Фізики точно визначили різницю в часі між Землею та Марсом, виявивши, що на Червоній планеті час тече приблизно на 477 мікросекунд на добу швидше, ніж на нашій. Ці результати, опубліковані в The Astronomical Journal, важливі не тільки для академічних досліджень, але й критично важливі для майбутніх космічних подорожей, комунікацій і глибшого розуміння Всесвіту.
Релятивізм у дії
Теорія відносності Ейнштейна передбачає, що час не є абсолютним, а залежить від гравітації та швидкості. На Землі цей ефект ледь помітний, але його можна виміряти: годинники на великих висотах (наприклад, на вершині Евересту) цокають трохи швидше, ніж на рівні моря. Це тому, що слабка гравітація дозволяє часу текти вільніше.
Ефект ще більш виражений у просторі. Для точної роботи супутники GPS, які обертаються на висоті понад 20 000 кілометрів над Землею, мають затримувати час на 45,7 мікросекунд. Інакше сучасні телекомунікації будуть паралізовані.
Задача чотирьох тіл на Марсі
Обчислення часу на Марсі складніше, ніж просто врахування слабкої гравітації. 687-денна орбіта планети навколо Сонця плюс гравітаційний вплив Землі, Місяця та самого Сонця створює те, що фізики називають «проблемою чотирьох тіл». Це набагато складніше, ніж проблема трьох тіл (Земля, Місяць, Сонце), яку саму по собі важко змоделювати.
За словами фізика NIST Біюната Патли, «важка робота виявилася важчою, ніж я спочатку думав». Патла та його колега Ніл Ешбі використали точні розрахунки, які враховували умови на поверхні Марса (подібні до рівня моря на Землі) і космічні впливи, щоб отримати різницю в 477 мікросекунд.
Чому це важливо окрім космічних подорожей
Незважаючи на те, що різниця невелика — менше, ніж кліп ока, сукупний ефект значний. Наприклад, для мереж 5G потрібна точність синхронізації до однієї десятої мікросекунди. Майбутній зв’язок у глибокому космосі покладатиметься на точну синхронізацію часу, щоб уникнути затримок. В даний час спілкування з марсоходами, такими як Curiosity, займає більше 24 хвилин; більш точний час може значно зменшити цю затримку.
“Якщо ви досягнете синхронізації, це буде майже як спілкування в реальному часі без втрати інформації. Вам не потрібно чекати, щоб побачити, що станеться”, – сказав Патла.
Ці розрахунки стосуються не тільки Марса. NIST оприлюднив план місячного часу минулого року, і нові дані про Марс можуть покращити цю систему. Зрештою, ця робота є кроком до реалізації науково-фантастичного бачення широкого дослідження космосу. Фундаментальна природа самого часу переглядається, оскільки ми готуємось до розширення Сонячної системи.
