Длительность суток на марсе


Планета Марс похожа и непохожа на Землю. Даже время, сколько на Красной планете длятся сутки, почти совпадает с сутками нашей планеты. Марс совершает полный оборот вокруг своей оси за 24 часа, 39 минут и 35 секунд.

В астрономии для измерения времени используют звездные, а также солнечные сутки. Звездные сутки обозначают период, в течение которого небесное тело совершает оборот вокруг своей оси, находясь в инерциальной системе отсчета. Обычно это – система отсчета по отношению к далеким звездам. Сутки отмеряют время, которое необходимо, чтобы звезды появились на небе в том же положении, что и днем раньше.

Так, звездные сутки нашей планеты составляют 23 часа, 56 минут и 4 секунды. Солнечные сутки обозначают время, в течение которого небесное тело оборачивается вокруг собственной оси по отношению к светилу Солнечной системы. В свою очередь, они отмеряют время, необходимое, чтобы Солнце заняло на небосводе то же положение, что и сутками раньше.

Сколько на Марсе длятся сутки: особенности движения Красной планеты


Звездные сутки на Марсе составляют 24 часа, 37 минут и 22,6 секунды. Солнечные – 24 часа, 39 минут и 35 секунд. Таким образом, день на Красной планете на 2,7 % продолжительнее, чем земной.

Исходя из этого, проекты современных посадочных аппаратов для освоения Марса делались, чтобы соответствовать суткам Красной планеты. В них встраивали специальные часы, в которых показатели времени (часы, минуты и секунды) были на 2,7 % продолжительнее, по сравнению со стандартными.

Для миссий на Марс в последние десятилетия было разработано специальное «Марсианское время». График работы созданных для них марсоходов синхронизировался с сутками изучаемого объекта Солнечной системы.

Использование таких часов важно, потому что марсоходы работают на солнечных батарейках, для которых необходим дневной свет. Также для экспедиций на Марс разрабатывали специальные часы, которые включали 24 часа, 39 минут и 35 секунд, после чего переходили на следующий день. Но ни в одном из проектов миссий на Красную планету не решились их использовать.

Нулевым меридианом Марса признают тот, который проходит через кратер Эйри-0. Но планета не разделена на часовые пояса, отделенные равными промежутками от нулевого меридиана (как на Земле). Каждый посадочный модель, попадавший на Красную планету, использовал как точку отсчета примерное местное солнечное время.


Марс

Источник: vseonauke.com

Время суток[править | править код]

Средняя продолжительность марсианских звездных суток составляет 24 ч 37 мин 22.663 сек (если брать за основу систему единиц измерения СИ), а продолжительность солнечного дня (для обозначения которого часто употребляют термин сол, от англ. solar — «солнечный») составляет 88 775.24409 секунд, или 24 ч 39 мин 35.24409 сек. Указанные величины для Земли равны 23 ч 56 мин 4.0916 сек и 24 ч 00 мин 00.002 сек, соответственно. Таким образом, можно вычислисть соотношение сутки/сол, которое дает преобразованное значение — 1.0274912510 суток/сол. Иными словами, марсианские солнечные сутки лишь на 2,7 % длиннее земных.

С самых ранних пор при работе с космическими аппаратами на поверхности Марса и связанными с ними проектами принято следить за ходом местного солнечного времени, используя при этом 24-часовые «марсианские часы», часы, минуты и секунды которого на 2,7 % продолжительнее их стандартных (земных) соответствий.
время работы таких миссий и аппаратов, как Mars Pathfinder, Mars Exploration Rover, Феникс и Марсианская научная лаборатория, команды операторов работали по «марсианскому времени», невзирая на земное, что означало, что рабочий график был синхронизирован с местным временем той местности, в которой аппарат совершил посадку на поверхности Марса. В результате такого подхода график каждой команды смещался примерно на 40 минут каждый день. Наручные часы, скорректированные для работы с марсианским временем вместо земного, использовались многими участниками команды MER (Mars Exploration Rover).[1][2]

Местное солнечное время имеет решающее влияние на планирование ежедневной деятельности марсианских лендеров. Дневной свет необходим для солнечных панелей наземных космических аппаратов. Температура на поверхности резко возрастает и спадает во время восхода и заката солнца, поскольку Марс не имеет такой густой атмосферы и океанов, как Земля, которые могли бы смягчить такие температурные колебания.

Для Марса предлагалось использование альтернативных часов, однако ни одна космическая миссия не согласилась использовать какие-либо из них. К таким системам измерения времени относится, в частности, метрическое время с такими единицами, как «миллидень» и «сантидень», а также система продленного дня (англ. extended day), в которой используются стандартные единицы времени, однако каждая следующая эпоха начинается после 24 ч 39 мин 35 сек текущей.


Так же, как и на Земле, на Марсе практикуется свой вариант выравнивания времени, который заключается в учёте разницы между солнечным временем и точным (часовым) временем. Выравнивание времени иллюстрируется аналеммой. Из-за эксцентриситета орбиты продолжительность солнечных суток оказывается не постоянной. А учитывая то, что орбитальный эксцентриситет Марса больше эксцентриситета Земли, продолжительность суток отклоняется от среднего значения значительно сильнее, чем на Земле, а потому и выравнивание времени здесь демонстрирует значительно более сильные вариации, чем на Земле: на Марсе Солнце может двигаться по небосклону на 50 минут медленнее, или на 40 минут быстрее по сравнению с временем, которое показывают марсианские часы (на Земле соответствующие цифры составляют 14 минут 22 секунды отставания и 16 минут 23 секунды ускорения).

