Хронометрування на Марсі

Проблема синхронізація годинника та календаря на Землі та на Марсі встала досить гостро, коли почалася епоха дослідження Марса автоматами, оскільки було необхідно чітко знати потік сонячної енергії протягом як доби, так і року на Марсі. У цій статті пропоную розглянути існуючі способи відліку часу на Марсі.
Оскільки нахил осі обертання Марса до площини орбіти мало відрізняється від земного (23°26'21'' (Земля) і 25°11'24''(Марс)), він зазнає подібні сезонні періоди, але оскільки ексцентриситет орбіти Марса значно більше , То тривалості періодів досить сильно відрізняються. Також, якщо марсіанська доба близька за тривалістю до земної, то тривалість року різна, що ще більше посилює розсинхронізацію між календарями.

Доба на Землі та Марсі

Доба буває двох видів - зоряна (сидерична) доба тривалістю 23 год 56 хв 4,09 с або 86164,09 секунд і середня сонячна доба тривалістю 24 години або 86400 секунд. Вони не рівні один одному тому, що за добу через орбітальний рух Землі сонце зміщується на тлі зірок. Середня сонячна доба прив'язана до «фіктивного Сонця», оскільки швидкість руху Землі орбітою, отже, і тривалість справжньої сонячної доби змінюються протягом року.
Для Марса відповідні періоди становлять 24 год 37 хв 22.66 с (88642,66 с) та 24 год 39 хв 35.24 с (88775,24 с) відповідно. Як показує простий розрахунок, довжина зоряної доби на Марсі на 2,9% більша ніж на Землі, а довжина сонячної доби на 2,7%.
За міжнародною угодою, для апаратів, що працюють на поверхні Марса, прийнято т.зв.«марсіанська сонячна доба» (Сол) розбита на 24 «марсіанські години». Відповідно, стандарт «марсіанської секунди» на 2,7% довше земного. Це призводить до того, що графік роботи операторів щодня зміщується на 40 хвилин, і вони носять на руках спеціально розроблений годинник з «марсіанським часом». Існували також інші проекти марсіанських годинників. По одному з них пропонувалося ввести на Марсі метричний час, встановивши 10 годин на добу, 100 хвилин за годину і 100 секунд за хвилину, інакше - вводився вкорочений 25-й годину, тривалістю 39 хв 35.24 с, але ці варіанти були відхилені. Рахунок солів для космічних апаратів починався з Sol 0 для місій Viking, Mars Phoenix та MSL Curiosity та з Sol 1 для Mars Pathfinder, MER-A Spirit та MER-B Opportunity.
Нульовий меридіан Марса проходить через невеликий кратер Airy-0, який має координати 5°06′59.99″ пд. ш. та 0°00′00″ ст. д. На Марсі застосовується планетоцентричний стандарт довготи, у якому довгота змінюється від 0° до 360° с.д. Старий планетографічний стандарт (0 ° до 360 ° з.д.) використовується на плоских картах.
Координований марсіанський час (Coordinated Mars Time, MTC) є аналогом всесвітнього часу (Universal Time, UT). Воно визначається як середній сонячний час на нульовому меридіані. Позначення MTC може ввести в оману схожість зі стандартом UTC, однак MTC не використовує координаційні високосні секунди, і найближчим земним аналогом MTC є стандарт UT1. Через більший ексцентриситет орбіти та інший нахил осі, різниця між справжнім сонячним часом (ІСВ/LTST) і середнім сонячним часом (ССВ/LMST) змінюється протягом року набагато сильніше, ніж на Землі.Якщо Землі рівняння часу (УВ = ИСВ — ССВ) коливається від «мінус 14 хв 22 з» до «плюс 16 хв 23 з», то Марсі ця різниця становить від «мінус 50 хв» до «плюс 40 хв», що вже чимало. У вітчизняній літературі найчастіше використовується зворотна різниця (УВ = ССВ - ІСВ). Однак, не можна плутати сонячний час із поясним часом, який пов'язаний із сонячним лише формально. Часових поясів, у звичному нам вигляді, на Марсі немає, і з шести марсоходів п'ять користуються місцевим сонячним часом (LMST), а шостий (Mars Pathfinder) використовує справжній сонячний час (LTST).
Стандарт MTC вперше з'явився в програмі Mars24Sunclock, створеної інститутом Годдарда, прийшовши на зміну стандарту AMT (Airy Mean Time), який був прямим аналогом застарілого стандарту GMT. Стандарт AMT в жодній із місій не використовується через його недостатню точність. Однак тепер, коли існують чіткі та точні карти Марса, стандарт AMT може знову стати актуальним.
Для простоти астрономічних розрахунків Землі застосовується так звана Юліанська дата (JD), де за нульову точку прийнято 1 січня 4713 р. до зв. е. юліанського календаря або, що те саме, 24 листопада 4714 р. до н. е. григоріанський календар. Перший день мав номер 0. Дати змінюються опівдні. Аналогічна дата для Марса встановлена ​​в Сол збігається з 29 грудня 1873 (дата народження астронома Карла Отто Лампланда, який першим здійснив астрофотозйомку пріснопам'ятних каналів на Марсі). Іншими варіантами відліку були 1608 (винахід телескопа) і весняне рівнодення 11 квітня 1955 року.

