Вопрос о том, как именно течет время за пределами Земли, перестает быть абстрактной темой для физиков и все чаще рассматривается как практическая проблема для будущих космических миссий. Новое исследование показало, что на Марсе время идет заметно быстрее, чем на Земле, и эта разница значительно превышает аналогичный эффект, зафиксированный на Луне. О результатах работы сообщает Национальный институт стандартов и технологий США (NIST).
Современное понимание времени опирается на общую теорию относительности Альберта Эйнштейна, согласно которой скорость его течения зависит от силы гравитации и движения объекта. Чем слабее притяжение, тем быстрее идут часы. Этот эффект фиксируется даже на Земле, где часы в горах идут немного быстрее, чем на уровне моря. В условиях космоса различия становятся куда более выраженными и требуют точных расчетов.
Согласно данным исследования, марсианские часы опережают земные примерно на 477 микросекунд в сутки. Для сравнения, на Луне этот показатель составляет около 56 микросекунд в день. Основная причина кроется в гравитации: притяжение Марса примерно в пять раз слабее земного. При этом более низкая орбитальная скорость Красной планеты должна была бы замедлять ход времени, но этот эффект оказывается слабее влияния гравитации.
Для корректных расчетов ученые использовали на Марсе условный аналог земного уровня моря — ареоид. Физики Нил Эшби и Биджунат Патла применили уравнения общей теории относительности, учитывая влияние Марса, Земли и Солнца, а также скорость движения планет. Подобные подходы уже используются в навигационных системах, где точность обеспечивается сверхточными атомными часами.
Дополнительные сложности связаны с вытянутой орбитой Марса. Из-за изменения расстояния до Солнца в течение года суточное опережение марсианских часов может колебаться примерно на 226 микросекунд. Также учитывалось влияние Земли и Луны, тогда как спутники Марса — Фобос и Деймос — практически не влияют на расчеты. Как отметил Биджунат Патла, колебания в «планетарном танце» Земли и Марса оказались неожиданными.
Даже при детальных расчетах погрешность остается на уровне около 100 наносекунд в сутки, что означает необходимость регулярной коррекции марсианского времени — примерно раз в сто дней. По мере подготовки пилотируемых миссий и развития программ вроде «Артемиды» ученые приходят к выводу, что без отдельной системы марсианского времени координация работы людей, техники и связи будет крайне затруднена.
