На Марсе время идёт быстрее — учёные раскрыли эффект, от которого мурашки по коже

Учёные НИСТ рассчитали ускорение хода времени на Марсе

Каждое действие на Земле происходит под ритм секунд, который кажется неизменным благодаря точным атомным часам и спутниковым системам. На поверхности нашей планеты время течёт настолько согласованно, что человек редко задумывается о его природе. Но за пределами земной гравитации эта гармония меняется, и часы начинают идти иначе. Об этом сообщает исследовательская команда Национального института стандартов и технологий.

Как время меняется вдали от Земли

Когда речь идёт о Солнечной системе, время перестаёт быть универсальной величиной. Марс, который в последние годы становится центральной точкой внимания учёных и будущих пилотируемых миссий, движется по иной орбите, обладает меньшей гравитацией и испытывает влияние других планет. Всё это создаёт уникальный марсианский ритм времени, отличающийся от земного.

Физики отмечают, что каждый день часы на Марсе опережают земные на сотни микросекунд. Это незначительная величина в бытовом смысле, но критически важная для точных навигационных систем, межпланетных миссий и синхронизации научного оборудования. Исследования показывают, что расхождение между временными шкалами расширяется и сужается в зависимости от формы орбиты Марса, его положения относительно Солнца и воздействия других тел.

Такой смещающийся временной ритм формируется под влиянием гравитационных полей, приливных сил и орбитальных колебаний. Эти параметры постоянно изменяются, создавая тонкую динамику, которую необходимо учитывать в будущих марсианских проектах.

Как быстро идут марсианские часы

Учёные рассчитали, что в среднем марсианские часы идут быстрее земных на 477 микросекунд в сутки. Этот показатель не является постоянным: в течение марсианского года колебания могут достигать 226 микросекунд. Дополнительный слой сложности создаёт модуляция примерно в 40 микросекунд в течение семи синодических циклов, что связано с тем, что орбиты Земли и Марса не образуют повторяющихся простых комбинаций.

Периодические изменения расстояния между планетами, солнечная гравитация и эллиптическая орбита Марса делают течение времени на Красной планете изменчивым. Всё это приводит к необходимости использования специальных корректировок при сравнении часов на двух планетах.

Ведущий автор исследования Биджунатх Патла отметил:

"Настало время для Луны и Марса. Это самое близкое, что мы могли понять, как реализовать научно-фантастическое видение расширения по всей Солнечной системе", — сказал он.

Эти слова отражают не только научный интерес, но и практическую сторону вопроса: будущие миссии потребуют точного межпланетного временного стандарта.

Почему гравитация меняет ход часов

Основа понимания времени вне Земли — общая теория относительности. Она показывает, что скорость течения времени зависит от гравитационного потенциала: чем сильнее гравитация, тем медленнее идут часы. Поскольку Марс расположен дальше от Солнца и сам имеет меньшую поверхность гравитации, время на нём течёт быстрее.

То, что Марс обращается вокруг Солнца по более вытянутой орбите, усиливает этот эффект. Когда планета приближается к Солнцу, её гравитационный потенциал изменяется, и темп марсианских часов смещается. При удалении — наоборот, время ускоряется.

Учёные используют в расчётах марсианский ареоид — условную поверхность, на которой идеальные часы показывали бы абсолютно стабильный ход. На его основе вводится константа LM, аналогичная земной LG, позволяющая определить марсианскую шкалу координатного времени. Такие параметры создают основу для сравнения временных шкал Земли и Марса, что важно для навигации и будущей стандартизации межпланетного времени.

Как Солнце влияет на временной ритм Земли и Марса

Дополнительные сложности возникают из-за солнечного воздействия на систему Земля-Луна. Из-за разницы в расстоянии Солнце притягивает Землю и Луну неодинаково, создавая приливные силы. Эти приливы вызывают тонкие изменения положения обоих тел, влияя на точность временной синхронизации.

Обновлённые модели показывают, что учёт солнечных приливов снижает ошибки в синхронизации Земли и Луны почти на два порядка. Этот же эффект влияет и на сравнение временных шкал Земли и Марса: погрешности могут достигать порядка 100 наносекунд в день на больших отрезках времени.

Для бытовой жизни это ничтожно мало, но для межпланетных миссий такие величины имеют критическое значение. Ошибки в микросекундах могут привести к значительным отклонениям в траекториях полётов или передаче данных.

Зачем Марсу нужен собственный стандарт времени

В условиях растущего интереса к освоению Красной планеты и появлению планов создания лунно-марсианских коммуникаций проблема единой временной системы становится ключевой. Даже небольшие временные сдвиги могут нарушить работу межпланетных сетей связи. Расстояние между Землёй и Марсом создаёт неизбежные задержки, поэтому согласованная временная шкала необходима как для экипажей, так и для автоматических аппаратов.

Патла отметил важность этой задачи:

"Если вы получите синхронизацию, это будет почти как общение в реальном времени без потери информации", — сказал он.

Установление марсианского стандарта времени позволит связать орбитальные аппараты, научные станции, будущие места обитания и Землю в единую сеть.

Подготовка к будущим миссиям

Марс становится своеобразным испытательным полигоном для проверки идей Эйнштейна и создания новых систем измерения времени. Миссии на большие расстояния требуют предельной точности в навигации, астрономии и связи. Изменяющиеся гравитационные условия, эксцентричные орбиты и многотельные взаимодействия дают возможность исследовать относительность на практике.

Соавтор исследования Нил Эшби подчеркнул:

"Возможно, истечения, и прошли десятилетия, прежде чем поверхность Марса будет покрыта следами блуждающих марсоходов", — сказал он.

Исследования закладывают основу для будущих пилотируемых перелётов и стабильной межпланетной инфраструктуры. Каждый новый расчёт приближает момент, когда человечество сможет уверенно ориентироваться во времени вдали от Земли.