Марс имеет нулевой меридиан, за который был принят меридиан, проходящий через небольшой кратер Эйри-0. Однако для Марса не были определены часовые пояса, которые можно было бы отсчитывать через равномерные интервалы от основного меридиана, как это делается на Земле. Поэтому до сих пор все наземные аппараты на Марсе использовали приближенное значение местного солнечного времени для удобства ориентировки во времени суток, как это делали когда-то большие города на Земле, до введения в XIX веке стандартного времени. Два марсохода, задействованные в рамках программы Mars Exploration Rover, использовали отличающиеся значения местного солнечного времени, разница между которыми составляла примерно 12 часов и одну минуту.


Надо заметить, что по современным стандартом измерения долготы на Марсе есть «планетоцентрическая долгота», которая измеряется от 0º-360º на восток, и заключается в измерении углов от центра Марса. Старый метод «планетографической долготы» заключался в измерении от 0º-360º на запад, при этом использовались координаты, нанесенные на карту поверхности Марса.[3]

Марсианское координированное время (MTC)[править | править код]

MTC (Coordinated Mars Time) — это предложенный для Марса аналог Всемирного времени (UT), принятого на Земле. Оно определяется как среднее солнечное время на Марсианском главном меридиане (то есть, в центре кратера Эйри-0). Сокращение MTC используется с намерением подчеркнуть параллель этой системы измерения времени с земным Всемирным координированным временем (UTC), однако это не совсем корректно: единственное, что отличает время UTC среди всех других видов UT — это имеющиеся в его системе високосные секунды, тогда как MTC не использует такой схемы. Если искать аналогии, то MTC более приближен к земному UT1.

Использование термина «MTC» в качестве названия планетарного стандарта времени для Марса впервые состоялось на суточных часах Mars24[4], настройкой которых занимался Институт космических исследований Годдарда, NASA.
от новый термин стал заменой для предыдущего — «среднее время по Эйри» (Airy Mean Time, AMT), который был, по сути, прямым аналогом среднего времени по Гринвичу (Greenwich Mean Time, GMT). В астрономическом контексте, «GMT» — это устаревшее название Всемирного времени (Universal Time), или UT1, если конкретизировать.

AMT до сих пор ещё не был применен как система измерения времени для официальной космической миссии. Это вызвано частично тем, что существует определённая погрешность в определении точного места расположения кратера Эйри-0 (его позиция относительно других значений долготы), а это означало, что ориентирование по AMT не позволило бы определять время настолько точно, как ориентирование по местному времени в тех точках на поверхности планеты, где проводилась исследовательская деятельность. На начальном этапе миссии Mars Exploration Rover позиционная погрешность в определении местоположения Эйри-0 соответствовала примерно 20-секундной погрешности в определении времени по AMT.

Часовые пояса[править | править код]

Каждая миссия по высадке на поверхность Марса использовала свои собственные часовые пояса, которые соответствовали усредненному местном солнечном времени в месте высадки. На сегодня, из шести успешных высадок на Марс, пять в качестве временного ориентира применяли местное среднее солнечное время (LMST, от англ. local mean solar time) для места, в котором находился наземный космический аппарат, тогда как шестая высадка (Mars Pathfinder) использовала местное действительное солнечное время (LTST, от англ. local true solar time).[5][6]


Mars Pathfinder использовал местное очевидное солнечное время в точке приземления. Его часовым поясом был AAT-02:13:01, где AAT — это действительное время по Эйри (англ. Airy Apparent Time), то есть очевидное солнечное время в кратере Эйри-0.

Два марсохода, отправленные в ходе миссии Mars Exploration Rover, не используют истинное значения LMST в месте высадки. Для удобства в дальнейшей деятельности марсоходов этой миссии, для них была определена шкала времени, которая позволила настроить часы, которые должны использоваться на каждом марсоходе, таким образом, чтобы их показания соответствовали значению очевидного солнечного времени в точке, расположенной примерно на половине номинального запланированного 90-солового пути миссии. В планировании миссий такая временная схема определяется термином «гибридное местное солнечное время» (англ. Hybrid Local Solar Time). Такие шкалы времени являются целостными с точки зрения среднего солнечного времени (фактически, каждая из них является средним временем для определённой долготы), и не нуждаются в коррекции при перемещении марсохода по поверхности планеты.
ычно, марсоходы уезжают на расстояние, соответствующее несколько-секундному смещению относительно местного солнечного времени. «Спирит» использует AMT+11:00:04. Среднее время в месте его высадки — AMT+11:41:55. «Опортьюнити» использует AMT-01:01:06. Среднее время в месте его высадки — AMT-00:22:06. Ни один из этих марсоходов не сможет достичь долготы, в которой время, принятое для миссии, сравняется с местным средним временем. С научной целью используется местное действительное солнечное время (LTST).

Местное время марсохода «Кьюриосити» — AMT+09:09:46.

Ввиду того, что место расположения кратера Эйри-0 сейчас известно с гораздо большей точностью, чем когда на Марсе высадились все упомянутые марсоходы, в будущих миссиях становится технически возможным использовать удобную временную схему с привязкой к среднему времени по Эйри (Airy Mean Time), вместо того, чтобы использовать полностью нестандартные часовые пояса.

