Марсианские часы спешат: разница во времени оказалась критичной для будущих миссий

Время на Марсе действительно течёт иначе, и теперь учёные смогли точно посчитать эту разницу. Хотя она измеряется микросекундами, для будущих миссий за пределами Земли такие расхождения могут иметь решающее значение. Новое исследование показывает, почему синхронизация часов между планетами перестаёт быть теорией и становится инженерной задачей. Об этом сообщает ScienceAlert.

Фото: wikimedia by NASA/JPL-Caltech, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

МАРС

Почему на Марсе время идёт быстрее

Физики Нил Эшби и Биджунат Патла из Национального института стандартов и технологий США выяснили, что марсианские часы в среднем опережают земные на 477 микросекунд. Причина этого эффекта напрямую связана с общей теорией относительности, согласно которой течение времени зависит от силы гравитации. Эти выводы хорошо согласуются с тем, как исследования на орбите подтвердили правоту Эйнштейна при измерениях времени и гравитационных эффектов.

Чем массивнее небесное тело, тем сильнее оно искривляет пространство-время и тем медленнее идут часы вблизи его поверхности. Земля значительно тяжелее Марса, поэтому её гравитация сильнее замедляет ход времени. На Красной планете этот эффект выражен слабее.

Гравитация, расстояние и орбитальные нюансы

Гравитация на поверхности Марса примерно в пять раз слабее земной. Дополнительно влияет и расстояние до Солнца: Марс находится примерно в полутора астрономических единицах от звезды, тогда как Земля — в одной. Из-за этого солнечный гравитационный потенциал на Марсе ниже.

Ситуацию усложняет вытянутая орбита планеты. В течение марсианского года гравитационный фон заметно меняется, поэтому разница во времени между Землёй и Марсом может колебаться примерно на 266 микросекунд в сутки.

Почему с Марсом сложнее, чем с Луной

Ранее учёные уже создали временной стандарт для Луны, аналогичный земному UTC. Там время идёт быстрее примерно на 56 микросекунд, и эти значения удалось учесть достаточно точно.

С Марсом задача становится сложнее из-за участия сразу нескольких тел — Солнца, Земли, Луны и самой планеты. Подобные расчёты важны не только для Марса, но и для понимания всей динамики Солнечной системы, включая гипотетические объекты, о которых учёные рассуждают в контексте вопроса, когда откроют девятую планету Солнечной системы.

"Задача трёх тел чрезвычайно сложна. Теперь мы имеем дело с четырьмя: Солнцем, Землёй, Луной и Марсом", — объясняет физик Биджунат Патла.

Марсианский год и длина суток

Марсианский год заметно длиннее земного — 687 дней против 365. Сутки на Марсе тоже отличаются: планете требуется примерно на 40 минут больше, чтобы завершить полный оборот вокруг своей оси. Эти различия дополнительно усложняют создание универсальной системы планетарного времени.

Зачем человечеству точное марсианское время

Микросекундные расхождения критичны для навигации, связи и автономной работы аппаратов. В будущем точный хронометраж станет основой для управления марсоходами, орбитальными станциями и пилотируемыми экспедициями.

"Возможно, пройдут десятилетия, прежде чем поверхность Марса покроется следами марсоходов, но уже сейчас полезно решать задачи навигации и синхронизации", — отмечает Нил Эшби.

Время на Земле, Луне и Марсе

На Земле используется стандарт UTC с точностью до сотен пикосекунд в сутки. На Луне время идёт быстрее на десятки микросекунд. На Марсе разница значительно больше и при этом нестабильна из-за особенностей орбиты и гравитационного окружения.

Плюсы и минусы учёта марсианского времени

Создание отдельной временной шкалы для Марса имеет практические последствия.

Плюсы:

• повышается точность навигации и посадки аппаратов;
• упрощается управление автономными системами;
• снижается зависимость миссий от земного времени;
• создаётся база для пилотируемых экспедиций.

Минусы:

• расчёты требуют учёта множества гравитационных факторов;
• разница во времени меняется в течение марсианского года;
• внедрение системы требует сложной инфраструктуры.

Как создают планетарное время

1. Определяют гравитационный потенциал планеты.
2. Учитывают влияние Солнца и соседних тел.
3. Сопоставляют данные с земным стандартом времени.
4. Проверяют расчёты на орбитальных и поверхностных аппаратах.

Популярные вопросы о времени на Марсе

Насколько быстрее идут часы на Марсе?

В среднем примерно на 477 микросекунд по сравнению с Землёй.

Почему нельзя просто использовать земное время?

Даже микросекундные расхождения приводят к навигационным ошибкам.

Что сильнее влияет на время — сутки или гравитация?

Решающую роль играет гравитация, но длина суток тоже важна для синхронизации.