lanzó en 1995 y fue rápidamente reemplazado por el DE403.
DE403 [ 21 ] fue creado en 1993, publicado en 1995, expresado en las coordenadas del marco de referencia del Servicio Internacional de Rotación Terrestre (IERS), esencialmente el ICRF. Los datos recopilados por el JPL para derivar las efemérides comenzaron a alejarse de las observaciones telescópicas de precisión limitada y más hacia la medición de distancias por radar de mayor precisión de los planetas, la medición de distancias por radio de las naves espaciales y las observaciones interferométricas de muy larga base (VLBI) de las naves espaciales, especialmente para los cuatro planetas interiores. Las observaciones telescópicas siguieron siendo importantes para los planetas exteriores debido a su distancia, de ahí la imposibilidad de hacer rebotar el radar en ellos y la dificultad de estacionar una nave espacial cerca de ellos. Se incluyeron las perturbaciones de 300 asteroides, en comparación con DE118/DE200 que incluía solo los cinco asteroides que se determinó que causaban las mayores perturbaciones. Se habían encontrado mejores valores de las masas de los planetas desde DE118/DE200, lo que refinó aún más las perturbaciones. Se mejoró la precisión del sistema de medición láser lunar , lo que permitió obtener posiciones más precisas de la Luna. El experimento DE403 abarcó el período comprendido entre principios de 1599 y mediados de 2199. [ 22 ]
DE404 [ 23 ] se publicó en 1996. Esta versión condensada de DE403, denominada Efemérides Largas, abarcaba desde el 3000 a. C. hasta el 3000 d. C. Si bien tanto DE403 como DE404 se integraron en el mismo período, la interpolación de DE404 se vio algo reducida en precisión y no se incluyeron la nutación de la Tierra ni la libración de la Luna.
DE405 [ 24 ] se publicó en 1998. Incorporó varios años de datos adicionales procedentes de observaciones telescópicas, de radar, de naves espaciales y de VLBI (en particular, de la nave espacial Galileo en Júpiter). Se mejoró el método de modelado de las perturbaciones de los asteroides, aunque se modeló el mismo número de asteroides. La efeméride se orientó con mayor precisión sobre el ICRF. DE405 cubrió el periodo comprendido entre 1600 y 2200 años con total precisión. Esta efeméride se utilizó en el Almanaque Astronómico desde 2003 hasta 2014.
DE406 se publicó junto con DE405 en 1998. Se trata de una efeméride extensa, una versión condensada de DE405 que abarca desde el 3000 a. C. hasta el 3000 d. C., con las mismas limitaciones que DE404. La integración es la misma que la de DE405, aunque la precisión de los polinomios de interpolación se ha reducido para disminuir el tamaño del archivo, dado el mayor período de tiempo que abarca.
DE407 [ 25 ] aparentemente no fue lanzado. Los detalles en las fuentes fácilmente disponibles son escasos.
DE408 [ 26 ] fue una efeméride no publicada, creada en 2005 como una versión más larga de DE406, que abarca 20.000 años.
DE409 [ 27 ] se publicó en 2003 para la llegada de la nave espacial Mars Exploration Rover a Marte y la llegada de Cassini a Saturno. Se incluyeron en el ajuste datos adicionales de medición de distancia y VLBI (de las naves espaciales Mars Global Surveyor , Mars Pathfinder y Mars Odyssey ) y datos telescópicos. Las órbitas de las naves espaciales Pioneer y Voyager se reprocesaron para obtener puntos de datos para Saturno. Esto resultó en mejoras con respecto a DE405, especialmente en las posiciones predichas de Marte y Saturno. DE409 cubrió los años 1901 a 2019.
DE410 [ 28 ] también se publicó en 2003 y abarcaba el período 1901-2019, con mejoras respecto a DE409 en las masas de Venus, Marte, Júpiter, Saturno y el sistema Tierra-Luna, basadas en investigaciones recientes. Si bien las masas aún no habían sido adoptadas por la IAU , las efemérides se crearon para facilitar la llegada de las naves espaciales MER y Cassini .
DE411 [ 29 ] fue ampliamente citado en la comunidad astronómica, pero no fue publicado por el JPL.
