Das julianische Datum (abgekürzt in allen SprachenDas gilt auch für andere Schriftsysteme, siehe z. B. die russische und japanische Version dieses Artikels. JD für englisch ) ist eine in den Naturwissenschaften, besonders der Astronomie, gebräuchliche, von der IAU definierte Zeitangabe. Es gibt die Zeit in Tagen und Tagesbruchteilen an, die seit dem 1. Januar −4712 (4713 v. Chr.), 12:00 Uhr UT vergangen ist. Die negative Zahl steht für ein Jahr vor Christi Geburt, wobei das Jahr 1 v. Chr. als Jahr 0 gezählt wird.In der Astronomie sind negative Jahreszahlen üblich, s. Jahr null. Dem Zeitpunkt Uhr UT entspricht zum Beispiel das julianische Datum . Die julianische Tageszahl (abgekürzt JDN für englisch ) ist der ganzzahlige Teil des julianischen Datums. Sie nummeriert die Tage beginnend mit 0 für den 1. Januar −4712; Tagesanfang ist jeweils um 12 Uhr UT.
Im Deutschen ist der Sprachgebrauch nicht einheitlich: Für das JD findet sich neben dem häufigen „julianisches Datum“ zum Beispiel auch „julianische Tageszahl“ (die hier für die JDN steht) oder „julianischer Tageswert“. Die JDN findet sich meist nur in Wendungen wie „der Julianische Tag 2.452.276“. Die hier verwendeten deutschen Bezeichnungen sind einem Wörterbuch entnommen.
Als fortlaufende Tageszählung ist das julianische Datum frei von Unregelmäßigkeiten wie Schalttagen oder unterschiedlich langen Monaten, wie sie in den meisten Kalendern auftreten. Daher können mit ihm sehr leicht Zeitdifferenzen berechnet werden. Für Bereiche wie die Ephemeridenrechnung, in denen ein völlig gleichmäßig verlaufendes Zeitmaß benötigt wird, empfiehlt die IAU, statt der Universal Time (UT) die Terrestrische Zeit (TT) als Grundlage des julianischen Datums zu verwenden.
Eine wichtige Variante des julianischen Datums ist das Modifizierte Julianische Datum (abgekürzt in allen Sprachen MJD).
Geschichte mini|hochkant|De emendatione temporum, 1583
Ein erster Schritt zum heutigen Julianischen Datum erfolgte mit dem 1583 erschienenen Buch De emendatione temporum des französischen Humanisten Joseph Scaliger, das „wegen der … analytischen Präzision eine enorme Wirkung auf jegliche chronologische oder historische Arbeit“ hatte. Scaliger behandelte hier systematisch alle wichtigen Kalendersysteme der Antike und des Mittelalters und setzte sie in Bezug zu einem Referenzkalender. Hierzu führte er eine 7980 Jahre dauernde Julianische Periode ein, die er so nannte, . Ihre Länge ist das kleinste gemeinsame Vielfache der Periodenlänge von drei für die Kalenderrechnung wichtigen Zyklen, dem 28-jährigen Sonnenzyklus, dem 19-jährigen Mondzirkel und dem 15-jährigen Zyklus der Indiktion. Als Jahr 1 der Julianischen Periode wählt er das Jahr 4713 v. Chr., weil in diesem Jahr alle drei Zyklen gleichzeitig einen neuen Durchlauf begannen; das Jahr 7980 der Julianischen Periode ist damit das Jahr 3267 n. Chr. Für jedes Jahr der Julianischen Periode kann nun die Lage in einem der drei Zyklen durch Berechnung des Restes bei der Division durch die jeweilige Zykellänge bestimmt werden.
mini|John Herschel (1792–1871), 1867 Ein kontinuierliches Zeitmaß, genannt , das mit dem heutigen Julianischen Datum bis auf ein Detail übereinstimmt, wurde 1849 von dem britischen Astronomen John Herschel in seinem Buch Outlines of Astronomy vorgeschlagen. Hier wird wie heute ein Datum oder Zeitpunkt durch die seit der Epoche 1. Januar −4712 (4713 v. Chr.), 12:00 Uhr vergangene und in Tagen und Tagesbruchteilen gemessene Zeit bestimmt. Der Unterschied besteht allein darin, dass Herschel seiner Definition nicht 12:00 Uhr mittlere Ortszeit von Greenwich, also die heutige UT, sondern 12:00 Uhr mittlere Ortszeit von Alexandria zugrunde legte. Als Begründung gab er an, dass auf dieser auch die von Claudius Ptolemäus verwendete Nabonassar-Ära basiere. Herschels Definition liefert daher um 0,083 größere Werte als die heute verwendete.Das antike Alexandria lag bei 29,9° östliche Länge. Die von Herschel benutzte Epoche lag damit um ziemlich genau zwei Stunden vor der heute benutzten, und Herschels Werte sind entsprechend größer als die heutigen. Nach Einführung der heute als UT bezeichneten Greenwich Mean Time 1884 wurde das Julianische Datum (JD) spätestens 1893 mit diesem Namen und der noch heute gültigen Definition (Epoche 1. Januar −4712, 12:00 Uhr UT) verwendet. Das Jahr der Epoche und das „Julian“ im Namen gehen also auf Scaliger zurück. Der Tagesanfang am Mittag und die Verwendung von Tagesbruchteilen war bereits seit der Antike gängige Praxis in der Astronomie.