Сол[править | править код]

Термин сол (англ. sol) используется планетарными астрономами для определения продолжительности солнечных суток (англ. solar day) на Марсе.[7] Продолжительность средних солнечных суток на Марсе, или же «сола», составляет 24 часа, 39 минут и 35.244 секунд.[6]

Когда космический аппарат начинает работу на поверхности Марса, марсианские дни (солы) миссии отслеживаются с применением простого числового последовательного подсчета.
е наземные миссии «Викинга», Mars Phoenix, а также марсоход «Кьюриосити» Марсианской научной лаборатории обозначают сол, когда марсоход высаживается на марсианскую поверхности, как «Сол 0» («Sol 0»), тогда как Mars Pathfinder и два марсохода миссии Mars Exploration rover обозначили время приземления как «Сол 1» («Sol 1»).[8]

Хотя миссии с высадкой марсоходов дважды происходили парами, не было сделано ни одного усилия для синхронизации подсчета солов между двумя марсоходами из каждой такой пары. Поэтому, например, хотя «Спирит» и «Опортьюнити» были отправлены для выполнения исследований на поверхности Марса одновременно, каждый из них начал подсчет солов с момента высадки, который в обоих случаях был определён как «Сол 1», и в результате эти два аппарата оказались рассинхронизованными в подсчете марсианских суток — разница составляет примерно 21 сол. «Спирит» и «Опортьюнити» находятся в долготах, разница между которыми равна 179 градусов, поэтому, когда для одного из них наступает день, для другого — наступает ночь, и каждый из них работает независимо от другого.

На Земле астрономы часто используют юлианскую дату — простой последовательный подсчет дней — с целью хронометрии. Предложенным эквивалентом такой системы измерения времени для Марса является Mars Sol Date (MSD), который заключается текущим последовательным подсчетом солов от 29 декабря 1873 года (дата рождения астронома Карла Отто Лампланда).
другом варианте этой системы за дату начала отсчета (или эпохи) предлагается выбрать 1608 год (год изобретения телескопа). Какую бы систему из этих двух не выбрали, каждая из них имеет целью убедиться в том, что любые исторически зафиксированные события, связанные с Марсом, происходили уже после неё. Система отсчета Mars Sol Date математически определяется по формуле MSD = (юлианская дата с использованием международного атомного времени — 2451549.5 + k)/1.02749125 + 44796.0, где k — это небольшая коррекция, равная примерно 0.00014 дня (или 12 секунд), для учёта неточности определения географического местоположения главного меридиана, который проходит через кратер Эйри-0.

Термин «yestersol» (от англ. yesterday — вчера) был впервые использован командой NASA, которая занималась исследованиями на Марсе в ходе миссии MER, для обозначения предыдущего сола (марсианская англоязычная версия слова «вчера»), и вошло в достаточно широкий обиход в рамках этой организации в течение космической миссии 2003 года — Mars Exploration Rover.[9] Это слово было подхвачено, и даже довольно часто употреблялось в англоязычной прессе. К другим неологизмам относятся такие слова как «tosol» (от англ. today — сегодня) и «nextersol», «morrowsol» или «solmorrow» (марсианские соответствия англ. tomorrow — завтра).[10]

Марсианский год[править | править код]

Продолжительность времени, необходимая для того, чтобы завершить один круг по орбите вокруг Солнца называется звездным годом, и составляет около 686.98 земных солнечных дней, или же 668.5991 солов. Из-за эксцентриситета марсианской орбиты, продолжительность времен года на Марсе неодинакова. Ввиду того, что сезоны на Марсе меняются от равноденствия до солнцестояния и наоборот, сезон, который начинается в точке солнцестояния Ls 0 и заканчивается в точке равноденствия Ls 90 (весна в северном полушарии / осень в южном полушарии) — является самым длинным сезоном, который длится 194 марсианских сола, тогда как сезон от Ls 180 до Ls 270 (осень в северном полушарии весна, в южном полушарии) является самым коротким сезоном, который длится всего 142 марсианских сола.[11] Одна общепринятая система отсчета времени в научной литературе определяет порядковый номер года, беря за точку отсчета весеннее равноденствие 11 апреля 1955 года, которое определяется как Марсианский год 1 (Mars Year 1, MY1).[12]

Так же, как и на Земле, звездный год не является той единицей времени, которая могла бы удовлетворить потребности при ведении календаря. Для этого более подходит тропический год, который, вероятнее всего, и будет использоваться, поскольку он больше коррелирует со сменой времен года. Он немного короче звездного года из-за прецессии оси вращения Марса. Цикл прецессии для Марса составляет 93 000 марсианских лет (около 175 000 земных), и потому намного длиннее, чем цикл прецессии Земли. Его продолжительность в тропических годах может быть высчитана путем деления разницы между звездным и тропическим годами на продолжительность тропического года.

Продолжительность тропического года зависит от выбранной точки отсчета, согласно Второму закону планетного движения Кеплера. Его можно измерять или относительно равноденствия, или относительно солнцестояния, или же это может быть среднее значение различных вероятных лет, в который входили бы год мартовского (северное направление) равноденствия, год июльского (север) солнцестояния, год сентябрьского (южное направление) равноденствия, год декабрьского (юг) солнцестояния, и другие подобные годы. Григорианский календарь использует год мартовского равноденствия.

