For at måle tid på Mars er en række skemaer uafhængige af jordtid og jordkalendere hidtil blevet brugt eller foreslået til brug .
Mars har en aksial hældnings- og rotationsperiode svarende til Jordens. Derfor er der på planeten næsten det samme som på Jorden, årstiderne er forår , sommer , efterår og vinter , og dagens længde er tæt på jorden. Året på Mars er dog næsten dobbelt så langt som på Jorden, og kredsløbets excentricitet er meget større end på Jorden, hvorfor varigheden af forskellige årstider på Mars kan variere meget, og soltiden kan afvige fra urtiden meget mere mærkbart end på Jorden.
Den gennemsnitlige varighed af Mars sideriske dag er 24 t 37 min 22.663 s (baseret på SI- enhedssystemet ), og varigheden af soldagen (som udtrykket sol ofte bruges til , fra det engelske solar - "solar") er 88 775,24409 sekunder eller 24 t 39 min 35,24409 s. De angivne værdier for Jorden er henholdsvis 23 h 56 min 4.0916 s og 24 h 00 min 00.002 s. Således kan du beregne forholdet sol/dag, som giver den omregnede værdi - 1,0274912510 sol/dag. Med andre ord er en soldag på Mars kun 2,7 % længere end en jorddag.
Fra de tidligste tider, når man arbejder med rumfartøjer på Mars' overflade og relaterede projekter, har det været sædvanligt at følge forløbet af lokal soltid ved hjælp af et 24-timers "mars-ur", hvoraf timer, minutter og sekunder er 2,7 % længere end deres standard (jordiske) korrespondancer. Under driften af missioner og køretøjer såsom Mars Pathfinder , Mars Exploration Rover , Phoenix og Mars Science Laboratory arbejdede operatørhold på "Mars-tid" uanset Jordens tid, hvilket betød, at arbejdsplanen blev synkroniseret med den lokale tid på det tidspunkt. område, hvor enheden landede på overfladen af Mars. Som et resultat af denne tilgang ændrede hvert teams arbejdsplan sig med omkring 40 minutter hver dag. Armbåndsure tilpasset til at arbejde med Mars-tid i stedet for Jord-tid blev brugt af mange medlemmer af MER-teamet (Mars Exploration Rover). [1] [2]
Lokal soltid har en afgørende indflydelse på planlægningen af de daglige aktiviteter for rumfartøjer på Mars. Dagslys er afgørende for rumfartøjers solpaneler på overfladen. Overfladetemperaturerne stiger og falder kraftigt under solopgang og solnedgang, fordi Mars ikke har den tykke atmosfære og oceaner, som Jorden skal afbøde sådanne temperatursvingninger.
For Mars er brugen af alternative ure blevet foreslået, men ingen rummission har indvilget i at bruge nogen af dem. Sådanne tidsmålingssystemer omfatter især metrisk tid med enheder som "milliday" og "centiday", samt det udvidede dagsystem ( engelsk extended day ), som bruger standardtidsenheder, men hver efterfølgende epoke begynder efter 24 timer 39 min 35 fra strømmen.
Ligesom på Jorden har Mars sin egen version af tidsjustering, som består i at tage højde for forskellen mellem soltid og nøjagtig (time)tid. Tidens justering illustreres af analemmaet . På grund af kredsløbets excentricitet er varigheden af soldagen ikke konstant. Og i betragtning af at Mars' kredsløbsexcentricitet er større end Jordens excentricitet, afviger døgnets længde fra gennemsnitsværdien meget mere end på Jorden, og derfor viser tidens justering her meget stærkere variationer end på Jorden: på Mars , kan Solen bevæge sig hen over himlen 50 minutter langsommere eller 40 minutter hurtigere end tiden vist af Mars-uret (på Jorden er de tilsvarende værdier 14 minutter 22 sekunder efter og 16 minutter 23 sekunder hurtigere).
