Mengapa Bumi memiliki komponen-z pada awal zaman J2000?

Ketika saya pergi ke halaman web NASA HORIZONS

https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons.cgi

dan meminta koordinat VECTOR Bumi pada 1 Januari 2000, ia memberi tahu saya bahwa Bumi memiliki koordinat berikut dalam zaman J2000:

X = -1.756637922977122E-01 Y = 9.659912850526895E-01 Z = 2.020629118443605E-04

Ini diukur dalam satuan astronomi. Mengutip dari halaman web:

Referensi zaman: J2000.0

XY-plane: plane of the orbit Bumi pada zaman referensi

Sumbu X: keluar di sepanjang simpul naik bidang sesaat dari orbit Bumi dan ekuator rata-rata Bumi pada zaman referensi

Sumbu Z: tegak lurus terhadap bidang xy dalam arah (+ atau -) arah kutub utara Bumi pada zaman referensi.

Tetapi angka-angka ini tidak masuk akal! Nilai z harus PERSIS nol, karena kita mengukur pada 1 Januari 2000. Juga x harus tepat 1, dan y harus nol.

Apa yang sedang terjadi?

Anda membuat kesalahan mendasar yang sama dengan yang dilakukan Anton Gromov dalam pertanyaannya di situs jaringan Space Exploration StackExchange. Anda menggunakan barycenter tata surya alih-alih Matahari sebagai asal bingkai. Seandainya Anda menggunakan Matahari, perbedaan yang nyata akan turun hampir dua kali lipat.

Kelemahan yang jauh lebih kecil adalah bahwa Anda tampaknya menggunakan tengah malam daripada siang hari. Zaman J2000.0 adalah 12 siang Waktu Terestrial pada 1 Januari 2000. Ini tidak banyak mengubah banyak hal, tetapi tetap penting. Setengah hari offset itu telah menggigit saya lebih dari sekali.

Koordinat z posisi Bumi tidak akan turun ke nol seandainya Anda membuat koreksi di atas (berpusat pada matahari alih-alih barycenter tata surya, dan 12 siang daripada tengah malam). Itu tidak akan jatuh ke nol bahkan jika Anda telah menggunakan barycenter Bumi-Bulan daripada pusat Bumi.

Salah satu alasannya tidak akan jatuh ke nol adalah bahwa orbit Bumi tentang Matahari bukanlah elips. Orbit Bumi bahkan tidak terletak di pesawat! Penyebab utama dari gerakan non-planar ini adalah bahwa orbit Bulan tentang Bumi condong sekitar 5.15 ° terhadap ekliptika, membuat Bumi melonjak naik turun sehubungan dengan ekliptika ¹ . Karena orbit Bumi tidak benar-benar elips atau bahkan planar, bidang ekliptika pada beberapa zaman adalah bidang rata-rata waktu yang berpusat pada waktu zaman yang membuat posisi bumi sehubungan dengan Matahari (atau posisi Matahari terhadap Bumi) rata-rata ke nol.

Alasan yang lebih kecil adalah bahwa J2000.0 berarti ekliptika dan rata-rata kerangka ekuinoks didefinisikan lebih dari 36 tahun yang lalu. HORIZONS menggunakan DE431, yang dirilis 6 tahun lalu. Kemampuan JPL untuk memodelkan tata surya meningkat secara signifikan dalam tiga dekade terakhir.

_{¹ Sebenarnya, itu membuat Matahari tampak naik turun sehubungan dengan ekliptika. Konsep bidang ekliptika berasal dari zaman Yunani kuno, dan masih mempertahankan sisa definisi ini hingga hari ini.}

Selain perbedaan kecil koordinat z yang dijelaskan dalam jawaban dan tautan sebelumnya, pernyataan bahwa koordinat x harus 1 AU pada JD 2451545, dan sumbu y nol, tidak benar. Dalam pertanyaan Anda menyertakan yang berikut:

Sumbu X: keluar di sepanjang simpul naik bidang sesaat dari orbit Bumi dan ekuator rata-rata Bumi pada zaman referensi

Dengan kata lain, sumbu x menunjuk keluar dari titik balik Vernal pada zaman J2000.0 di sepanjang garis node, yang merupakan persimpangan dari bidang ekliptika dan bidang ekuator. Matahari berjarak sekitar 2 2/3 bulan dari simpul naik pada 1 Januari, sehingga jari-jari Bumi-Matahari tidak secara langsung pada sumbu x.