На Земле вариации продолжительности тропических лет незначительны, зато на Марсе они намного больше. Год весеннего равноденствия на Марсе составляет 668.5907 сола, летнего солнцестояния — 668.5880 сола, осеннего равноденствия — 668.5940 сола, и зимнего солнцестояния — 668.5958 сола. Если взять среднее значение для всего орбитального периода — то тропический год составит 668.5921 сола. Поскольку, как и на Земле, северное и южное полушария Марса в одно время имеют противоположные времена года, точки равноденствия и солнцестояния для уточнения должны обозначаться полушарием: например, весеннее равноденствие в северном полушарии является осенним равноденствием в южной и наоборот.

Календарные даты[править | править код]

Ученые, занимающиеся изучением Марса, следят за марсианскими сезонами, используя гелиоцентрическую долготу (или «сезонную долготу», или «солнечную/солярную долготу»), которая обычно обозначается сокращением Ls, и соответствует определённому расположению Марса на его околосолнечной орбите.[13] Ls определяется как угол, образованный условной линией, соединяющей Солнце с позицией Марса на его орбите, и линией, проходящей от Солнца до точки на орбите Марса, в которой планета находится в момент весеннего равноденствия в северном полушарии. Поэтому Ls равен 0 градусам в момент марсианского равноденствия северного направления, 90 градусам при марсианском северном солнцестоянии, 180 градусам при марсианском равноденствии южного направления, и 270 градусам в момент марсианского южного солнцестояния.

Преимущественно, в ежедневной деятельности на Земле люди используют не юлианскую дату, а григорианский календарь, который, несмотря на связанные с ним разнообразные сложности, является весьма полезным. С его помощью можно с легкостью определить, является ли определённая дата годовщиной другой, относится ли дата к зимнему времени года или весеннему, а также позволяет подсчитать количество лет между двумя датами. В случае с юлианским датам такие действия оказываются гораздо менее практичными.

По той же причине, когда возникает необходимость согласовывать и синхронизировать определённую деятельность на долгий период времени на поверхности Марса, возникает потребность положиться на календарь. Одним из предложенных календарей для Марса является дарианский календарь. Он имеет 24 «месяца», что позволяет приспособить более длинный марсианский год к земного понятию «месяца», причем марсианский «месяц» и действительно близок по продолжительности к земному. На Марсе понятие «месяц» не имеет никакой привязки к периоду вращения любого из спутников планеты, в отличие от Земли. Фобос и Деймос совершают один оборот вокруг Марса за 7 часов и 30 часов, соответственно. Однако, Землю и Луну можно было бы увидеть и невооруженным глазом, если бы они появились над горизонтом Марса ночью, а время, нужное для того, чтобы Луна прошла от точки максимального отдаления к Земле в одном направлении и вернулась в эту точку (если смотреть с Марса) — примерно соответствует земному месяцу. Однако, ни дарианский календарь, ни один ни другой марсианский календарь на сегодня при исследованиях Марса не используется.

Интеркаляция (високосные годы)[править | править код]

Всякий солнечный календарь должен использовать интеркаляцию (високосные годы), чтобы нивелировать тот факт, что продолжительность года не соответствует общему количеству дней в нём. Без интеркаляции календарный год накопит погрешности с течением времени. Большинство разработанных до сих пор марсианских календарей используют интеркаляцию для отдельных дней, тогда как другие применяют её к отдельным неделям. Система измерения времени, используемая сейчас учеными, которые занимаются исследованиями Марса, избегает необходимости использовать интеркаляцию, поскольку измерения времени в ней происходит не с помощью такого понятия как «день», а с помощью расчета позиции Марса на его орбите вокруг Солнца. Датировки в этой системе базируется на гелиоцентрической долготе.

Для григорианского (земного) календаря, формула применения високосного года выглядит так: это каждый 4-й год за исключением каждого 100-го, кроме каждого 400-го. Это дает продолжительность календарного года в 365.2425 солнечных дня, что является близким к значению земного года от равноденствия до равноденствия. На Марсе была бы нужна подобная схема интеркаляции с високосными годами. Если в календаре интеркаляция применяется для отдельных дней, то большинство лет будут високосными, поскольку часть сола — остаток сола, который остается «лишним» в календаре после прохождения всего количества солов марсианского года, составляет более 0.5. То же самое будет происходить, если интеркаляция будет применяться к отдельным неделям, если неделю брать как семь дней. Один из примеров применения интеркаляции, при котором один високосный день будет добавляться в каждый нечетный год, а также года, заканчивающиеся на 0 (каждый десятый) за исключением каждого 100-го года, кроме каждого 500-го года, даст календарный год со средней продолжительностью в 668.592 сола:

1 1 2 + 1 10 1 100 + 1 500 = 0.592 {displaystyle 1-{frac {1}{2}}+{frac {1}{10}}-{frac {1}{100}}+{frac {1}{500}}=0.592}

, что будет почти идеально для среднего тропического года (среднее значение для всех сезонов). Однако, такая схема будет иметь незначительную зависимость от того, какой именно год был принят за основу для календаря: календари, основанные на годе с моментом отсчета в точке южного солнцестояния и на годе с моментом отсчета в точке равноденствия северного направления, будут отличаться на один сол примерно каждые двести марсианских лет.

Один из предложенных календарей — дарианский календарь — для своего графика интеркаляции берет за основу продолжительность года с отсчетом в момент равноденствия северного направления, которая соответствует значению в 668.5907 сола.

