Juliaaninen päivä

Juliaaninen päivä JD on eräisiin tieteellisiin tarkoituksiin käytetty ajanlaskutapa, jossa ei käytetä vuosia eikä kuukausia vaan vuorokaudet numeroidaan juoksevasti.
Juliaaniset päivämäärät liittyvät läheisesti juliaaniseen jaksoon, joka otettiin käyttöön Joseph Justus Scaligerin aloitteesta 1500-luvulla. Usein esitetyn väitteen mukaan Scaliger olisi nimennyt jakson isänsä Julius Caesar Scaligerin mukaan, mutta Scaligerin teoksen "Opus de Emendatione Temporum" mukaan nimi viittaa juliaaniseen kalenteriin, koska jakso on sovitettu juliaaniseen vuoteen.
Juliaanisen päiväluvun käyttämisellä pyritään luomaan yhtenäinen, jatkuva, tasainen ajanmittaus, jossa vuodet ja kuukaudet eivät häiritse ajanjaksojen välien tarkkaa mittaamista ja laskemista. Monissa tapauksissa juliaanista aikajakoa käytetään välivaiheen aikalaskelmissa, ja lopputulos on monesti kuitenkin ilmoitettava vuosina, kuukausina ja päivinä.
Juliaanisen päivän tarkka määritelmä.
Juliaaninen päivä JD (engl. "Julian Day") tai juliaaninen päiväluku JDN ("Julian Day Number") on päivien luku laskettuna juliaanisen kalenterin nolla-ajankohdasta kello 12 iltapäivällä Greenwichin keskiaikaa (UT tai TT) maanantaina, 1. tammikuuta 4713 eaa. proleptisessä juliaanisessa kalenterissa. Proleptinen eli "taaksepäin jatkettu" juliaaninen kalenteri on alkuperäisen juliaanisen kalenterin laajennus. Ajankohta, josta päivät laskettiin, valittiin tarkoituksellisesti varhaisemmaksi kuin mitkään säilyneet historialliset dokumentit.
Juliaanisesta päivästä käytetään muitakin variaatioita kuin varsinainen juliaaninen päivä JD. Joissain päiväluvusta on vähennetty jokin kiinteä luku. Toisissa päivälukuun on lisätty valonsäteen kulkuaika Auringosta Maahan.
Juliaanista päivää käytetään monesti kirkkaudeltaan muuttuvien tähtien kirkkauden vaihtelujen seuraamisessa, koska yhtenäisten aikajakojen pohjalta on helppo määrittää vaikkapa tähtien sykkimisjaksoja ja ennustaa tähtien kirkkauksia.
Juliaanisen päivän laskenta.
Kuukausia tammikuusta joulukuuhun merkitään numeroilla 1…12. Tähtitieteessä 1 ennen ajanlaskun alkua on 0, 2 eaa. on −1 ja 4713 eaa. on −4712. Kaikissa jakolaskuissa (paitsi JD:tä laskettaessa) käytetään lattiafunktiota. Päivämäärissä 1. maaliskuuta −4800 jälkeen kaikki osamäärät ovat ei-negatiivisia, joten lattiafunktion tulos on niissä sama kuin luvun kokonaislukuosa.
formula_1
Gregoriaanisen kalenterin päivämäärälle keskipäivällä
formula_2
Juliaanisen kalenterin päivälle (keskipäivällä):
formula_3
Gregoriaanisen ja juliaanisen kalenterin kaavoissa käytetyt vakiot ovat välttämättömiä, jotta kaavat antaisivat tulokseksi saman luvun 1. maaliskuuta 200 ja 28. helmikuuta 300 välillä. Vakiot ovat kunkin kalenterin JDN päivämäärälle 29. helmikuuta −4800.
Täydelle juliaaniselle päivälle JD ei lasketa karkaussekunteja. Osamäärät ovat reaalilukuja.
formula_4
Esimerkiksi tammikuun 1. 2000 keskipäivällä on juliaanisina päivinä JD = 2451545,0
Viikonpäivä saadaan suoraan jakojäännöksestä jakamalla juliaaninen päivä 7:llä. Jakojäännöksessä 0 = maanantai.
Historia.