Schon Herschel hatte sich für eine Verschiebung des astronomischen Tagesanfangs auf Mitternacht ausgesprochen, doch erst in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts schlossen sich die Astronomen nach und nach dem allgemeinen Übereinkommen an und verlegten „ihren“ Tagesanfang um 12 Stunden vor. Vor dem 1. Januar 1925 hatte die Greenwich Mean Time, wie sie in der Astronomie verwendet wurde, ihren Tageswechsel am Mittag, erst ab diesem Datum war ihr Tagesanfang um Mitternacht. Noch 1928 forderte die IAU dazu auf, bei allen Arbeiten anzugeben, wann der Tagesanfang ist. „U.T.“ stehe für Tagesanfang um Mitternacht; die Bezeichnung „G.M.T.“ solle nicht mehr verwendet werden.
Der mittägliche Tageswechsel beim Julianischen Datum wurde dadurch zunehmend als störend empfunden, und so beschloss die IAU 1973, um Wildwuchs in Form vieler verschiedener Datierungssysteme zu vermeiden, in Resolution 4, zusätzlich zum JD eine Variante mit Tagesanfang um Mitternacht einzuführen: Sie schlug vor, die Bezeichnung (MJD) nur für die durch JD − 2.400.000,5 definierte Größe zu verwenden. Diese Tageszählung war bereits 1957 vom SAO für sein Programm zur Beobachtung der ersten sowjetischen Sputnik-Satelliten eingeführt worden. In den 1990er Jahren gab es unter den Astronomen jedoch Bestrebungen, diese Empfehlung zurückzunehmen. Aus Rücksicht auf Nachbardisziplinen wie Geodäsie, Geophysik und Raumfahrt, in denen das MJD viel verwendet wurde, kam es jedoch nicht zu einer Aufhebung der Empfehlung von 1973. Vielmehr bestätigte die IAU 1997 in Resolution B1 die parallele Nutzung von JD und MJD und führte eine (JDN) ein, die die Sonnentage (mit Tagesanfang am Mittag) seit 4713 v. Chr. durchnummeriert. Für astronomische Zwecke empfiehlt sie den Gebrauch des Julianischen Datums, während sie „für die Fälle, wo es bequem ist, einen um Mitternacht beginnenden Tag zu nutzen“, das Modifizierte Julianische Datum empfiehlt.
Eigenschaften Zeitskalen Die wissenschaftliche Zeitmessung benutzt neben der koordinierten Weltzeit UTC mehrere unterschiedliche Zeitskalen, welche jeweils für bestimmte Zwecke besonders geeignet sind, z. B. die Universal Time UT1, die Internationale Atomzeit TAI, die Terrestrische Zeit TT, die Baryzentrische Dynamische Zeit TDB usw. Auf jeder dieser Zeitskalen kann in Form eines julianischen Datums eine kontinuierliche Zeitzählung eingeführt werden, wobei die Epoche jeweils der 1. Januar −4712, 12:00 Uhr der betreffenden Zeitskala ist. Die Einheit ist der Tag mit 86.400 Sekunden der betreffenden Skala; eine Ausnahme ist UTC, bei der einzelne Tage um eine Schaltsekunde auf 86.401 Sekunden verlängert werden. Bei den Zeitskalen UTC (ab 1972), TAI und TT ist die Sekunde die SI-Sekunde. Da die einzelnen Zeitskalen sich voneinander unterscheiden, sind auch die betreffenden julianischen Daten für ein und dasselbe Ereignis verschieden. Es muss daher im Zweifelsfall angegeben werden, auf welcher Zeitskala das verwendete julianische Datum gezählt wird, z. B. „JD (UT1)“, „JD (TT)“ usw. Die IAU empfiehlt die Verwendung der Terrestrischen Zeit als zugrundeliegender Zeitskala. Die oft anzutreffende Abkürzung „JDE“ bezeichnet ein nach Ephemeridenzeit gezähltes julianisches Datum, wird aber auch häufig für dessen Nachfolger „JD (TT)“ benutzt.