Возможны также другие схемы интеркаляции. Например, еврейский календарь (лунно-солнечный календарь) использует простую математическую формулу для применения интеркаляции в форме семи дополнительных месяцев в 19-летнем цикле: дополнительный месяц добавляется тогда, когда остаток от (номер года в еврейском календаре × 7 + 1) / 19 составляет менее 7. Вообще-то, правило високосного года определяется несколько по-другому в еврейском календаре, однако является математически эквивалентным приведенной формуле. Такая схема интеркаляции заключается в добавлении високосных лет по неизменному графику, и, в отличие от интеркаляционной схемы григорианского календаря, не будет иметь исключений. Для того, чтобы создать подобную схему интеркаляции для марсианского календаря, нужно найти дробный эквивалент для продолжительности марсианского года, часто при этом используя цепные дроби, чтобы уменьшить величину этих дробей. Например, схема интеркаляции, при которой добавляются отдельные дни, и которая базируется на среднем марсианском тропическом году продолжительностью в 668.5921 дня, может быть приближена к циклу в 45 високосных лет на 76 лет, поскольку 66845⁄76 ≈ 668.592105, а 0,5921 × 76 = 44.9996.

Более простое правило, по которому календарь будет более всего согласован с продолжительностью года с началом отсчета в точке весеннего равноденствия в северном полушарии, которая составляет 668.5907 сола, даст короткий календарный цикл всего в 22 года, из которых 13 лет будут високосными. Дробь будет выглядеть так: 13⁄22 = 0.5909… Поэтому високосные года можно с легкостью определить из единого правила, которое базируется на делении по модулю:

 Год является високосным, если год mod 22 mod 5 ∈ {0, 2, 3} 

Другими словами, для определения того, является ли данный год високосным:

  1. Делим номер на 22, чтобы получить остаток в виде числа от 0 до 21.
  2. Делим результат на 5, чтобы получить остаток в виде числа от 0 до 4.
  3. Если результат равен 0, 2 или 3, тогда этот год — високосный.

Марсианское время в научно-фантастических произведениях[править | править код]

В «Марсианской трилогии» Кима Стэнли Робинсона часы на Марсе используют стандартные, земные секунды, минуты и часы, однако останавливаются в полночь на 39.5 минут. С прогрессом колонизации Марса, которая описывается в этих произведениях, такой пробел во времени превращается в своеобразный «колдовской час», когда запреты и ограничения можно отбросить, и когда празднуется все более очевидная индивидуальность марсианского общества, как вполне отделенного от Земли и земных сообществ. Правда, в трилогии не указано, происходит ли такое «празднование» одновременно по всему марсианскому шару или в локальный полночный час для каждой отдельной долготы.

Кроме того, в «Марсианской трилогии» календарный год поделен на 24 месяца. Названия месяцев — такие же, как и в григорианском календаре, за исключением цифр «1» или «2», которые добавляются перед названием месяца для определения того, первое это или второе появление этого месяца в году: например, 1-январь, 2-й январь, 1-февраль, 2-февраль.

В сериях манги и аниме под названием «Ария», авторства Кодзуе Амано, действия которых происходят на терраформированном Марсе, календарный год тоже делится на 24 месяца. Принимая за основу современный японский календарь, этим месяцам не присваивается название, а просто идет порядковая нумерация, от 1-го месяца до 24-го месяца.[14]

Формула конвертирования MJD/UTC в MSD/MTC[править | править код]

  • Модифицированная юлианская датировка
    • MJD = JD − 2,400,000.5
  • Всемирное координированное время
    • UTC = (MJD mod 86400) * 24
  • Марсианская солнечная датировка
    • MSD = (количество секунд, прошедших с 00:00:00 UTC 6 января 2000 года)/88775.244 + 44795.9998
  • Марсианское координированное время
    • MTC = (MSD mod 86400) * 24[6]

См. также[править | править код]

  • Астрономия на Марсе
  • Дариский календарь
  • Всемирное координированное время

Источник: ru.wikipedia.org

Время на красной планете

Сутками называется период времени, за которое небесное тело совершает полный оборот вокруг своей оси. При этом различают понятия синодических (солнечных) и сидерических (звездных) суток. Первые обозначают временной промежуток, за который планета обернется вокруг своей оси относительно Солнца. Вторые – осевой оборот относительно звезд. Синодические и сидерические сутки имеют разную продолжительность. К примеру, для Земли полный солнечный день составляет 24 часа, а звездный – 23 часа 56 минут и 4 секунды.

Сколько же длятся сутки на Марсе? Вычислить продолжительность данного временного промежутка несложно. Для этого нужно знать Средняя скорость вращения красной планеты вокруг своей оси в два раза ниже, чем у Земли — 868,2 км/с и 1674 км/с соответственно. Однако, из-за того, что марсианский диаметр на 53% меньше земного, день на планетах длится почти одинаково.

Длительность суток на Марсе составляет:

  • сидерических – 24’37’’23’’’;
  • синодических – 24’39’’35’’’.

Если величина суток на Марсе в часах установлена точно, то, сколько длятся день и ночь на соседней планете, сказать трудно.

Марсианский сол

Из-за разной длительности суток на Земле и Марсе исследователям красной планеты пришлось ввести новую единицу времени – сол. Он равняется синодическому периоду вращения планеты. Сол продолжительней земного дня в 1,026 раза.

Для удобства синхронизации с земным временем сол разбили на часы, минуты и секунды. Эти временные промежутки оказались длительней земных. Так, марсианская минута больше земной на 1,62 секунды, а час на Марсе продолжается 61 минуту 30 секунд.