Рік на Землі та Марсі

Як вище було зроблено з поняттям доби визначимося з тим, що таке рік.
Зірковий (сидеричний) рік - період орбітального руху навколо Сонця щодо "нерухомих зірок";
Тропічний рік – період повної зміни пір року чи період протягом якого довгота Сонця змінюється на 360° рівно.
Ці періоди відрізняються меду собою приблизно на 20 хвилин (тропічний менше зіркового), що зумовлено гіроскопічними процесами, зокрема прецесією та нутацією осі планет.
Тривалість одного обороту Марса навколо Сонця становить близько 686,98 сонячної доби, або 668,59 солів. Оскільки ексцентриситет орбіти Марса (0,0934) істотно більший за земний (0,0167), якщо прийняти за сезон періоди між рівноденнями і сонцестояннями, то найдовшим сезоном для північної півкулі буде весна (193 сола), а найкоротшим осінь (142 сола) .
Також як і на Землі на Марсі найкращим варіантом для основи календаря буде тропічний рік, оскільки цикли прецесії на Землі та на Марсі досить великі, щоб ними можна було знехтувати відносно коротких проміжках часу. Довжина тропічного року залежить від вибору початкової точки. Зазвичай як така точка вибирають рівнодення або сонцестояння. Але зазвичай, для григоріанського календаря використовується весняне рівнодення. Оскільки орбіта Марса більш витягнута, то відмінності в тривалості тропічного року трохи більше, ніж Землі. Якщо Землі відрізняється третій знак після коми (від 365,2416 діб до 365,2427 діб), то Марса істотно відрізняється вже другий знак (від 668.5880 сол до 668.5958 сол).

Календар

У повсякденному житті ми використовуємо григоріанський календар, а не юліанські дати, з тієї простої причини, що циклічний календар набагато зручніший і корисніший у побуті. І тому майбутнім марсіанським колоніям знадобиться саме циклічний календар.Однією з основних проблем будь-якого календаря є інтеркаляція високосів. Вона пов'язана з тим, що в році не ціла кількість діб і якщо не враховувати поправку на це, то дуже швидко набігає помилка між громадянським календарем та тропічним роком. Одним із варіантів такого календаря є дарійський календар, створений аерокосмічним інженером та політологом Томасом Гангале. Даний календар складається з 24 місяців по 27-28 днів і заснований на десятирічному циклі з шістьма високосними роками по 669 днів і чотирма звичайними по 668 днів. Однак на даний момент ні цей календар, ні якийсь інший не використовується, рахунок йде лише на соли.

Хронометрування на Марсі

Проблема синхронізація годинника та календаря на Землі та на Марсі встала досить гостро, коли почалася епоха дослідження Марса автоматами, оскільки було необхідно чітко знати потік сонячної енергії протягом як доби, так і року на Марсі. У цій статті пропоную розглянути існуючі способи відліку часу на Марсі.
Оскільки нахил осі обертання Марса до площини орбіти мало відрізняється від земного (23°26'21'' (Земля) і 25°11'24''(Марс)), він зазнає подібні сезонні періоди, але оскільки ексцентриситет орбіти Марса значно більше , То тривалості періодів досить сильно відрізняються. Також, якщо марсіанська доба близька за тривалістю до земної, то тривалість року різна, що ще більше посилює розсинхронізацію між календарями.