Mars har en nulmeridian , som blev taget som meridianen, der passerer gennem det lille krater Airy-0 . Der er dog ikke defineret tidszoner for Mars , som kunne tælles med jævne mellemrum fra hovedmeridianen, som man gør på Jorden. Derfor har alle landkøretøjer på Mars indtil nu brugt en omtrentlig værdi af lokal soltid for at lette orienteringen på tidspunktet på dagen, som store byer på Jorden engang gjorde, før introduktionen af standardtid i det 19. århundrede. De to rovere, der var involveret i Mars Exploration Rover -programmet, brugte forskellige værdier af lokal soltid, hvor forskellen var cirka 12 timer og 1 minut.
Det skal bemærkes, at der ifølge moderne standarder for måling af længdegrad på Mars er en "planetocentrisk længdegrad", som måles fra 0 ° til 360 ° mod øst og består i at måle vinkler fra Mars centrum. Den gamle metode med "planetografisk længdegrad" var at måle fra 0° til 360° vest ved hjælp af koordinater plottet på et kort over Mars' overflade. [3]
MTC ( Eng. Coordinated Mars Time ) er analogen til den universelle tid (UT), der er vedtaget på Jorden, foreslået for Mars. Det er defineret som den gennemsnitlige soltid ved Mars prime meridian (det vil sige i midten af Airy-0 krateret ). Forkortelsen MTC bruges med den hensigt at understrege parallellen af dette tidsmålingssystem med terrestrial Coordinated Universal Time (UTC), men dette er ikke helt korrekt: det eneste, der adskiller UTC-tid fra alle andre typer UT, er springsekunderne tilgængelig i sit system , mens MTC ikke bruger en sådan ordning. Hvis vi leder efter analogier, så er MTC tættere på den terrestriske UT1.
Brugen af udtrykket "MTC" som navnet på den planetariske tidsstandard for Mars blev først lavet på Mars24-daguret [4] , som blev indstillet af NASAs Goddard Space Research Institute . Dette nye udtryk er blevet en erstatning for det tidligere - "Airy Mean Time" ( engelsk Airy Mean Time , AMT), som faktisk var en direkte analog til Greenwich Mean Time ( engelsk Greenwich Mean Time , GMT). I en astronomisk sammenhæng er "GMT" et forældet navn for Universal Time , eller UT1 for at være specifik .
AMT er endnu ikke blevet anvendt som et tidsmålingssystem til en officiel rummission. Dette skyldes til dels, at der er en vis usikkerhed med hensyn til at bestemme den nøjagtige placering af Airy-0-krateret (dets position i forhold til andre længdegrader), hvilket betød, at AMT-orientering ikke ville tillade tiden at være lige så nøjagtig som lokaltidsorientering i disse punkter på overfladen af planeten, hvor der blev udført forskningsaktiviteter. Under den indledende fase af Mars Exploration Rover -missionen svarede Airy 0's positionsfejl til cirka 20 sekunders AMT-tidsfejl.
Hver mission for at lande på overfladen af Mars brugte sine egne tidszoner, som svarede til den gennemsnitlige lokale soltid på landingsstedet. Til dato har fem ud af seks vellykkede landinger på Mars brugt lokal middelsoltid (LMST) som tidsreference for det sted, hvor jordfartøjet var placeret, mens den sjette landing ( Mars Pathfinder ) brugte den lokale reelle soltid ( LTST, fra engelsk lokal sand soltid ). [5] [6]
Mars Pathfinder brugte lokal sand soltid ved landingspunktet. Dens tidszone var AAT−02:13:01, hvor AAT er Airy Apparent Time , dvs. sand soltid i Airy-0 krateret .
De to rovere, der sendes på Mars Exploration Rover-missionen, bruger ikke ægte LMST på landingsstedet. For nemheds skyld i de fremtidige aktiviteter for denne missions rovere blev der fastsat en tidsskala for dem, som gjorde det muligt at indstille det ur, der skulle bruges på hver rover, så deres aflæsninger svarede til værdien af sand soltid kl. et punkt beliggende cirka på halvdelen af den nominelle planlagte 90-soltids missionssti. I missionsplanlægning omtales sådan timing som " hybrid lokal soltid " . Sådanne tidsskalaer er integrerede med hensyn til middelsoltid (faktisk er hver af dem middeltiden for en vis længdegrad), og behøver ikke at blive korrigeret, når du flytter roveren over planetens overflade. Typisk rejser rovere en afstand svarende til et par sekunder forskudt fra lokal soltid. Spirit bruger AMT+11:00:04. Den gennemsnitlige tid på stedet for hans landing er AMT+11:41:55. Opportunity bruger AMT-01:01:06. Den gennemsnitlige tid på stedet for hans landing er AMT−00:22:06. Ingen af disse rovere vil være i stand til at nå en længdegrad, hvor den tid, det tager for missionen, svarer til den lokale middeltid. Til videnskabelige formål bruges Local Real Solar Time (LTST).