«Марсианское время» необходимо знать инженерам, дистанционно управляющим марсоходами. Эти аппараты получают энергию от солнечных батарей. Это означает, что работать они могут лишь в условиях марсианского дня, когда на панели батарей попадает достаточное количество солнечного света. Поэтому вся аппаратура на красной планете настроена на местное время. Это позволяет операторам скорректировать графики ее работы, не принимая во внимание продолжительность земного дня.

Такая единица марсианского времени была также описана в художественной литературе. Именно в солах ведет свой дневник Марк Уотни – главный герой фантастического романа «Марсианин», написанного американским писателем  Энди Вейером.

Календарь колонизаторов

Если освоение красной планеты людьми пройдет удачно, первым поселенцам необходимо будет знать не только длительность дня на  Марсе, но и продолжительность месяца. Земляне в обычной жизни используют григорианский календарь. Согласно ему, весь период обращения нашей планеты вокруг Солнца (365,2425 дней) разделен на 12 месяцев. Их продолжительность изменяется от 28 до 31 дня.

За счет большей удаленности от Солнца и более эксцентричной орбиты год на Марсе длится дольше земного. Он составляет 686,98 земных дней или 668,6 марсианских солов. Для удобства бытового времяисчисления будущие поселенцы красной планеты будут пользоваться дариским календарем.

Этот календарь был создан американский инженером Томасом Гангале. За единицу времени в нем принимается 1 сол, а год в нем равен 668,5907 солов. В 1 десятилетии Дариского календаря содержится шесть високосных лет по 669 марсианских дней. Весь марсианский год разделен на 24 месяца, продолжительностью по 28 или 27 дней. Короткими месяцами являются шестой, двенадцатый, восемнадцатый и двадцать четвертый (только в не високосные года).

Месяцы Дариского календаря

Месяцы Дариского календаря получили свои названия в честь 12 зодиакальных знаков (от Стрельца до Скорпиона) и их ведических аналогов, следующих друг за другом. Дни недели названы в честь объектов Солнечной системы:

  • Sol Lunae – день Луны (понедельник);
  • Sol Martis – день Марса (вторник);
  • Sol Mercurii – день Меркурия (среда);
  • Sol Jovis – день Юпитера (четверг);
  • Sol Veneris – день Венеры (пятница);
  • Sol Saturni – день Сатурна (суббота);
  • Sol Solis – день Солнца (воскресенье).

Ошибка такой системы времяисчисления незначительна: 1 сол в 100 марсианских лет. Дариский календарь также может быть адаптирован для других планет и их спутников. Пока же он не нашел практического применения. На данный момент время на Марсе исчисляется только в солах.

Источник: spaceworlds.ru

Проблема синхронизация часов и календаря на Земле и на Марсе встала достаточно остро, когда началась эпоха исследования Марса автоматами, поскольку было необходимо четко знать поток солнечной энергии на протяжении, как суток, так и года на Марсе. В этой статье я предлагаю рассмотреть существующие способы отсчета времени на Марсе.
Поскольку наклон оси вращения Марса к плоскости орбиты мало отличается от земного (23°26’21» (Земля) и 25°11’24» (Марс)), то он претерпевает схожие сезонные периоды, но поскольку эксцентриситет орбиты Марса существенно больше, то длительности периодов достаточно сильно отличаются. Также, если марсианские сутки близки по длительности к земным, то продолжительность года различна, что еще больше усиливает рассинхронизацию между календарями.