DE412 [ 30 ] fue ampliamente citado en la comunidad astronómica, pero no fue publicado por el JPL.
DE413 [ 29 ] fue publicado en 2004 con efemérides actualizadas de Plutón para respaldar la ocultación de una estrella por su satélite Caronte el 11 de julio de 2005. DE413 fue ajustado a nuevas observaciones telescópicas CCD de Plutón para proporcionar posiciones mejoradas del planeta y su luna.
DE414 [ 31 ] fue creado en 2005 y publicado en 2006. El software de integración numérica se actualizó para usar precisión cuádruple para la parte newtoniana de las ecuaciones de movimiento . Los datos de alcance de las naves espaciales Mars Global Surveyor y Mars Odyssey se extendieron hasta 2005, y se incluyeron observaciones CCD adicionales de los cinco planetas exteriores en el ajuste. Algunos datos se omitieron accidentalmente del ajuste, a saber, los datos de Venus de Magellan para 1992-94 y los datos de Júpiter de Galileo para 1996-97. Algunos datos de alcance de la nave espacial NEAR Shoemaker que orbita el asteroide Eros se utilizaron para derivar la relación de masas Tierra/Luna. DE414 cubrió los años 1599 a 2201.
DE418 [ 32 ] se publicó en 2007 para la planificación de la misión New Horizons a Plutón. Se incluyeron en el ajuste nuevas observaciones de Plutón, que aprovecharon la nueva precisión astrométrica del catálogo estelar Hipparcos . Las observaciones de alcance de la nave espacial de Marte y VLBI se actualizaron hasta 2007. Las masas de los asteroides se estimaron de manera diferente. Se añadieron datos de alcance láser lunar para la Luna por primera vez desde DE403, mejorando significativamente la órbita y las libraciones lunares. Se incluyeron en el ajuste datos de posición estimados de la nave espacial Cassini , mejorando la órbita de Saturno, pero el análisis riguroso de los datos se pospuso para una fecha posterior. DE418 cubrió los años 1899 a 2051, y el JPL recomendó no usarlo fuera de ese rango debido a pequeñas inconsistencias que persistieron en las masas de los planetas debido a las limitaciones de tiempo.
DE421 [ 33 ] se publicó en 2008. Incluía mediciones adicionales de alcance y VLBI de naves espaciales de Marte, nuevas mediciones de alcance y VLBI de la nave espacial Venus Express , las últimas estimaciones de masas planetarias, mediciones láser lunares adicionales y dos meses más de mediciones CCD de Plutón. Cuando se publicó inicialmente en 2008, la efeméride DE421 cubría los años 1900 a 2050. Una publicación de datos adicional en 2013 extendió la cobertura hasta el año 2200.
DE422 [ 34 ] fue creada en 2009 para la misión MESSENGER a Mercurio. Se trata de una efeméride larga, concebida para reemplazar a DE406, que abarca desde el 3000 a. C. hasta el 3000 d. C.
DE423 [ 35 ] se publicó en 2010. Se ajustaron las estimaciones de posición de la nave espacial MESSENGER y datos adicionales de alcance y VLBI de la nave espacial Venus Express. DE423 abarcó los años 1799 a 2200.
DE424 [ 36 ] fue creado en 2011 para apoyar la misión del Laboratorio Científico de Marte .
DE430 [ 37 ] fue creado en 2013 y está destinado a ser utilizado en el análisis de datos modernos. Cubre las fechas del 1 de enero de 1550 al 22 de enero de 2650 con la efeméride lunar más precisa. Desde 2015 en adelante, esta efeméride se utiliza en el Almanaque Astronómico . A partir de esta versión, solo se incluyó el baricentro de Marte debido a las pequeñas masas de sus lunas Fobos y Deimos, que crean un desplazamiento muy pequeño del centro del planeta. [ 38 ] El archivo completo de efemérides es de 128 megabytes, pero el JPL ha puesto a disposición varias versiones alternativas. [ 10 ]
DE431 [ 37 ] fue creado en 2013 y está destinado al análisis de observaciones históricas anteriores del Sol, la Luna y los planetas. Cubre un período de tiempo más largo que DE430 (13201 a. C. a 17191 d. C.) y coincide con DE430 con una precisión de 1 metro durante el período cubierto por DE430. La posición de la Luna es precisa con una precisión de 20 metros entre 1913 y 2113, y ese error crece cuadráticamente fuera de ese rango. [ 39 ] Es el archivo de efemérides más grande, con 3,4 gigabytes. [ 40 ]
DE432 [ 41 ] fue creado en abril de 2014. Incluye libraciones pero no nutaciones. DE432 es una actualización menor de DE430 y está destinado principalmente a ayudar al proyecto New Horizons en la localización de Plutón. [ 42 ]
DE436 [ 43 ] fue creado en 2016 y se basó en DE430, con datos orbitales mejorados para Júpiter específicamente para la misión Juno ).
