Время на Марсе движется быстрее, и ученые наконец-то узнали, насколько
Исследование, проведенное двумя физиками из Национального института стандартов и технологий (NIST) в США, показывает, что часы на Марсе идут в среднем на 477 миллионных долей секунды (или 477 микросекунд) в день быстрее, чем на Земле.
Хотя эта разница и небольшая, она может иметь решающее значение в ситуациях, когда время на Земле, Луне и Марсе необходимо координировать с точностью до доли секунды. точность.
Теория общей относительности Эйнштейна показывает, что время зависит от массы, что приводит к так называемому гравитационному замедлению времени. Для стороннего наблюдателя часы, находящиеся под воздействием относительно сильного гравитационного поля, будут идти медленнее, чем часы на их собственном запястье.
Аналогично, продолжительность каждой секунды в более слабом гравитационном поле короче, чем секунды, отсчитываемые наблюдателями, испытывающими большую гравитацию.
По теме: Ученые нашли совершенно новый способ измерения времени
Например, атомные часы на спутниках GPS работают быстрее, чем часы на Поверхность Земли, так как очень небольшое изменение гравитации на средней околоземной орбите в сочетании с влиянием их ускорения на замедление времени, создает чистую разницу в 38 микросекунд в день.
Теперь ученые NIST Нил Эшби и Биджунат Патла разработали точную систему измерения времени для Марса.
Физики ранее разработали стандарт измерения времени для Луны, аналогичный всемирному координированному времени (UTC) на Земле, которое является глобальным стандартом измерения времени. Используемый астрономами и сетью Deep Space Network (DSN), UTC имеет точность примерно 100 пикосекунд в день, при этом пикосекунда составляет одну триллионную секунды.
На поверхности Луны время течет на 56 микросекунд быстрее, чем на Земле, что зависит от основных факторов, таких как собственная масса, а также гравитационного взаимодействия между Солнцем, Землей и Луной.
Но измерение времени на Марсе сложнее, чем на Марсе. Речь идет о Луне, объясняет Патла: «Задача трех тел чрезвычайно сложна. Сейчас мы имеем дело с четырьмя: Солнцем, Землей, Луной и Марсом».
Поверхностная гравитация Марса намного слабее, чем гравитация земной поверхности, поскольку Марс имеет около одной десятой массы Земли. Используя данные, собранные марсианскими миссиями, Эшби и Патла подсчитали, что гравитация на поверхности Марса в пять раз слабее земной.
Кроме того, Марс находится примерно в 1,5 астрономических единицах (а.е.) от Солнца по сравнению с 1 а.е. на расстоянии Земля-Солнце. Поскольку сила притяжения уменьшается с расстоянием по закону обратных квадратов, Марс подвержен более слабому гравитационному потенциалу от Солнца.
Это еще больше усложняется тем фактом, что Марс имеет гораздо более эксцентричную орбиту, чем земная, что заставляет его испытывать большие колебания гравитационного потенциала.
Таким образом, хотя марсианские часы в среднем идут на 477 микросекунд быстрее, чем земные, эта разница уменьшается или увеличивается. на 266 микросекунд в день в течение марсианского года.
Этот марсианский год также намного длиннее земного года, поскольку Марс совершает оборот вокруг Солнца за 687 дней. Ее день также длиннее, поскольку Красной планете требуется дополнительные 40 минут для полного оборота вокруг своей оси по сравнению с Землей.
Достижение этих точных, масштабируемых временных рамок необходимо для будущих операций на Марсе, включая роковое и историческое приземление человека.
«Могут пройти десятилетия, прежде чем поверхность Марса покроется следами странствующих марсоходов, но сейчас полезно изучить вопросы, связанные с созданием навигационных систем на других планетах и лунах», — говорит Эшби.
В промежуточный период внеземное отслеживание времени будет иметь решающее значение для поддержки связи, позиционирования и навигации для лунных миссий, запланированных как коммерческими организациями, так и национальными космическими программами.
Построение масштабируемой инфраструктуры измерения времени за пределами среды Земли и Луны и создание основы для «автономной межпланетной синхронизации времени» является поэтому важной целью, поэтому это исследование реализует жизненно важный шаг для освоения космоса.
Патла подчеркивает важность этих задач. Выводы: «Пришло время для Луны и Марса. Это самое близкое к реализации научно-фантастического видения расширения Солнечной системы».
Это исследование опубликовано в «Астрономическом журнале».