Juliaaniset päivämäärät perustuvat "juliaaniseen jaksoon", jota Joseph Justus Scaliger ehdotti otettavaksi käyttöön vuonna 1583, gregoriaaniseen kalenteriin siirtymisen yhteydessä. Juliaaninen jakso on 15 · 28 · 19 = 7 980 vuotta kestävä jakso, joka saadaan kertomalla kolmen ajanlaskussa käytetyn jakson pituudet keskenään. Nämä jaksot ovat:
Jokaiseen vuoteen liittyy kussakin jaksossa tietty järjestysnumero, joka toistuu aina täyden jakson kuluttua. Juliaanisen jakson alkukohdaksi valittiin viimeisimmän sellaisen vuoden ensimmäinen päivä, jonka järjestysnumero näissä kaikissa jaksoissa olisi niitä kauas menneisyyteen jatkettuna ollut 1; näin sattuu vain joka 7 930:s vuosi. Ajankohdan valintaan vaikutti myös se, että kyseinen vuosi on kaikkia tunnetun historian vuosilukuja varhaisempi, minkä vuoksi sitä käytettäessä tarvittiin vain positiivisia vuosilukuja.
Alun perin juliaanista jaksoa käytettiin vain vuosien laskemiseen, ja sillä ilmaistiin toisinaan vanhan ajan historian vuosilukuja. Vuonna 1849 julkaistussa teoksessa "Outlines of Astronomy" tähti­tieteilijä John Hershel otti käyttöön tavan ilmaista ajankohdat juliaanisen jakson alusta kuluneiden vuorokausien lukumääränä. Herschel selitti asian näin:
Teoksessaan Hershel mainitsi myös useita esimerkkejä päivämääristä, joita ajan­lasku on eri aikoina ja eri kulttuureissa aloitettu tai ehdotettu aloitettavaksi tai ovat muutoin ajan­laskujen historian kannalta tärkeitä, sekä kuinka monta päivää tai vuoro­kautta tällöin oli kulunut juliaanisen jakson alusta.
Tähtitieteilijät alkoivat 1800-luvun lopulla käyttää Herschelin ehdottamia ”juliaanisen jakson päiviä”, mutta käyttivät Greenwichin pituuspiiriä Aleksandrian asemesta sen jälkeen, kun tämä oli Washingtonin kansainvälisessä meridiaani­konferenssissa vuonna 1884 valittu nollameridiaaniksi. Tämä on nykyään tullut juliaanisia päiviä käytettäessä standardiksi.
Ranskalainen matemaatikko ja tähti­tieteilijä Pierre-Simon Laplace käytti vuonna 1799 teoksessaan "Traité de Mécanique Céleste" ensimmäisenä päivämäärään liitettyjä desimaaliosia ajan ilmaisemiseen. Myöhemmät tähti­tieteilijät ovat liittäneet vuorokauden desimaali­osat juliaanisiin päiviin, ja näin saatuja desimaali­lukuja käytetään tähti­tieteessä laskujen helpottamiseksi yleisesti ajan ilmoittamiseen. Tässä muodossa näitä lukuja käytti ensimmäisenä Harvard College Observatoryn tähtitieteilijä Edward Charles Pickering vuonna 1890.
Juliaaninen päivä alkaa keski­päivällä, koska siihen aikaan kun Herschel niitä suositteli, tähti­tieteessä vuoro­kauden katsottiin vaihtuvan keski­päivällä. Tämä oli ollut käytäntönä siitä lähtien, kun Ptolemaios valitsi tähti­tieteellisten jaksojen alkuhetkeksi keskipäivän. Tähän valitsi keskipäivän, koska se sattuu havaitsijan pituus­piirillä vuoden jokaisena päivänä samaan aikaan, toisin kuin auringon nousu ja lasku, joiden ajat vaihtelevat useita tunteja. Myöskään keskiyö ei tällaiseksi alku­hetkeksi kelvannut, koska sitä ei voitu vesikellon avulla määrittää tarpeeksi tarkasti. Kuitenkin hän esitti monille öisille havainnoille kaksi aika­määrää, joista toinen perustui egyptiläisen käytännön mukaisesti auringon noususta, toinen taas babylonialaisen käytännön mukaisesti auringon laskusta alkaviin vuoro­kausiin. Tämä viittaisi siihen, että toisin kuin on joskus esitetty, keski­päivää ei valittu siksi, että kaikki saman yön havainnot voitaisiin rekisteröidä samalle päivä­määrälle. Vuonna 1925 tähtitieteessäkin muutoin luovuttiin tavasta aloittaa vuorokausi keskipäivästä, mutta juliaanisten päivä­määrien osalta vakiin­tu­nutta käytäntöä päätettiin jatkaa.