Доба на Землі та Марсі

Доба буває двох видів - зоряна (сидерична) доба тривалістю 23 год 56 хв 4,09 с або 86164,09 секунд і середня сонячна доба тривалістю 24 години або 86400 секунд.Вони не рівні один одному тому, що за добу через орбітальний рух Землі сонце зміщується на тлі зірок. Середня сонячна доба прив'язана до «фіктивного Сонця», оскільки швидкість руху Землі орбітою, отже, і тривалість справжньої сонячної доби змінюються протягом року.
Для Марса відповідні періоди становлять 24 год 37 хв 22.66 с (88642,66 с) та 24 год 39 хв 35.24 с (88775,24 с) відповідно. Як показує простий розрахунок, довжина зоряної доби на Марсі на 2,9% більша ніж на Землі, а довжина сонячної доби на 2,7%.
За міжнародною угодою, для апаратів, що працюють на поверхні Марса, прийнято т.зв. «марсіанська сонячна доба» (Сол) розбита на 24 «марсіанські години». Відповідно, стандарт «марсіанської секунди» на 2,7% довше земного. Це призводить до того, що графік роботи операторів щодня зміщується на 40 хвилин, і вони носять на руках спеціально розроблений годинник з «марсіанським часом». Існували також інші проекти марсіанських годинників. По одному з них пропонувалося ввести на Марсі метричний час, встановивши 10 годин на добу, 100 хвилин за годину і 100 секунд за хвилину, інакше - вводився вкорочений 25-й годину, тривалістю 39 хв 35.24 с, але ці варіанти були відхилені. Рахунок солів для космічних апаратів починався з Sol 0 для місій Viking, Mars Phoenix та MSL Curiosity та з Sol 1 для Mars Pathfinder, MER-A Spirit та MER-B Opportunity.
Нульовий меридіан Марса проходить через невеликий кратер Airy-0, який має координати 5°06′59.99″ пд. ш. та 0°00′00″ ст. д. На Марсі застосовується планетоцентричний стандарт довготи, у якому довгота змінюється від 0° до 360° с.д. Старий планетографічний стандарт (0 ° до 360 ° з.д.) використовується на плоских картах.
Координований марсіанський час (Coordinated Mars Time, MTC) є аналогом всесвітнього часу (Universal Time, UT). Воно визначається як середній сонячний час на нульовому меридіані. Позначення MTC може ввести в оману схожість зі стандартом UTC, однак MTC не використовує координаційні високосні секунди, і найближчим земним аналогом MTC є стандарт UT1. Через більший ексцентриситет орбіти та інший нахил осі, різниця між справжнім сонячним часом (ІСВ/LTST) і середнім сонячним часом (ССВ/LMST) змінюється протягом року набагато сильніше, ніж на Землі. Якщо Землі рівняння часу (УВ = ИСВ — ССВ) коливається від «мінус 14 хв 22 з» до «плюс 16 хв 23 з», то Марсі ця різниця становить від «мінус 50 хв» до «плюс 40 хв», що вже чимало. У вітчизняній літературі найчастіше використовується зворотна різниця (УВ = ССВ - ІСВ). Однак, не можна плутати сонячний час із поясним часом, який пов'язаний із сонячним лише формально. Часових поясів, у звичному нам вигляді, на Марсі немає, і з шести марсоходів п'ять користуються місцевим сонячним часом (LMST), а шостий (Mars Pathfinder) використовує справжній сонячний час (LTST).
Стандарт MTC вперше з'явився в програмі Mars24Sunclock, створеної інститутом Годдарда, прийшовши на зміну стандарту AMT (Airy Mean Time), який був прямим аналогом застарілого стандарту GMT. Стандарт AMT в жодній із місій не використовується через його недостатню точність. Однак тепер, коли існують чіткі та точні карти Марса, стандарт AMT може знову стати актуальним.
Для простоти астрономічних розрахунків Землі застосовується так звана Юліанська дата (JD), де за нульову точку прийнято 1 січня 4713 р. до зв. е. юліанського календаря або, що те саме, 24 листопада 4714 р.до зв. е. григоріанський календар. Перший день мав номер 0. Дати змінюються опівдні. Аналогічна дата для Марса встановлена ​​в Сол збігається з 29 грудня 1873 (дата народження астронома Карла Отто Лампланда, який першим здійснив астрофотозйомку пріснопам'ятних каналів на Марсі). Іншими варіантами відліку були 1608 (винахід телескопа) і весняне рівнодення 11 квітня 1955 року.