Curiosity rover lokal tid er AMT+09:09:46.
På grund af det faktum, at placeringen af Airy-0 krateret nu er kendt med meget større nøjagtighed, end da alle de nævnte rovere landede på Mars, bliver det teknisk muligt at bruge et bekvemt tidsskema med reference til Airy Mean Time i fremtidige missioner, i stedet for at bruge helt ikke-standardiserede tidszoner.
Udtrykket sol ( eng. sol ) bruges af planetastronomer til at bestemme længden af en soldag på Mars . [7] Den gennemsnitlige soldag på Mars, eller "sol", er 24 timer, 39 minutter og 35,244 sekunder [6] .
Når et rumfartøj begynder operationer på overfladen af Mars, spores Mars-dagene (solerne) af missionen ved hjælp af en simpel numerisk serietælling. De to Viking-jordmissioner, Mars Phoenix, og Mars Science Laboratory 's Curiosity-rover refererer til sol, når roveren lander på Mars-overfladen, som "sol 0", mens Mars Pathfinder og de to Mars-rovere Exploration-rovere udpegede landingstiden som "sol 1" ("sol 1"). [otte]
Selvom rover-landingsmissionerne to gange har fundet sted i par, er der ikke gjort en indsats for at synkronisere sol-tællingerne mellem de to rovere i hvert sådant par. Derfor, for eksempel, selvom Spirit og Opportunity blev sendt for at udføre forskning på overfladen af Mars på samme tid, begyndte hver af dem at tælle soler fra tidspunktet for deres egen landing, hvilket i begge tilfælde blev bestemt som "sol 1", og som et resultat af disse to enheder viste sig at være ude af sync i beregningen af Mars-dagene - forskellen er cirka 21 sols. "Spirit" og "Opportunity" er i længdegrader 179° fra hinanden, så når dagen falder for den ene, falder natten for den anden, og hver arbejder uafhængigt af den anden.
På Jorden bruger astronomer ofte den julianske dato - en simpel sekventiel optælling af dage - til tidtagningsformål. Den foreslåede ækvivalent til et sådant tidsmålingssystem for Mars er det engelske. Mars Sol Dato (MSD), som afsluttes af den nuværende på hinanden følgende soloptælling den 29. december 1873 (fødselsdag for astronomen Carl Otto Lampland ). I en anden version af dette system foreslås det at vælge år 1608 (året hvor teleskopet blev opfundet) som oprindelsesdato (eller epoke ). Uanset hvilket af disse to systemer, der vælges, har hver af dem til formål at sikre, at alle historisk registrerede begivenheder relateret til Mars fandt sted efter det. Referencerammen for Mars Sol Dato er matematisk bestemt af formlen
MSD = (Julians dato ved brug af International Atomic Time − 2451549,5 + k )/1,02749125 + 44796,0,hvor k er en lille korrektion på omkring 0,00014 dage (eller 12 sekunder) for at tage højde for unøjagtigheden i den geografiske placering af den primære meridian, der passerer gennem Airy-0 krateret.