Сутки на Земле и Марсе

Сутки бывают двух видов – звездные (сидерические) сутки длительностью 23 ч 56 мин 4,09 с или 86164,09 секунд и средние солнечные сутки длительностью 24 часа или 86400 секунд. Они не равны друг другу потому, что за сутки, из-за орбитального движения Земли солнце смещается на фоне звезд. Средние солнечные сутки привязаны к «фиктивному Солнцу», поскольку скорость движения Земли по орбите, а значит и длительность истинных солнечных суток изменяются в течение года.
Для Марса соответствующие периоды составляют 24 ч 37 мин 22.66 с (88642,66 с) и 24 ч 39 мин 35.24 с (88775,24 с) соответственно. Как показывает простой расчет, длина звездных суток на Марсе на 2,9% больше чем на Земле, а длина солнечных суток на 2,7%.
По международному соглашению, для аппаратов, работающих на поверхности Марса, приняты т.н. «марсианские солнечные сутки» (Сол) разбитые на 24 «марсианских часа». Соответственно, эталон «марсианской секунды» на 2,7% длиннее земного. Это приводит к тому, что график работы операторов каждый день смещается на 40 минут, и они носят на руках специально разработанные часы с «марсианским временем». Существовали также и другие проекты марсианских часов. По одному из них предлагалось ввести на Марсе метрическое время, установив 10 часов в сутках, 100 минут в часе и 100 секунд в минуте, по другому – вводился укороченный 25-й час, длительностью 39 мин 35.24 с, но данные варианты были отклонены. Счет солов для космических аппаратов начинался с Sol 0 для миссий Viking, Mars Phoenix и MSL Curiosity и с Sol 1 для Mars Pathfinder, MER-A Spirit и MER-B Opportunity.
Нулевой меридиан Марса проходит через небольшой кратер Airy-0 который имеет координаты 5°06′59.99″ ю. ш. и 0°00′00″ в. д. На Марсе применяется планетоцентрический стандарт долготы, при котором долгота меняется от 0° до 360° в.д. Старый планетографический стандарт (0° до 360° з.д.) используется на плоских картах.
Координированное марсианское время (Coordinated Mars Time, MTC) является аналогом всемирного времени (Universal Time, UT). Оно определяется как среднее солнечное время на нулевом меридиане. Обозначение MTC может ввести в заблуждение о схожести со стандартом UTC, однако MTC не использует координационные високосные секунды, и наиболее близким земным аналогом MTC является стандарт UT1. Из-за большего эксцентриситета орбиты и другого наклона оси, разница между истинным солнечным временем (ИСВ/LTST) и средним солнечным временем (ССВ/LMST) изменяется в течение года гораздо сильнее, нежели на Земле. Если на Земле уравнение времени (УВ = ИСВ — ССВ) колеблется от «минус 14 мин 22 с» до «плюс 16 мин 23 с», то на Марсе эта разница составляет от «минус 50 мин» до «плюс 40 мин», что уже немало. В отечественной литературе чаще используется обратная разница (УВ = ССВ — ИСВ). Однако, нельзя путать солнечное время с поясным временем, которое связанно с солнечным лишь формально. Часовых поясов, в привычном для нас виде, на Марсе нет, и из шести марсоходов пять пользуются местным солнечным временем (LMST), а шестой (Mars Pathfinder) использует истинное солнечное время (LTST).
Стандарт MTC впервые появился в программе Mars24Sunclock, созданной институтом Годдарда, придя на смену стандарту AMT (Airy Mean Time), бывшему прямым аналогом устаревшего стандарта GMT. Стандарт AMT ни в одной из миссий не используется по причине его недостаточной точности. Однако теперь, когда существуют четкие и точные карты Марса, стандарт AMT снова может стать актуальным.
Для простоты астрономических расчетов на Земле применяется так называемая Юлианская дата (JD), где за нулевую точку принято 1 января 4713 г до н. э юлианского календаря или, что то же самое, 24 ноября 4714 г. до н. э. григорианского календаря. Первый день имел номер 0. Даты сменяются в полдень. Аналогичная дата для Марса установлена в сол совпадающий с 29 декабря 1873 года (дата рождения астронома Карла Отто Лампланда, первым осуществившего астрофотосъемку приснопамятных каналов на Марсе). Другими вариантами отсчета были 1608 г (изобретение телескопа) и весеннее равноденствие 11 апреля 1955 года.

Год на Земле и Марсе

Как выше было сделано с понятием суток определимся с тем, что такое год.
Звездный (сидерический) год — период орбитального движения вокруг Солнца относительно «неподвижных звёзд»;
Тропический год – период полной смены времен года или период в течении которого долгота Солнца изменяется на 360° ровно.
Эти периоды различаются меду собой примерно на 20 минут (тропический меньше звездного), что обусловлено гироскопическими процессами, в частности прецессией и нутацией оси планет.
Длительность одного оборота Марса вокруг Солнца составляет около 686,98 солнечных земных суток, или 668,59 солов. Поскольку эксцентриситет орбиты Марса (0,0934) существенно больше земного (0,0167), если принять за сезон периоды между равноденствиями и солнцестояниями, то самым длинным сезоном для северного полушария будет весна (193 сола), а самым коротким осень (142 сола).
Также как и на Земле на Марсе лучшим вариантом для основы календаря будет тропический год, так как циклы прецессии на Земле и на Марсе достаточно велики, для того, чтобы ими можно было пренебречь на относительно коротких промежутках времени. Длина тропического года зависит от выбора начальной точки. Обычно в качестве такой точки выбирают равноденствия или солнцестояния. Но обычно, для григорианского календаря используется весеннее равноденствие. Так как орбита Марса боле вытянута, то различия в длительности тропического года немного больше чем на Земле. Если для Земли отличается третий знак после запятой (от 365,2416 сут до 365,2427 сут), то для Марса существенно отличается уже второй знак (от 668.5880 сол до 668.5958 сол).

Календарь

В обыденной жизни мы используем григорианский календарь, а не юлианские даты, по той простой причине, что циклический календарь гораздо более удобен и полезен в быту. И поэтому будущим марсианским колониям потребуется именно циклический календарь. Одной из основных проблем любого календаря является интеркаляция високосов. Она связана с тем, что в году не целое число суток и если не учитывать поправку на это, то очень быстро набегает ошибка между гражданским календарем и тропическим годом. Одним из вариантов такого календаря является дарийский календарь созданный аэрокосмическим инженером и политологом Томасом Гангале. Данный календарь состоит из 24 месяцев по 27-28 дней и основан на десятилетнем цикле с шестью високосными годами по 669 дней и четырьмя обычными по 668. Данный календарь дает ошибку в 1 сол за 100 лет и вполне подходит для текущих целей. Однако на текущий момент ни этот календарь, ни какой-либо другой не используется, счет идет только на солы.

Источник: habr.com

Сутки на Земле и Марсе

Для живущих на Земле людей система летоисчисления кажется совершенно естественной. Поток времени разбит на определенные интервалы: минуты, дни, месяцы. Сделано это в соответствии с суточным и годовым природными циклами. Запуск межпланетных аппаратов сделал актуальным вопрос, сколько длятся сутки на Марсе.

Привычные 24-часовые сутки – это промежуток времени, за который Солнце возвращается в ту же точку небосвода, где его наблюдали вчера. Мы отслеживаем его перемещение с поверхности планеты, ожидая повторного появления в зафиксированном пункте.