Рік на Землі та Марсі

Як вище було зроблено з поняттям доби, визначимося з тим, що таке рік.
Зірковий (сидеричний) рік - період орбітального руху навколо Сонця щодо "нерухомих зірок";
Тропічний рік – період повної зміни пір року чи період протягом якого довгота Сонця змінюється на 360° рівно.
Ці періоди відрізняються меду собою приблизно на 20 хвилин (тропічний менше зіркового), що зумовлено гіроскопічними процесами, зокрема прецесією та нутацією осі планет.
Тривалість одного обороту Марса навколо Сонця становить близько 686,98 сонячної доби, або 668,59 солів. Оскільки ексцентриситет орбіти Марса (0,0934) істотно більший за земний (0,0167), якщо прийняти за сезон періоди між рівноденнями і сонцестояннями, то найдовшим сезоном для північної півкулі буде весна (193 сола), а найкоротшим осінь (142 сола) .
Також як і на Землі на Марсі найкращим варіантом для основи календаря буде тропічний рік, оскільки цикли прецесії на Землі та на Марсі досить великі, щоб ними можна було знехтувати відносно коротких проміжках часу. Довжина тропічного року залежить від вибору початкової точки. Зазвичай як така точка вибирають рівнодення або сонцестояння. Але зазвичай, для григоріанського календаря використовується весняне рівнодення.Оскільки орбіта Марса більш витягнута, то відмінності в тривалості тропічного року трохи більше, ніж Землі. Якщо Землі відрізняється третій знак після коми (від 365,2416 діб до 365,2427 діб), то Марса істотно відрізняється вже другий знак (від 668.5880 сол до 668.5958 сол).

Календар

У повсякденному житті ми використовуємо григоріанський календар, а не юліанські дати, з тієї простої причини, що циклічний календар набагато зручніший і корисніший у побуті. І тому майбутнім марсіанським колоніям знадобиться саме циклічний календар. Однією з основних проблем будь-якого календаря є інтеркаляція високосів. Вона пов'язана з тим, що в році не ціла кількість діб і якщо не враховувати поправку на це, то дуже швидко набігає помилка між громадянським календарем та тропічним роком. Одним із варіантів такого календаря є дарійський календар, створений аерокосмічним інженером та політологом Томасом Гангале. Даний календар складається з 24 місяців по 27-28 днів і заснований на десятирічному циклі з шістьма високосними роками по 669 днів і чотирма звичайними по 668 днів. Однак на даний момент ні цей календар, ні якийсь інший не використовується, рахунок йде лише на соли.

Марс: життя за позаземним часом

Майбутні експедиції з людьми на Марс та його наступна колонізація у найближчому майбутньому перестали бути фантастичними ідеями. Сьогодні звичайний школяр знає про цю планету більше, ніж старий астроном. Але слід розуміти, що з ефективного дослідження позаземних умов необхідно точно відстежувати інопланетний час. То які вони – ці марсіанські годинники та хвилини?

Чому так важливо знати марсіанський час

Як відомо, багато років Марс вивчають роботи - марсоходи на поверхні, а також літальні космічні апарати на його орбіті. Стежать за приладами та керують їхньою діяльністю науковці у спеціальних лабораторіях. Уявіть, якщо міжнародні рейси на Землі потребують особливої ​​координації між різними часовими поясами, то міжпланетним польотам потрібно ще більше контролю між двома світами. Потрібна зручна синхронізація графіка роботи операторів із обладнанням.
Марсіанська і земна доба відрізняються в силу відмінності в русі, відстані від Сонця, орбітальних швидкостей цих планет, через що створюється незручність в управлінні космічною технікою. До того ж робота всієї апаратури залежить від потоків сонячного світла, завдяки якому заряджаються енергією батареї. Ось чому вивчення часу на Марсі грає одну з найважливіших наукових ролей. На щастя, математичні величини давно прораховані, нам відомо, як іде час.

Хронометраж на Марсі: поняття, цифри

Ми звикли до земного календаря та вимірювання часу цілодобово, годинами, хвилинами, секундами. Так само для позначення тимчасових відрізків на Марсі запроваджено поняття сол – марсіанську добу. Оператори космічної техніки давно звикли називати марсіанські дні. Узвичаїлися навіть слова – солтра, сегосол, пресол, вони означають по-марсіанськи завтра, сьогодні, вчора.