UTC als Skala für das Julianische Datum ist wegen der Schaltsekunden problematisch, wenn eine Genauigkeit von 1 s oder besser angestrebt wird. In der SOFA-Bibliothek, die im Auftrag und unter Kontrolle der IAU entwickelte Software für grundlegende Algorithmen enthält, wird das JD (UTC) im Zusammenhang mit Schaltsekunden als „quasi-JD“ bezeichnet. Und die Entwickler machen darauf aufmerksam, dass ihre Behandlung der Problematik keinen offiziellen Status hat.
Beispiele Datum Uhrzeit Julianisches Datum Anmerkungen 1. Jan. −4712 12:00 UT 0,000 Epoche des Julianischen Datums 27. Mai −668 01:59 UT 1.477.217,583 Aufgang der verfinsterten Sonne in Babylon 1. Jan. 1 00:00 UT 1.721.423,500 14. Sep. 763 12:00 UT 2.000.000,000 4. Okt. 1582jul. 24:00 UT 2.299.160,500 derselbe Zeitpunkt; s. Übernahme des gregorianischen Kalenders 15. Okt. 1582greg. 00:00 UT 17. Nov. 1858 00:00 2.400.000,500 Epoche des Modifizierten Julianischen Datums, Zeitskala UT oder TT 31. Dez. 1899 19:31:28 TT 2.415.020,31352 Standardepoche B1900.0 1. Jan. 2000 12:00:00 TT 2.451.545,00000 Standardepoche J2000.0 (= 1. Jan. 2000, 11:58:55,8 UTC)TT = TAI+32,184 s und TAI = UTC+32 s im Jahr 2000. . UTC Aktuelles Datum Das Julianische Datum verwendet hier dieselbe Zeitskala wie das jeweilige Kalenderdatum.
Rechnen mit dem Julianischen Datum Umrechnung Kalenderdatum → JD Das julianische Datum kann nach dem folgenden Algorithmus aus einem julianischen oder gregorianischen Kalenderdatum berechnet werden. Die Eingabe wird in den Variablen Tag, Monat und Jahr erwartet, wobei Tag auch einen Tagesbruchteil (Stunde/24 + Minute/1440 + Sekunde/86400) enthalten kann; die Ausgabe steht in JD.
wenn Monat > 2, dann Y = Jahr; M = Monat sonst Y = Jahr − 1; M = Monat + 12 D = Tag // inklusive Tagesbruchteil
wenn julianischer Kalender, dann B = 0 sonst // gregorianischer Kalender B = 2 − ⌊Y/100⌋ + ⌊Y/400⌋
JD = ⌊365,25(Y + 4716)⌋ + ⌊30,6001(M + 1)⌋ + D + B − 1524,5
Der Algorithmus behandelt sowohl julianische als auch gregorianische Kalenderdaten auch dann korrekt, wenn sie Tage vor der tatsächlichen Einführung des Kalenders bezeichnen, wenn also das Regelwerk des Kalenders proleptisch angewendet wird; Unregelmäßigkeiten bei der Schaltung in der Anfangsphase des julianischen Kalenders werden nicht berücksichtigt. Für die vorchristlichen Jahre wird außerdem die astronomische, nicht die historische Zählweise vorausgesetzt, also 0 für 1 v. Chr., −1 für 2 v. Chr. usw.
Es muss bekannt sein, in welchem der beiden Kalendersysteme das Datum vorliegt. Die früheste und häufig bei Datierungen verwendete Umstellung erfolgte 1582: Auf den 4. Oktober (julianisch) folgte der 15. Oktober (gregorianisch). Viele Länder stellten jedoch später um, einige verwendeten den julianischen Kalender sogar noch bis ins 20. Jahrhundert (siehe Übernahme des gregorianischen Kalenders).
Die eckige Klammer ⌊x⌋ ist die untere Gaußklammer, die x abrundet (⌊5,8⌋ = 5; ⌊−5,2⌋ = −6). In vielen Programmiersprachen heißt sie floor.So in C++ (std::floor), Java (java.lang.Math.floor) und Python (math.floor). Für Kalenderdaten ab März −4716 (März 0 für gregorianische Daten) kann das Abrunden durch ein Abschneiden der Nachkommastellen ersetzt werden, da die Argumente der Gaußklammern dort stets nichtnegativ sind.
Erläuterung des Algorithmus Vor der eigentlichen Rechnung wird eine Umnummerierung der Monats- und Jahreszahlen vorgenommen, welche Januar und Februar als den 13. und 14. Monat des Vorjahres zählt. Ein eventueller Schalttag ist damit stets der letzte Tag des so entstandenen Jahres, und es muss für das zu behandelnde Datum nicht mehr unterschieden werden, ob es im (ursprünglichen) Jahr vor oder nach dem Schalttag liegt.