|
Сколько сейчас времени на Марсе
|
|
|
|
Спросите кого-нибудь на Земле, который час, и они смогут дать вам точный ответ, благодаря сложной системе хронометража на нашей планете, построенной на атомных часах, спутниках GPS и высокоскоростных телекоммуникационных сетях.
|
|
|
|
Однако Эйнштейн показал нам, что часы во Вселенной тикают с разной скоростью. Часы будут идти немного быстрее или медленнее в зависимости от силы притяжения в окружающей среде, что затрудняет синхронизацию наших часов здесь, на Земле, не говоря уже о масштабах всей Солнечной системы. Если люди хотят обосноваться на красной планете надолго, ученым необходимо знать: сколько сейчас времени на Марсе?
|
|
|
|
Физики из Национального института стандартов и технологий (NIST) впервые получили точный ответ на этот вопрос. В среднем часы на Марсе будут идти на 477 микросекунд (миллионных долей секунды) быстрее, чем на Земле, в сутки. Однако эксцентричная орбита Марса и гравитация его небесных соседей могут увеличивать или уменьшать это значение на целых 226 микросекунд в день в течение марсианского года.
|
|
|
|
Эти результаты, только что опубликованные в Astronomical Journal, следуют за статьей 2024 года, в которой физики NIST разработали план точного хронометража на Луне.
|
|
|
|
Знание того, как будут тикать часы на Марсе, является отправной точкой для будущих космических миссий, сказал физик NIST Биджунат Патла. Поскольку НАСА планирует миссии по исследованию Марса, понимание времени на нашей соседней планете поможет синхронизировать навигацию и связь по всей Солнечной системе.
|
|
|
|
|
|
|
"Для Луны и Марса сейчас самое подходящее время", - сказал Патла. "Мы максимально приблизились к воплощению научно-фантастического видения расширения Солнечной системы".
|
|
Часовой пояс Марса
|
|
|
|
Марсианские дни и годы длиннее, чем земные. Сутки планеты, или полный оборот вокруг своей оси, на 40 минут длиннее земных, а полный оборот вокруг Солнца занимает 687 дней по сравнению с 365 днями на Земле. Но ученым нужно было знать, насколько быстро или медленно проходит каждая секунда на Марсе по сравнению с Землей.
|
|
|
|
Если бы вы приземлились на поверхность Марса с атомными часами, они все равно тикали бы так же, как и на Земле. Но если вы сравните марсианские часы с земными, то увидите, что они не синхронизированы. Задача состоит в том, чтобы определить, насколько марсианское время смещено от земного, почти как при расчете разницы в часовых поясах.
|
|
|
|
Это оказалось гораздо сложнее, чем ожидали физики из NIST. Теория относительности Эйнштейна утверждает, что сила притяжения влияет на течение времени. Часы тикают медленнее там, где гравитация сильнее, и быстрее там, где она слабее. Скорость вращения планеты по орбите также приводит к тому, что часы тикают медленнее или быстрее.
|
|
|
|
NIST выбрал точку на поверхности Марса в качестве ориентира, что-то вроде уровня моря на экваторе на Земле. Благодаря многолетним данным, собранным в ходе марсианских миссий, Патла и его коллега-физик из NIST Нил Эшби смогли оценить силу тяжести на поверхности планеты, которая в пять раз слабее земной.
|
|
|
|
Но им нужно было учитывать не только гравитацию Марса. В нашей Солнечной системе есть и другие массивные тела, которые притягиваются друг к другу. На одно только солнце приходится более 99% массы нашей солнечной системы. Положение Марса в Солнечной системе — его удаленность от Солнца, его соседей, таких как Земля, Луна, Юпитер и Сатурн, — выводит его на более эксцентричную, вытянутую орбиту. Орбиты Земли и Луны относительно постоянны; время на Луне неизменно течет на 56 микросекунд быстрее, чем на Земле.
|
|
|
|
"Но для Марса это не так. Его удаленность от Солнца и эксцентричная орбита увеличивают колебания во времени. Задача о трех телах чрезвычайно сложна. Сейчас мы имеем дело с четырьмя: Солнцем, Землей, Луной и Марсом", - объяснил Патла. "Подъем тяжестей оказался более сложной задачей, чем я думал вначале".
|
|
|
|
Приняв во внимание все эти факторы — гравитацию на поверхности Марса, эксцентричную орбиту Марса, влияние Солнца, Земли и Луны на Марс, Патла и Эшби пришли к своему решению.
|
|
|
|
Прокладывая путь для интернета в Солнечной системе
|
|
|
|
Может быть, 477 миллионных долей секунды и не так уж много — это примерно тысячная доля времени, необходимого для моргания. Но учет крошечных временных различий является ключом к развитию сетей связи. Например, сети 5G должны быть точными с точностью до десятой доли микросекунды.
|
|
|
|
В настоящее время связь между Землей и Марсом задерживается от четырех до 24 минут (иногда и больше). Патла объяснил, что это почти как связь до появления telegram: люди доставляли написанные от руки письма на корабль, который пересекал океан, а затем неделями или месяцами ждали, пока другой корабль доставит ответ.
|
|
|
|
Наличие системы синхронизации между планетами открывает путь к созданию синхронизированных сетей на огромных расстояниях.
|
|
|
|
"Если вы получите синхронизацию, это будет почти как общение в режиме реального времени без потери информации. Вам не нужно ждать, чтобы увидеть, что произойдет", - сказал Патла.
|
|
|
|
Эшби отметил, что эти сети далеки от реальности, как и долгосрочные миссии людей и роботов на Марс. Изучение этих проблем помогает ученым подготовиться ко всем переменным, с которыми они столкнутся.
|
|
|
|
"Могут пройти десятилетия, прежде чем поверхность Марса покроется следами блуждающих марсоходов, но сейчас полезно изучить вопросы, связанные с созданием навигационных систем на других планетах и спутниках", - сказал Эшби. "Подобно современным глобальным навигационным системам, таким как GPS, эти системы будут зависеть от точности часов, и влияние на тактовую частоту может быть проанализировано с помощью общей теории относительности Эйнштейна".
|
|
|
|
Патла добавил, что это знание имеет и научную ценность. Понимание того, как будут тикать часы на отдаленных планетах, является новой информацией и основывается на специальной и общей теориях относительности Эйнштейна.
|
|
|
|
"Приятно впервые узнать, что происходит на Марсе во времени. Никто не знал этого раньше. Это расширяет наши знания о самой теории, о том, как тикают часы, и об относительности", - сказал он. "Течение времени имеет фундаментальное значение для теории относительности: как вы это осознаете, как вы это вычисляете и что на это влияет. Это может показаться простыми понятиями, но рассчитать их может быть довольно сложно".
|
|
|
|
Источник
|