DE438 [ 44 ] fue creado en 2018 y se basó en DE430, con datos orbitales mejorados para Mercurio (para la misión MESSENGER ), Marte (para Mars Odyssey y Mars Reconnaissance Orbiters ) y Júpiter (para Juno ) .
Véase también
Notas y referencias
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- 1 2 3 Newhall, XX; Standish, EM; Williams, JG (1983). "DE 102 - Una efeméride numéricamente integrada de la luna y los planetas que abarca cuarenta y cuatro siglos". Astronomía y Astrofísica . 125 (1): 150. Bibcode : 1983A & A...125..150N .
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- 1 2 Véase Observatorio Naval de EE. UU. (Portal de Oceanografía Naval), "Historia del Almanaque Astronómico" ; véase también Standish (1998) para obtener detalles sobre DE405.
- 1 2 3 4 Folkner, William (15 de febrero de 2014). "Las efemérides planetarias y lunares, DE430 y DE431" (PDF) .
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- ↑ Véanse las fuentes citadas en el argumento de tiempo de ephemeris de JPL Teph .
- ↑ Consulte el "Sitio FTP de JPL" . Archivado del original el 6 de mayo de 2025.con efemérides (archivos de datos), código fuente (para el acceso y procesamiento básico de los datos para recuperar posiciones y velocidades) y documentación.
- 1 2 3 4 Véase "Información de exportación de efemérides planetarias y lunares del JPL" . 12 de octubre de 2007. Archivo "README.txt". Archivado del original el 28 de mayo de 2020.También está disponible una "versión anterior" . 6 de diciembre de 2005. Archivo "README.txt". Archivado del original el 15 de enero de 2012.
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- ↑ "Notas de la versión de de436s" .
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Enlaces externos
- Descripciones de Folkner de la mayoría de las series DE del JPL
- Descripción de NRAO sobre el formato y los usos de las efemérides del JPL. Archivado el 13 de febrero de 2012 en Wayback Machine.
- Documentos e información de la IAU relacionados con las efemérides
- Dinámica del Sistema Solar del JPL
- Información sobre las efemérides del JPL y enlaces a programas y código fuente.
- Código fuente Java que implementa efemérides JPL y otras teorías.
- Código Matlab para leer las efemérides
- Sitio FTP del JPL con efemérides (archivos de datos), código fuente (para el acceso y el procesamiento básico de los datos para recuperar posiciones y velocidades) y documentación.
- Memorandos entre oficinas del JPL que describen las características de las efemérides.
- Observatorio Naval de los Estados Unidos (Portal de Oceanografía Naval), "Historia del Almanaque Astronómico" .
Fuentes
- Standish; Newhall; Williams; Yeomans (1992), "CAPÍTULO 5: Efemérides orbitales del Sol, la Luna y los planetas", en Seidelmann (ed.), Suplemento explicativo del Almanaque Astronómico (1.ª ed.), Mill Valley, CA: University Science Books, ISBN 978-0-935702-68-2.
- Standish; Williams. "CAPÍTULO 8: Efemérides orbitales del Sol, la Luna y los planetas" (PDF) . ssd.jpl.nasa.gov ( FTP ).(Para ver los documentos, consulte Ayuda:FTP ) una versión actualizada e inédita del código fuente anterior.
- Astrometría
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- Sistemas dinámicos
- Dinámica del Sistema Solar