Тривалість солу становить 24 години 39 хвилин і 35 секунд, цей показник у 1,026 рази більший за земну добу. Варто зазначити, що дана величина означає сонячну марсіанську добу за аналогією із сонячною добою на землі. Тобто час, за який планета здійснює оберт навколо своєї осі щодо Сонця.

Є ще поняття зоряної доби – сидеричної, яка трохи коротша за сонячну і більше використовується в наукових дослідженнях, але ми оперуватимемо саме сонячною, інша їхня назва – синодичні.

Як обчислюватиметься марсіанський час

З великою ймовірністю Марс буде колонізований, і людям доведеться жити в ногу з часом. Створювати свій календар, або скористатися земними ідеями.

При визначенні інших одиниць часу вчені, щоб було звичніше людській свідомості, розбили сол на 24 відрізки, отримавши марсіанські годинники, а ті, у свою чергу, на 60 – так народилися марсо-секунди. У дослідницькому співтоваристві пропонувалися інші версії, але найбільшу популярність набув стандартний для людини поділ.

За науковими підрахунками року на червоній планеті майже 687 земних діб, кількість солів – 669,56. Це майже вдвічі довше, ніж такий самий період на землі. Поки що марсіанський рік не має власної назви, як це сталося з цілодобово. Цілком передбачувано - повний оберт Марса навколо сонця також незабаром отримає унікальне визначення, яке міцно увійде до словника операторів, дослідників та перших поселенців планети.

Використовуючи аналогію із Землею, було визначено нульовий меридіан на Марсі, який має координати 5006`59.99″ південної широти, 0000`00.00″ східної довготи, і перетинає кратер під назвою Ейрі-0. Поділу на марсіанські часові зони, або часові пояси, поки що офіційно не існує. До речі, цей факт використовують з метою створення фейкових новин, які пропонують користувачам мережі онлайн придумати назви для часових поясів Марса.

Щодо сезонних змін, то вони також є, тому що планета Марс нахилена по осі майже як Земля.Але зміна і тривалість марсіанських пір року відрізняється від земної через іншу форму орбіти цього небесного тіла – більш витягнуту, еліптичну.

Початок покладено. Людям, що першим ступили в червоний пил чужої планети, буде чим користуватися. Можливо, що марсіанський календар розпочнеться саме з дати появи на сусіді Землі.

Як легко визначити, котра година на Марсі

У Національному управлінні з аеронавтики та дослідження космосу – НАСА, розробили електронну програму, яка здатна автоматично відстежувати час на далекому Марсі.

Враховуючи, що марсіанська доба майже на 40 хвилин довша за земну, досить складно вираховувати різницю часових поясів. Це не просто відняти три години, як у нас на планеті, щоб дізнатися, скільки часу в іншій тимчасовій зоні. Але за допомогою цього додатка тепер будь-який охочий зможе дізнатися, яка година на Марсі на ділянках щодо Землі. Звичайно, додаток більше підходить для студентів, як розвага для любителів, адже у професіоналів є спеціальні методи і навіть годинник, який показує, скільки зараз часу на планеті Марс.

Програма безкоштовна і називається Mars-24, доступною для Windows, MacOS, Linux.

Вона дозволяє визначати час на найвідоміших орієнтирах планети, місце розташування марсоходів, показує ділянки, освітлені сонцем.

Тимчасові проблеми

Здавалося б – різниця земної та марсіанської доби всього в 40 хвилин. Але на цей період співробітники, що працюють за інопланетним часом, мають певні труднощі. Адже їм доводиться починати кожен свій робочий день наче у новому часовому поясі – на 40 хвилин пізніше. У результаті графік зміщується, і вже за кілька днів працювати доводиться виходити нічну зміну.Вчені фактично живуть на Землі за інопланетним обчисленням, що впливає і на сімейний уклад, і на психологічний стан далеко не на краще.

Доведено, що незначне збільшення тривалості звичних діб здатне завдати шкоди людському організму. Тому людям доведеться ще багато вчитися та підлаштовуватися під позаземну течію часу, щоб успішно продовжити освоєння та колонізацію інших планет.

Стала в нагоді інформація? Плюсані у соціалки!