역기점
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1. 개요
역기점은 천문학, 측량학, 컴퓨터 과학 등 다양한 분야에서 사용되는 기준 시점을 의미한다. 천문학에서는 천체 관측 데이터의 기준이 되는 시점과 좌표계를 나타내며, 궤도 요소가 관측된 시점을 의미하기도 한다. 측량학에서는 측량 성과의 기준일을 의미하며, 지각 변동으로 인한 좌표 왜곡을 수정하기 위한 반동적 보정에 활용된다. 컴퓨터 과학에서는 시간 정보를 표현하기 위한 기준 시점을 의미하며, 유닉스 시스템은 1970년 1월 1일 0시 0분 0초를, 클래식 매킨토시 OS는 1904년 1월 1일 0시 0분 0초를 역기점으로 사용한다.
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| 역기점 | |
|---|---|
| 정의 | |
| 정의 | 천문학에서 역기점(epoch)은 천체의 위치나 궤도 요소를 명시하는 데 사용되는 특정 시점이다. 시간에 따라 변하는 천문 좌표계에서 기준점을 제공한다. |
| 상세 정보 | |
| 용도 | 천체의 위치 및 궤도 요소 지정 시간에 따라 변하는 천문 좌표계의 기준점 제공 |
| 특징 | 역기점은 특정한 순간으로 정의된다. |
| 좌표계 | 천체의 위치를 나타내는 좌표계는 시간에 따라 변하기 때문에 역기점을 지정하는 것이 중요하다. |
| 종류 | |
| B1950.0 | 정의: 1950년의 베셀년의 시작 정확한 날짜: 1950년 1월 0.923일 UT (1950년 1월 1일 22시 14분 31.074초 UT) 용도: 과거 천문 관측 데이터의 기준점으로 사용 |
| J2000.0 | 정의: 2000년의 율리우스년의 시작 정확한 날짜: 2000년 1월 1.5일 TT (2000년 1월 1일 11시 58분 55.816초 UT) 용도: 현대 천문 관측 데이터의 기준점으로 사용 |
| 기타 역기점 | 필요에 따라 다른 역기점도 사용될 수 있다. |
| 계산 | |
| 계산 | 천체의 위치는 역기점을 기준으로 계산된다. 다른 시점에서의 위치를 계산하려면 적절한 수학적 변환이 필요하다. |
| 역사 | |
| 역사 | 과거에는 B1950.0 역기점이 널리 사용되었지만, 현재는 J2000.0 역기점이 표준으로 사용된다. |
2. 천문학에서의 역기점
천문학에서 역기점은 혜성, 소행성, 위성 등과 같이 궤도가 변하기 쉬운 천체의 위치나 궤도 요소 등을 나타내는 기준 시점을 의미한다.
천문 자료는 참조 시점이나 날짜뿐만 아니라, "춘분점"이나 "춘분점과 적도", 또는 "춘분점과 황도" 등으로 지정된 좌표계와 같은 다른 참조 조건과의 관계를 명시해야 할 때가 있다. 좌표계에 따라 값이 달라지는 데이터의 경우, 해당 좌표계의 날짜를 직접 또는 간접적으로 명시해야 한다.
지구의 자전축 방향과 태양 주위 공전 궤도에 의해 결정되는 춘분점은 세차 등의 이유로 변화하며, 이러한 이유로 좌표계는 무한히 많이 존재할 수 있다. 따라서 천문학에서 가장 많이 사용되는 좌표계는 춘분점의 세차에 의해 움직이기 때문에 고유한 기준 날짜, 즉 역기점이 필요하다.
좌표계의 시대는 데이터 자체의 시대와 같을 필요가 없으며, 실제로 종종 다르다. 시대만 참조하는 것과 특정 춘분점과 적도 또는 황도를 참조하는 것의 차이점은, 시대에 대한 참조는 천문 변수 자체의 값의 날짜를 지정하는 데 기여하는 반면, 특정 날짜의 춘분점과 적도/황도에 대한 참조는 해당 천문 변수가 표현되는 좌표계의 식별 또는 변화를 다룬다.
