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.^[1]

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.^[2]

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.

${\displaystyle {\begin{matrix}a&=&\left\lfloor {\frac {14-kuukausi}{12}}\right\rfloor \\\\y&=&vuosi+4800-a\\\\m&=&kuukausi+12a-3\\\end{matrix}}}$

Gregoriaanisen kalenterin päivämäärälle keskipäivällä

${\displaystyle {\begin{matrix}JDN&=&p{\ddot {a}}iv{\ddot {a}}+\left\lfloor {\frac {153m+2}{5}}\right\rfloor +365y+\left\lfloor {\frac {y}{4}}\right\rfloor -\left\lfloor {\frac {y}{100}}\right\rfloor +\left\lfloor {\frac {y}{400}}\right\rfloor -32045\end{matrix}}}$

Juliaanisen kalenterin päivälle (keskipäivällä):

${\displaystyle {\begin{matrix}JDN&=&p{\ddot {a}}iv{\ddot {a}}+\left\lfloor {\frac {153m+2}{5}}\right\rfloor +365y+\left\lfloor {\frac {y}{4}}\right\rfloor -32083\end{matrix}}}$

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.

${\displaystyle {\begin{matrix}JD&=&JDN+{\frac {tunti-12}{24}}+{\frac {minuutti}{1440}}+{\frac {sekunti}{86400}}\end{matrix}}}$

Esimerkiksi tammikuun 1. 2000 keskipäivällä on juliaanisina päivinä JD = 2451545,0

Viikonpäivä saadaan suoraan jakojäännöksestä jakamalla juliaaninen päivä 7:llä. Jakojäännöksessä 0 = maanantai.

JDN jakojäännös 7	0	1	2	3	4	5	6
Viikonpäivä	ma	ti	ke	to	pe	la	su

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:

• 15-vuotinen indiktiojakso, jota alun perin käytettiin Rooman valtakunnassa eräisiin hallinnollisiin tarkoituksiin
• 28-vuotinen auringonsykli, jonka kuluttua sunnuntaikirjaimet juliaanisessa kalenterissa toistuvat samassa järjestyksessä ja jonka kuluttua juliaanisessa (mutta ei vuosisadan vaihteessa aina gregoriaanisessa) kalenterissa sama päivä vuodesta sattuu poikkeuksetta samaksi viikonpäiväksi, sekä
• 19-vuotinen Metonin jakso, jonka kuluttua Kuun vaiheet sattuvat likipitäen samoille vuoden päiville.^[3]

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:

»Näin saatua jaksoa 7980 juliaanisen vuoden jaksoa sanotaan juliaaniseksi jaksoksi, ja se on osoittautunut niin hyödylliseksi, että useimmat pätevät kirjoittajat eivät ole epäröineet julistaa, että vasta sen käyttöönoton myötä kronologiaan on saatu valoa ja järjestystä. Sen keksimisestä tai elvyttämisestä saamme kiittää Joseph Scaligeria, jonka on sanottu saaneen sen Konstantinopolin kreikkalaisilta. Ensimmäinen nykyisen juliaanisen jakson vuosi, eli se, jonka järjestysnumero kaikissa sen kolmessa alajaksossa on 1, oli vuosi 4713 eaa., ja keskipäivä kyseisen vuoden tammikuun 1. päivänä Aleksandrian pituuspiirillä on kronologinen epookki, johon nähden kaikki historialliset ajanlaskut ovat suorimmin ja ymmärrettävimmin verrattavissa laskemalla kokonaisten päivien lukumäärä tästä epookista keskipäivään Aleksandrian aikaa kulloinkin kyseessä olevan ajanlaskun ensimmäisenä päivänä. Aleksandrian pituuspiiri on valittu, koska sen mukaan Ptolemaios määritti kaikkien laskujensa perustana käyttämänsä Nabonassarin ajanlaskun alkuhetken.»
(^[4])

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.^[5]

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.^[6] 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.^[7]

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.

Lähteet

1. Edward M. Reingold & Nachum Dershowitz: Calendrical Calculations: The Ultimate Edition, s. 16-18. Cambridge University Press, 2018. ISBN 978-1107683167 Teoksen verkkoversio (viitattu 1.8.2018). (englanti)
2. Oja, Heikki: Aikakirja 2007, s. 65. Helsinki: Helsingin yliopiston almanakkatoimisto, 2007. ISBN 952-10-3221-9 Teoksen verkkoversio (viitattu 22.4.2010). (Arkistoitu – Internet Archive)
3. John Frederick W. Hershel: Outlines of Astronomy, s. 676-677. Määritä julkaisija! Teoksen verkkoversio.
4. John Frederick W. Hershel: Outlines of Astronomy, s. 678. Määritä julkaisija! Teoksen verkkoversio.
5. John Frederick W. Hershel: Outlines of Astronomy, s. 679. Määritä julkaisija! Teoksen verkkoversio.
6. Traité de Mécanique Céleste. Määritä julkaisija! Teoksen verkkoversio.
7. Edward Charles Pickering: An Introduction to the Study of Variable Stars, s. 206. Vassar Semi-Centennial Series, 1915. Teoksen verkkoversio.

Aiheesta muualla

• Article 'Julian Day Numbers' by Peter Meyer
• U.S. Naval Observatory Julian Date Converter (Arkistoitu – Internet Archive)
• Julian Day and Civil Date calculator (Arkistoitu – Internet Archive)
• U.S. Naval Observatory Time Service article
• Outlines of Astronomy by John Herschel
• International Astronomical Union Resolution 1B: On the Use of Julian Dates (Arkistoitu – Internet Archive)
• Calendrica (Arkistoitu – Internet Archive)
• Another Julian Day calculator with conversions to many other calendars (Arkistoitu – Internet Archive) valid from 1 January 100 proleptic Gregorian calendar
• Open-source date conversion software
• Pc-Calculator, laskee mm. juliaanisen päivän ja paljon muuta.