Per ateinančius kelis dešimtmečius žmonijos buvimas Saulės sistemoje turėtų sparčiai augti, o tokios misijos kaip NASA „Artemis“ programa turėtų sudaryti sąlygas nuolatinėms gyvenvietėms Mėnulyje ir už jo ribų.
Standartinio laikrodžio sukūrimas kiekvienai kosminės erdvės vietovei padėtų astronautams orientuotis šiuose pasauliuose ir koordinuoti ryšius su Žeme.
Tačiau yra viena problema: laikas ne visur eina vienodu tempu. Alberto Einsteino bendrojo reliatyvumo teorija rodo, kad laikas tam tikroje vietoje priklauso nuo to, kiek stipri yra gravitacija.
Laikrodžiai vietovėse, kuriose gravitacija yra stipri, tiksi lėčiau nei tose, kuriose gravitacija yra silpnesnė, todėl žmonės, gyvenantys kalnų viršūnėse, sensta milisekundės dalimi greičiau nei jūros lygyje gyvenantys žmonės (laikas atrodo einantis greičiau dideliame aukštyje, kur Žemės gravitacijos trauka yra silpnesnė).
Be to, laikas planetoje priklauso nuo jos greičio aplink savo žvaigždę: kuo didesnis orbitos greitis, tuo greičiau bėga laikas.
Bėgantis laikas
Greičio ir gravitacijos sąveika lemia, kad skirtingų Saulės sistemos kūnų laikas, lyginant su Žemės laiku, bėga skirtingu greičiu.
2024 m. tyrime apskaičiuota, kad Mėnulio laikrodžiai vidutiniškai eina 56 mikrosekundėmis (milijonosiomis sekundės dalimis) greičiau nei Žemės laikrodžiai.
Tai nustatę, tyrėjai – Neilas Ashby ir Bijunathas Patla, abu fizikai iš Nacionalinio standartų ir technologijų instituto JAV – atkreipė dėmesį į Marsą.
Pirmiausia jie pasirinko atskaitos lygį Marse – lygiavertį Žemės jūros lygiui, vadinamą areoidu.
Tada jie panaudojo fizikos formules, kad apskaičiuotų, kaip areoide Marso ir Žemės gravitacija bei greitis paveiktų Marso laiką.
Nors Marso orbitos greitis, palyginti su Žemės, yra mažesnis, todėl Marso laikrodžiai turėtų veikti lėčiau, tačiau planetos paviršiaus gravitacija yra silpnesnė – areoide ji yra penkis kartus mažesnė nei Žemės jūros lygio gravitacija – todėl laikrodžiai eina daug greičiau.
Tačiau ši analizė neatsižvelgė į orbitų formas.
Marso orbita yra labiau kiaušinio formos nei Žemės – nes ją iškreipia Žemės ir jos Mėnulio gravitacijos trauka (aplink Marsą skriejantys mėnuliai Deimas ir Fobas turi nereikšmingą poveikį, nes yra labai maži.
Jų skersmuo yra tik keli kilometrai, palyginti su 3475 kilometrais, kuriuos sudaro Žemės mėnulis).
Taigi, N. Ashby ir B. Patla į savo lygtis įtraukė Marso orbitos formą, Saulės gravitaciją ir Žemės Mėnulio gravitaciją.
Laikrodžių nustatymas Marse
Analizė parodė, kad Marso laikrodžiai, lyginant su laikrodžiais Žemėje, eina greičiau nei Žemės laikrodžiai – vidutiniškai 477 mikrosekundėmis per vieną Žemės dieną.
Tačiau įdomu tai, kad per Marso metus šis skaičius kasdien svyruoja 226 mikrosekundėmis (maždaug pusė pačio nuokrypio vertės).
Šis svyravimas atsiranda dėl kiaušinio formos Marso orbitos ir jo kaimyninių planetų gravitacijos traukos pokyčių, kai jos priartėja prie Marso ir nutolsta nuo jo.
Be to, mokslininkai nustatė, kad laikrodžiai nukrypsta dar 40 mikrosekundžių per septynis Marso sinodinius periodus – o sinodinis periodas yra laikas, per kurį planeta vėl pasirodo toje pačioje padėtyje danguje.
„Svyravimai ir Žemės bei Marso planetų šokio (sinodinio periodo) pokyčiai buvo netikėti“, – sako B Patla.
Anot jo, taip yra, nes jų dydis buvo didesnis, nei jis tikėjosi.
Šie atradimai, paskelbti gruodžio 1 d. žurnale „The Astronomical Journal“, padės mokslininkams sinchronizuoti laiką visoje Saulės sistemoje, leisdami jiems ateityje sukurti greitus ryšio kanalus tarpplanetiniame interneto tinkle, nors dideli svyravimai ir apsunkins šiuos pastangas, sako B. Patla.
Jis pastebi, kad tyrimas suteikia pagrindą būsimiems bendrosios reliatyvumo teorijos ir fundamentaliosios fizikos, tiriančios erdvėlaiko prigimtį, bandymams.
Tačiau skaičiavimai vis dar buvo netikslūs maždaug 100 nanosekundžių (0,1 mikrosekundės) per dieną ilguoju laikotarpiu – nes nebuvo atsižvelgta į nedidelius planetų judėjimo pokyčius.
Nors šis netikslumas yra labai mažas, tai reikštų, kad kas 100 dienų reikėtų perreguliuoti Marso laikrodžius.
Tyrime taip pat nebuvo atsižvelgta į tokius veiksnius kaip planetų orbitų precesija (laipsniškas svyravimas) ir Žemės bei Marso gravitacinių kvadrupolinių momentų, kurie rodo, kaip jų masė yra išdėstyta jų struktūrose, poveikis.
Mokslininkai teigia, kad visi šie apribojimai kartu gali apsunkinti tikslesnių laiko skaičiavimų gavimą, rašo „Live Science“.
Taip pat skaitykite
Rašyti komentarą