Udtrykket "yestersol" (fra engelsk i går - i går ) blev først brugt af NASA-holdet, som var engageret i forskning på Mars under MER-missionen, for at henvise til den tidligere sol (den engelske Mars-engelsk version af ordet "yesterday") og kom i ret bred brug i denne organisation under rummissionen i 2003 - Mars Exploration Rover . [9] Dette ord blev opfanget og endda brugt ret ofte i den engelsksprogede presse. Andre neologismer omfatter ord som "tosol" (fra engelsk i dag - i dag ) og "nextersol", "morrowsol" eller "solmorrow" (mars-ækvivalenter til engelsk i morgen - i morgen). [ti]
Den tid, det tager at gennemføre et kredsløb om Solen, kaldes et siderisk år og er omkring 686,98 Jordens soldage eller 668,5991 sol. På grund af Mars-kredsløbets excentricitet er længden af årstiderne på Mars ikke den samme. På grund af det faktum, at årstiderne på Mars skifter fra jævndøgn til solhverv og omvendt, er sæsonen, der begynder ved solhvervspunktet L s 0 og slutter ved jævndøgnspunktet L s 90 (den nordlige halvkugle forår / sydlige halvkugle efterår) den længste sæson, som varer 194 marssol, mens sæsonen fra L s 180 til L s 270 (efterår på den nordlige halvkugle, forår på den sydlige halvkugle) er den korteste sæson, der kun varer 142 marssol. [11] Et generelt accepteret tidsreferencesystem i den videnskabelige litteratur definerer årets serienummer, idet forårsjævndøgn den 11. april 1955 er defineret som Mars år 1 ( eng. Mars Year 1 , MY1), som et referencepunkt. [12]
Ligesom på Jorden er det sideriske år ikke den tidsenhed, der kunne tilfredsstille behovene for at vedligeholde en kalender. Det tropiske år er mere egnet til dette , som sandsynligvis vil blive brugt, da det korrelerer mere med årstidernes skiften. Det er lidt kortere end et siderisk år på grund af præcessionen af Mars' rotationsakse. Præcessionscyklussen for Mars er 93.000 Mars-år (ca. 175.000 jordår), og derfor meget længere end Jordens præcessionscyklus. Dens længde i tropiske år kan beregnes ved at dividere forskellen mellem sideriske og tropiske år med længden af det tropiske år.
Længden af det tropiske år afhænger af det valgte referencepunkt ifølge Keplers anden lov om planetarisk bevægelse . Det kan måles enten i forhold til jævndøgn eller i forhold til solhverv , eller det kan være et gennemsnit af forskellige sandsynlige år, som vil omfatte året for marts (nordlig retning) jævndøgn, året for juli (nord) solhverv, året for september (sydlig retning) jævndøgn, året december (syd) solhverv og andre lignende år. Den gregorianske kalender bruger året for martsjævndøgn .
På Jorden er variationerne i tropiske år ubetydelige, men på Mars er de meget større. Året for forårsjævndøgn på Mars er 668.5907 sols, sommersolhverv er 668.5880 sols, efterårsjævndøgn er 668.5940 sols, og vintersolhverv er 668.5958 sols. Hvis vi tager gennemsnitsværdien for hele omløbsperioden, så vil det tropiske år være 668.5921 sol. Da Mars' nordlige og sydlige halvkugle samtidig har modsatrettede årstider, ligesom på Jorden, bør jævndøgn og solhverv angives med halvkuglen for afklaring: for eksempel er forårsjævndøgn på den nordlige halvkugle efterårsjævndøgn i sydligere og omvendt.
Mars-forskere sporer Mars-årstiderne ved hjælp af heliocentrisk længdegrad (eller "sæsonbestemt længdegrad" eller "solar/solar longitude"), almindeligvis forkortet L s , for at svare til en bestemt position af Mars i dens cirkumsolar bane. [13] L s er defineret som vinklen mellem Solen og Mars' position i dens kredsløb og linjen fra Solen til det punkt i Mars' kredsløb, hvor planeten er ved forårsjævndøgn på den nordlige halvkugle. Derfor er L s 0° ved den nordlige Mars-jævndøgn, 90° ved Mars-nordsolhverv, 180° ved den sydlige Mars-jævndøgn og 270° ved Mars-syd-solhverv.
For det meste i daglige aktiviteter på Jorden bruger folk ikke den julianske dato , men den gregorianske kalender , som på trods af de forskellige vanskeligheder forbundet med den er meget nyttig. Med den kan du nemt afgøre, om en bestemt dato er årsdagen for en anden, om datoen hører til vintersæsonen eller forårssæsonen, og giver dig også mulighed for at beregne antallet af år mellem to datoer. I tilfælde af julianske datoer er sådanne handlinger meget mindre praktiske.
