Специалисты из NIST объясняют, почему время на Красной планете и Земле никогда не будет синхронным.
Красная планета нуждается в собственном официальном часовом поясе. Исследователи обнаружили, что часы на Марсе будут работать на 477 микросекунд быстрее, чем на Земле в течение одних земных суток. Несмотря на кажущуюся ничтожность этой разницы, физики из Национального института стандартов и технологий США (NIST) предупреждают, что в долгосрочной перспективе это приведет к значительным расхождениям: Марс будет опережать Землю примерно на 1,7 секунды каждое десятилетие.
Это любопытное явление объясняется фундаментальными законами общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которые гласят, что скорость течения времени зависит от гравитационного поля. В местах с более сильной гравитацией время замедляется, тогда как в областях со слабым притяжением оно, наоборот, ускоряется. Поскольку гравитация на Марсе приблизительно в пять раз слабее земной, это означает, что будущие марсианские колонисты будут стареть немного быстрее, чем жители их родной планеты.
Даже такое крошечное отклонение, составляющее одну тысячную мгновения моргания, способно вызвать серьезные нарушения в работе систем связи и навигации, которые потребуются для поддержания марсианских колоний.
Соавтор исследования, доктор Биджунат Патла, физик из NIST, подчеркивает: «Подобно современным глобальным навигационным системам, таким как GPS, эти системы будут полностью зависеть от точности хронометража».
Определение точного влияния марсианской гравитации на время усложняется тем, что Марс подвержен сильному гравитационному воздействию других массивных тел Солнечной системы. В отличие от почти круговой орбиты Земли, эксцентричная орбита Марса, а также близость газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн, вызывают существенные колебания гравитационной силы в течение марсианского года.
«Задача трех тел уже чрезвычайно сложна. В нашем случае мы имеем дело с четырьмя: Солнцем, Землей, Луной и Марсом. Удаленность от Солнца и эксцентриситет орбиты Марса усиливают временные колебания», — пояснил доктор Патла.
Гравитационное взаимодействие с небесными соседями ежегодно приводит к дополнительному изменению суточной скорости хода часов на Марсе на целых 226 микросекунд по сравнению с земными. Для сравнения, ранее было установлено, что лунные часы будут убегать от земных всего на 56 микросекунд в день.
Хотя потребуется более 344 лет, чтобы марсианские часы обогнали земные всего на одну минуту, исследователи предупреждают, что даже минимальные отклонения критичны для современного высокочувствительного оборудования. Например, для корректной работы сетей 5G требуется синхронизация с точностью до десятой доли микросекунды. Спутниковые системы навигации, по аналогии с GPS, работают путем измерения времени, необходимого для приема сигналов от нескольких источников. Если это время не синхронизировано, навигация становится невозможной.
Таким образом, для обеспечения совместимости систем связи и навигации между Землей и Марсом необходимо установить единый и строго определенный марсианский стандарт времени. Хотя сейчас это не является неотложной проблемой, она станет крайне актуальной по мере формирования первых марсианских поселений.
Доктор Патла заключает: «Могут пройти десятилетия, прежде чем по поверхности Марса начнут передвигаться роверы с людьми, но уже сейчас необходимо решать вопросы, связанные с созданием надежных навигационных систем на других планетах и спутниках».