Время, необходимое на один оборот вокруг оси относительно Солнца – это солнечные, или синодические, сутки.

Обычно считается, что длина суток составляет ровно двадцать четыре часа. В реальности их размеры непостоянны из-за эллиптической формы орбиты, поэтому в точных расчетах применяют истинные и средние солнечные сутки.

звездные и солнечные марсианские сутки
Рассмотрим две оси времени — солнечного и звездного

Звезды также могут служить ориентиром. Но наша планета, вращаясь, одновременно передвигается по орбите и за сутки немного смещается относительно картины звездного неба. Когда созвездия вернутся в первоначальное положение, полный оборот относительно Солнца еще не будет завершен. Планете нужно дополнительно повернуться вокруг оси. Так возникает разница между солнечными и звездными сутками.

Время, за которое Земля совершает оборот относительно звезд, называют звездными, или сидерическими сутками.

Звездные сутки короче солнечных. Чтобы вычислить их длительность, разделим длину экватора 40 075,017 км на экваториальную скорость вращения 1674,4 км/ч. Поскольку в часе содержится 60 минут, а не 100, пересчитываем десятичную дробную часть в минуты и секунды и получаем 23 ч 56 мин 4 сек, или 0,997 солнечных суток. Это промежуток от первичного до повторного прохождения звезды через определенный, обычно нулевой, меридиан.

Марс – наш ближайший сосед в космосе, который обладает во многом сходными параметрами. Зная, что длина его экватора 21 158,52 км, а экваториальная скорость вращения 868,22 км/ч, можно по аналогии вычислить продолжительность звездных суток. Заметно, что скорость вращения вокруг оси примерно в два раза меньше, а экватор во столько же раз короче земного. Поэтому сутки на Марсе совсем немного отличаются от наших:

  • сидерический день 24 ч 37 мин 23 сек;
  • солнечный день 24 ч 39 мин 35 сек.

Нельзя сказать наверняка, что длиннее, день или ночь на Марсе. В зависимости от положения оси на разных участках планеты они могут сильно отличаться.

Что такое сол на Марсе

Хотя день на Марсе длится не намного дольше, эта разница создает неудобства при управлении космической техникой. Каждый марсианский день приносит 40 дополнительных минут, и расхождение с земным календарем быстро увеличивается. Для удобства работы операторов, управляющих марсоходами и другим оборудованием, была введена уникальная единица измерения – сол. Сразу возникает вопрос, чему равен 1 сол на Марсе и сколько это дней.

Один Сол, или марсианские сутки, имеет продолжительность 24 часа 39 минуты 35,244 секунд.

Это значение – результат детальных астрономических наблюдений. Марсианский сол дольше одного дня на Земле в 1,026 раза.
Ученые постарались сделать управление космическими аппаратами максимально удобным. Для этого каждый сол разбили на двадцать четыре часа, подобно привычным нам суткам. Такое деление уже заложено в человеческом подсознании, и менять его было бы неразумно. Хотя предлагались и альтернативные версии. В одном из них к 24 стандартным часам добавлялся еще один урезанный промежуток в размере 39 мин 35 сек. В другом использовалась десятичная система: день хотели разделить на 10 частей по 100 минут.

Из-за того что сол дольше наземных суток, эталонная длина секунды на красной планете увеличена на 2,7%. Соответственно изменяются и остальные единицы: длительность минуты больше на 1,62 секунды, часа – на 1 минуту 30 секунд. Постепенно из-за округления накапливается календарная ошибка, и некоторые года объявляют високосными – количество солов в них на один больше.

В марсианских солах будут измерять свое время переселенцы в отдаленном будущем. Трудно сказать, почему уже сейчас понятие сол прочно вошло в обиход. Возможно, чтобы избежать путаницы между земными и инопланетными определениями. По устоявшейся терминологии день – это солнечные сутки на Земле, а сол на Марсе.

Марсианское время

Работающая в космосе аппаратура получает питание от солнечных батарей, накапливающих заряд при дневном свете. Для правильного управления техникой нужно знать, какое количество излучения попадает на поверхность в различные отрезки дня. Специалистам хорошо известно, сколько длится марсианский день, и они могут рассчитать количество добываемой энергии. Но из-за разницы в длине суток им требуется специальная система отсчета.

Синхронизация графика, по которому работают марсоходы и удаленно обслуживающие их операторы, необходима в первую очередь для комфорта человека. Когда в лаборатории НАСА наступает утро, а в Европе вечер, непонятно, как определить, в каком часовом поясе находится Марс. Поэтому аппаратура, установленная на марсоходах, ориентирована на местное времяисчисление и на то, сколько часов в сутках на Марсе.

Начальный отсчет происходит от нулевого меридиана, который проходит по кратеру Эйри-0. Это маленький кратер, который расположен внутри большего по размеру и имеет координаты 5°06′59.99″ южной широты и 0°00′00″ восточной долготы. Кстати говоря, Марс не разделен на часовые пояса. Посадочные модули в большинстве случаев работают по местному времени, принимая во внимание, что сутки на Марсе в часах дольше земных.

Люди продолжают осваивать вселенную и пытаются найти способы комфортного обитания в ней. Чтобы скоординировать деятельность многих людей из разных стран, работающих с инопланетной техникой, важно знать продолжительность марсианского светового дня и сола. Спускаемые аппараты не будут больше привязаны к местному времени в точке приземления, когда станет возможным деление на часовые пояса.

Источник: MarsPlaneta.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.