Af samme grund, når der er behov for at koordinere og synkronisere visse aktiviteter over en lang periode på Mars overflade, er der behov for at stole på en kalender. En foreslået kalender for Mars er Darian-kalenderen. Den har 24 "måneder", hvilket gør det muligt at tilpasse det længere Mars-år til Jordens koncept om en "måned", og Mars-"måneden" er faktisk tæt på Jordens. På Mars har begrebet "måned" ingen reference til rotationsperioden for nogen af planetens satellitter, i modsætning til Jorden. Phobos og Deimos laver en omdrejning omkring Mars på henholdsvis 7 timer og 30 timer. Jorden og Månen kunne dog ses med det blotte øje, hvis de dukkede op over Mars' horisont om natten, og den tid, det tager for Månen at passere fra punktet med maksimal afstand til Jorden i én retning og vende tilbage til denne punkt (set fra Mars) svarer nogenlunde til Jordens måned. Hverken Darian-kalenderen eller nogen anden Mars-kalender bruges i øjeblikket i Mars-udforskningen.
Enhver solkalender skal bruge interkalation ( skudår ) for at opveje det faktum, at årets længde ikke svarer til det samlede antal dage i den. Uden interkalering vil kalenderåret akkumulere fejl over tid. De fleste Mars-kalendere, der er udviklet indtil videre, bruger interkalation for individuelle dage, mens andre anvender det til individuelle uger. Det system til tidsmåling, der i øjeblikket anvendes af Mars-forskere, undgår behovet for interkalation, da det måler tiden ikke med begrebet en "dag", men ved at beregne Mars' position i dens kredsløb omkring Solen. Datering i dette system er baseret på heliocentrisk længdegrad.
For den gregorianske (Jord) kalender ser formlen for at anvende et skudår således ud: det er hvert 4. år, undtagen for hvert 100. undtagen for hver 400. Dette giver et kalenderår på 365.2425 soldage, hvilket er tæt på Jordens år fra jævndøgn til jævndøgn. Mars ville have brug for et lignende interkalationsskema med skudår. Hvis kalenderen bruger interkalation for individuelle dage, så vil de fleste af årene være skudår, da den del af solen - resten af solen, som forbliver "ekstra" i kalenderen efter passagen af hele antallet af soler af Marsåret, er mere end 0,5. Det samme vil ske, hvis der anvendes interkalation på individuelle uger, hvis ugen tages som syv dage. Et eksempel på anvendelse af interkalation, hvor én skuddag ville blive tilføjet i hvert ulige år, og år, der slutter på 0 (hver tiende) undtagen hvert 100. år, undtagen hvert 500. år, ville give et kalenderår med en gennemsnitlig længde på 668.592 sols: hvilket ville være næsten perfekt til et gennemsnitligt tropisk år (gennemsnit af alle årstider). En sådan ordning vil dog have en lille afhængighed af, hvilket år der blev taget som grundlag for kalenderen: kalendere baseret på et år med et referencepunkt ved det sydlige solhverv og et år med et referencepunkt ved det nordlige jævndøgnpunkt vil være forskellige med en sol cirka hvert to hundrede Mars-år.
En af de foreslåede kalendere for Mars, Dari-kalenderen , baserer sin interkalationsplan på længden af året tællet ved nordjævndøgn, hvilket svarer til en værdi på 668,5907 sols.
Andre interkalationsordninger er også mulige. For eksempel bruger den hebraiske kalender ( lunisolar kalender ) en simpel matematisk formel til at anvende interkalation i form af syv ekstra måneder i en 19-årig cyklus: en ekstra måned tilføjes, når resten af (hebraisk årstal × 7 + 1) / 19 er mindre end 7. Faktisk er skudårsreglen defineret lidt anderledes i den jødiske kalender, men svarer matematisk til ovenstående formel. En sådan indskydningsordning består i at tilføje skudår i henhold til en uændret tidsplan, og vil i modsætning til indskydningsskemaet i den gregorianske kalender ikke have undtagelser. For at skabe et lignende interkalationsskema for Mars-kalenderen, skal man finde en brøkækvivalent for længden af Mars-året, ofte ved at bruge fortsatte brøker til at reducere værdien af disse brøker. For eksempel kan et interkalationsskema, der tilføjer individuelle dage og er baseret på et gennemsnitligt tropeår fra Mars på 668,5921 dage, tilnærme en cyklus på 45 skudår med 76 år, da 66845/76 ≈ 668,592105 og 0,5921 4 × 499 = 6 x 499.