"날짜의 춘분점(및 황도/적도)"이라는 표현에는 특별한 의미가 있다. 좌표가 이러한 방식으로 정의된 기준 틀에 대한 시간의 다항식으로 표현되는 경우, 명시된 시대 이후의 구간 t에 대해 얻은 좌표 값은 얻어진 값 자체와 같은 날짜의 좌표계를 기준으로 한다. 즉, 좌표계의 날짜는 (시대 + t)와 같다.
역기점은 주로 혜성, 소행성, 위성 등의 궤도 계산의 기점을 나타내는 데 사용된다. 궤도 요소가 언제 관측되어 얻어진 것인지를 나타내며, 일반적으로 서력과 그 해의 1월 1일부터 며칠 지났는지로 표시된다(예: 2006년 1월 1일 UT).
역사적으로는 1900년, 1950년, 2000년(J2000.0)의 각각 1월 1일 12시(정오)가 많이 사용된다.
2. 1. 좌표계와 역기점
천구좌표계는 춘분점과 적도, 황도를 기준으로 정의되는데, 이들은 지구 자전축의 세차 운동으로 인해 시간이 지남에 따라 변화한다. 따라서 천문 자료는 특정 역기점을 기준으로 좌표를 명시해야 한다. 1984년 이전에는 1950년 또는 1900년을 기준으로 하는 좌표계가 주로 사용되었으나, 현재는 J2000.0 (2000년 1월 1일 12시 TT)을 기준으로 하는 좌표계가 표준으로 사용된다.[2][3]2. 2. 궤도 요소와 역기점
혜성, 소행성, 위성 등의 궤도 요소는 일반적으로 특정 역기점을 기준으로 주어진다. 이는 다른 행성의 중력 섭동으로 인해 궤도가 변하기 때문이다.[2] 특히 혜성 관측 등에서는 관측할 때마다 궤도가 변하기 때문에 장기적인 궤도를 산출하는 것이 어렵다. 따라서 최신의 역기점을 사용하면 관측 시점에 더욱 정확한 궤도를 알 수 있다.소행성 (5145) 포루스의 궤도 요소를 예로 들면 다음과 같다.[2]
| 요소 | 값 |
|---|---|
| 시대 | JDT 2455200.5 (2010년 1월 4.0 TT) |
| M (평균 이상) | 72.00071 (2000.0) |
| n (평균 일 운동) | 0.01076162 |
| a (장반축 크기) | 20.3181594 AU |
| e (이심률) | 0.5715321 |
| 근일점 편각 | 354.75938 |
| 승교점 경도 | 119.42656 |
| 경사 | 24.66109 |
위 표에서 M은 평균 이상(도), n은 평균 일 운동(도/일), a는 장반축 크기, e는 이심률로, 특정 좌표계와 무관하다. 그러나 근일점 편각, 승교점 경도, 경사는 좌표에 의존하며, "2000.0"으로 알려진 다른 날짜의 춘분점과 황도의 기준 틀을 기준으로 지정된다. 즉, 2000년 1월 1.5일(1월 1일 12시) 또는 JD 2451545.0이다.[3]
이처럼 특정 좌표계(J2000.0과 같은 특정 날짜의 분점과 적도/황도)는 영원히 사용될 수 있지만, 특정 역기점에 대한 섭동 요소 집합은 섭동의 영향을 보여주지 않기 때문에 제한된 시간 동안만 유효하다.[2]
2. 3. 표준 춘분점과 역기점 변경
국제천문연맹(IAU)은 1976년 총회에서 1984년부터 새로운 표준 춘분점 J2000.0을 사용하기로 결정했다.[6] 이는 지구의 세차 운동과 별들의 고유 운동 때문에, 오래된 역기점을 기준으로 한 데이터는 시간이 지날수록 오차가 커지기 때문이다. 따라서 정기적으로 새로운 역기점을 기준으로 데이터를 갱신하는 것이 필요하다.2. 4. 역기점 지정 방법
역기점을 지정하는 방법에는 여러 가지가 있다.- 율리우스일: 1950년 1월 0.9235 지구시(TT)에 대한 JD 2433282.4235와 같이 표현한다.
- 베셀년: 1950년 1월 0.9235 지구시(TT)에 대한 1950.0 또는 B1950.0와 같이 표현한다. 주로 항성 위치에 사용되었으나 현재는 사용되지 않는다.
- 율리우스년: 2000년 1월 1.5 지구시(TT)에 대한 J2000.0와 같이 표현한다.
