Время на Марсе течет немного иначе, чем на нашей планете. Каждый марсианский день оказывается короче земного примерно на 477 микросекунд. Причина кроется в сложных законах физики, которые описал Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности. Для будущих миссий и создания навигационных систем на Марсе эта разница может стать настоящим вызовом.
Исследователи из Национального института стандартов и технологий США (NIST) — Нил Эшби (Neil Ashby) и Биджунат Патла (Bijunath Patla) — провели детальные расчёты, чтобы выяснить, насколько сильно отличаются ходы часов на двух планетах. Они учли не только гравитацию Марса, которая примерно в пять раз слабее земной, но и особенности его орбиты, а также влияние Солнца, Земли и Луны.
Гравитация и орбита
Марс находится дальше от Солнца, чем Земля, и его орбита более вытянутая. Это приводит к тому, что скорость движения планеты по орбите меняется в течение года: когда Марс ближе к Солнцу, он ускоряется, а когда дальше — замедляется. Такие колебания влияют на то, как быстро идут часы на поверхности планеты.
Гравитационное поле Солнца и соседних небесных тел также вносит свою лепту. Чем слабее гравитация, тем быстрее идут часы — этот эффект хорошо известен физикам. На Марсе, где притяжение меньше, чем на Земле, время действительно «убегает» чуть быстрее.
Влияние относительности
Общая теория относительности утверждает: течение времени зависит от скорости движения и силы гравитационного поля. Например, вблизи массивных объектов, вроде чёрных дыр, время замедляется. На Марсе, напротив, из-за меньшей массы и удалённости от Солнца, часы спешат по сравнению с земными.
Для марсианского астронавта секунда будет казаться такой же, как и на Земле. Но если сравнить два синхронизированных атомных хронометра — один на Марсе, другой на Земле — спустя сутки на Марсе часы покажут чуть больше времени. Причём разница может меняться в зависимости от положения планет на орбите и достигать 226 микросекунд в ту или иную сторону.
Технологические вызовы
Хотя разница во времени кажется незначительной, для современных технологий она критична. Например, системы связи пятого поколения требуют точности до десятой доли микросекунды. Если не учитывать марсианское ускорение времени, навигация и синхронизация данных между планетами могут дать сбой.
В будущем, когда на Марсе появятся собственные спутниковые сети и навигационные системы, учёным придётся учитывать эти микроскопические, но важные расхождения. Только так можно будет обеспечить бесперебойную работу связи и передачу информации между Землёй и Марсом.
Первые шаги к межпланетной синхронизации
Эшби и Патла уже проводили подобные расчёты для Луны. Тогда выяснилось, что лунные часы опережают земные на 56 микросекунд в сутки. Теперь же учёные уверены: понимание таких нюансов — ключ к созданию глобальных навигационных систем для освоения других планет.
Пока марсианская поверхность только начинает осваиваться роботами и зондами, специалисты уже закладывают фундамент для будущих технологий. Вопрос синхронизации времени между планетами становится всё более актуальным по мере развития космических программ.
Если Вы не знали, Национальный институт стандартов и технологий (NIST) — ведущая американская научная организация, занимающаяся вопросами метрологии, стандартизации и точных измерений. Именно специалисты NIST разрабатывают методы синхронизации времени для GPS и других глобальных систем. Нил Эшби и Биджунат Патла — признанные эксперты в области физики времени и гравитации, их работы легли в основу современных представлений о влиянии относительности на ход часов в космосе.