En enklere regel, hvor kalenderen ville være mest i overensstemmelse med årets længde, startende ved forårsjævndøgn på den nordlige halvkugle, som er 668.5907 sols, ville give en kort kalendercyklus på kun 22 år, hvoraf 13 år ville være skudår. Brøken vil se sådan ud: 13/22 \u003d 0,5909 ... Derfor kan skudår let bestemmes ud fra en enkelt regel, som er baseret på modulo division :
Et år er et skudår, hvis året mod 22 mod 5 ∈ {0, 2, 3}.Med andre ord, for at afgøre, om et givet år er et skudår:
Marsåret antages at være 668,6 sols med en varighed på 88775,245 sekunder hver.
Mars måneder er defineret med 30° Ls hver. På grund af excentriciteten af Mars kredsløb varierer længden af den således bestemte Mars-måned fra 46 til 67 sol, som vist i tabellen:
måneds nummer |
Sektor | Sol | Begivenheder (for den nordlige halvkugle) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
fra | Før | fra | Før | varighed | ||
en | 0° | 30° | 0,0 | 61,2 | 61,2 | Forårsjævndøgn (Ls = 0°) |
2 | 30° | 60° | 61,2 | 126,6 | 65,4 | |
3 | 60° | 90° | 126,6 | 193,3 | 66,7 | Aphelion (længst fra Solen) ved Ls = 71° |
fire | 90° | 120° | 193,3 | 257,8 | 64,5 | Sommersolhverv ved Ls = 90° |
5 | 120° | 150° | 257,8 | 317,5 | 59,7 | |
6 | 150° | 180° | 317,5 | 371,9 | 54,4 | Begyndelsen af støvstormsæsonen |
7 | 180° | 210° | 371,9 | 421,6 | 49,7 | Efterårsjævndøgn ved Ls = 180° |
otte | 210° | 240° | 421,6 | 468,5 | 46,9 | |
9 | 240° | 270° | 468,5 | 514,6 | 46,1 | Perihel (den mindste afstand fra Solen) ved Ls = 251° |
ti | 270° | 300° | 514,6 | 562,0 | 47,4 | Vintersolhverv ved Ls = 270° |
elleve | 300° | 330° | 562,0 | 612,9 | 50,9 | |
12 | 330° | 360° | 612,9 | 668,6 | 55,7 | Slut på støvstormsæsonen |
Kilde: Mars Atmosphere Data Assimilation Workshop .
I Kim Stanley Robinsons The Martian Trilogy bruger ure på Mars almindelige Jordsekunder, minutter og timer, men stopper ved midnat i 39,5 minutter. Med fremskridtet i koloniseringen af Mars , som er beskrevet i disse værker, bliver et sådant tidsrum til en slags "heksetime", hvor forbud og restriktioner kan kasseres, og når Marssamfundets stadig mere åbenlyse individualitet er fejret som fuldstændig adskilt fra Jorden og jordiske samfund. Det er rigtigt, at trilogien ikke angiver, om en sådan "fejring" finder sted samtidigt under hele Mars-ballet eller ved den lokale midnatstime for hver enkelt længdegrad.
Derudover er kalenderåret i "Martrilogien" opdelt i 24 måneder. Månedernes navne er de samme som i den gregorianske kalender , bortset fra tallene "1" eller "2", som tilføjes før månedens navn for at afgøre, om dette er den første eller anden forekomst af denne måned i år: for eksempel 1-januar, 2- januar, 1-februar, 2-februar.
I manga- og anime -serien kaldet " Aria " af Kozue Amano, som foregår på en terraformet Mars , er kalenderåret også opdelt i 24 måneder. Med udgangspunkt i den moderne japanske kalender, er disse måneder ikke tildelt navne, men blot nummereret i rækkefølge, fra den 1. til den 24. måned. [fjorten]
Mars | ||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Areografi |
| |||||||||||||||
satellitter | ||||||||||||||||
Undersøgelse | ||||||||||||||||
Mars i kulturen |
| |||||||||||||||
Andet | ||||||||||||||||
|