이 세 가지 방법은 모두 지구시(TT)로 표현된다.
베셀년은 독일의 수학자이자 천문학자인 프리드리히 베셀의 이름을 따서 명명되었다. 베셀년의 시작은 태양의 평균 황경이 정확히 280도가 되는 순간으로, 그레고리력 연도의 시작 부근에 해당한다. 그러나 이 정의는 현재는 사용되지 않는 뉴콤의 이론에 의존했기 때문에 베셀년의 사용도 중단되었다.
국제천문연맹(IAU) 별자리 경계는 B1875.0 춘분점을 기준으로 정의되며, 헨리 드레이퍼 목록은 B1900.0 춘분점을 사용한다. 고전적인 성도 타불라에 첼레스테스는 B1925.0을 춘분점으로 사용했다.
Meeus에 따르면,
- B1900.0 = JDE 2415020.3135 = 1900년 1월 0.8135 TT
- B1950.0 = JDE 2433282.4235 = 1950년 1월 0.9235 TT
이다.
혜성, 소행성, 위성 등의 궤도 계산 기점을 나타낼 때는 주로 서력과 그 해의 1월 1일부터 며칠 지났는지로 표시한다(예: 2006년 1월 1일 UT). 특히, 혜성이나 소행성 등 다른 행성의 중력 영향을 받아 궤도가 변하기 쉬운 천체의 관측에 많이 사용된다. 혜성 관측 등에서는 관측할 때마다 궤도가 변하기 때문에 최신 역기점을 사용함으로써 관측 시점에 더욱 정확한 궤도를 알 수 있다.
역사적으로는 1900년, 1950년, 2000년(J2000.0)의 각각 1월 1일 12시(정오)가 많이 사용된다.
3. 측량에서의 역기점
측량 분야에서 역기점은 지각변동으로 인한 위치 좌표의 왜곡을 수정하기 위한 반동적 보정에서 측량 성과의 기준일을 의미한다. 역기점에 대해 관측을 실시한 시점을 금기(今期)라고 부른다.[8]
3. 1. 일본의 측량 원기
일본에서는 2023년 현재 공개된 "측량 성과 2011"에서 동일본은 2011년 5월 24일, 서일본은 1997년 1월 1일을 원기로 사용한다.[8]4. 컴퓨터 과학에서의 역기점
컴퓨터 과학에서 역기점(epoch)은 시간 표현의 기준점을 의미한다.
4. 1. 유닉스 역기점
유닉스에서는 세계표준시 1970년 1월 1일 0시 0분 0초를 기준 시점(에포크)으로 정하고, 유닉스 시간은 이 시점부터 경과된 초를 나타낸다.[9]4. 2. 클래식 Mac OS 역기점
클래식 매킨토시 OS에서는 세계 협정시 1904년 1월 1일 0시 0분 0초를 기준 시점으로 정한다.참조
[1]
서적
Jean le Rond d'Alembert, Oeuvres Complètes: Ser. 1, Vol. 6
CNRS
[2]
웹사이트
Harvard Minor Planet Center, data for Pholus
http://scully.cfa.ha[...]
2018-01-00 # 'January 2018'을 대략적인 날짜로 변환
[3]
웹사이트
Explanation of Orbital Elements
http://www.cfa.harva[...]
[4]
간행물
The Hipparcos and Tycho Catalogues
ESA
[5]
웹사이트
NASA Jet Propulsion Laboratory 'spice' toolkit documentation, function J1900
http://naif.jpl.nasa[...]
[6]
보고서
SOFA Time Scale and Calendar Tools
http://www.iausofa.o[...]
International Astronomical Union
2017-10-09
[7]
서적
The Reckoning of Time
Liverpool University Press
[8]
웹사이트
セミ・ダイナミック補正
https://www.gsi.go.j[...]
国土地理院
[9]
웹사이트
Definitions
https://pubs.opengro[...]
IEEE 및 The Open Group
2020-07-12
[10]
저널
Conversion matrix of epoch B 1950.0 FK 4-based positions of stars to epoch J 2000.0 positions in accordance with the new IAU resolutions
http://adsabs.harvar[...]
1983-12-00 # 'December 1983'을 대략적인 날짜로 변환
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