@ 2012.03.14 , 21:50
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在火星上怎样分辨时间?

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盖尔陨坑(Gale Crater)的日出

当NASA最新的火星探测器好奇号(Curiosity)于今年夏天降落在火星上时,对于探测器的老家,地处加州的喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)来说那将是早上或者刚过中午的某个时间,对于东海岸来说是下午三点左右,其他时区也可以依次类推。问题是在火星上是几点呢?好奇号又会落在哪个时区呢?

火星上的计时和地球上很相似,因为两个星球共同点很多,但不同点也不少。首先,一个“火星日”比地球上长约39’35”,看起来不多,但你要是在火星上长住的话这些小时间累积起来是很快的。一个火星年有668.59个火星日,是地球上的1.88倍,季节延长了许多,变化也更剧烈,这应归咎于火星的偏心轨道。

“这就像你每天都往东飞40分钟,”JPL的科学家Deborah Bass说道,“你永远有时差,但很小,没人在乎,但这终归是有代价的。”

正如我们根据时光的流逝记录我们的生活,航天任务也是如此。大多数的火星任务都是依靠太阳能的,也就是说航天飞船得在白天才能工作。虽然好奇号拥有一架核动力发电机,但从很多方面讲它都是一架太阳能设备,因为它的摄像机和其他仪器都需要阳光才能工作,而需要探测的大气现象,比如昼夜转换时巨大的温度变化都源于太阳的运动。所以科学家们需要一个可靠的办法来掌控时间。

宇航局戈达德空间研究所名誉教授 Michael Allison有一个好办法:“在某种程度上我更了解火星上的时间。”

一般来说你得先确定当地的正午时间,也就是太阳经过你头顶子午线的那一刻,这称为当地真实太阳日(Local True Solar Time)。但火星处于偏心轨道上,轨道离心率大,一年中距离太阳远近不一,所以当太阳在空中的高度变化时,正午时间也会差那么几分钟。为了绝对准确,天文学家使用了“虚拟平均太阳”(fictitious mean sun ),它的运动轨迹依照太阳在空中的平均位置(mean position)而确定,这一定位可在“日行迹表”(analemma)上看到,天文学家也是用这玩意儿来看火星时间的。

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地球的日行迹(维基)

这样一来你就可以知道所处地的正午时间了,你还可以据此找出某一特定点—本初子午线—相对于平均太阳时间的当地时间,这在地球上以前叫做格林威治标准时间(GMT),现在叫协调世界时(Coordinated Universal Time,UTC/维基),中国大陆时间写作UTC+8,俗称东8区。在火星,就叫做协调火星时(MTC)。

火星本初子午线的确定比地球还早,天文学家们早在1840年就定好了,这样他们就可以方便地记录他们的发现了。这个地点称为子午湾(Sinus Meridiani,Meridian Bay),顺便说一句,机遇号探测器(Opportunity,MER-B)就落在这一区域以西。艾里-0(Airy-0)火星撞击坑是火星本初子午线的起始点,该撞击坑于1969年被科学家默顿·戴维斯(Merton Davies)基于水手6号(Mariner 6)和水手7号(Mariner 7)的影像选定的。该撞击坑以知名英国皇家天文学家乔治·比德尔·艾里(1801年-1892年)命名,他在1850年于格林尼治建立了子午环,该望远镜的位置之后被选定是地球本初子午线的起点。

由于火星的卫星火卫一(Phobos)和火卫二(Deimos)围绕火星运转速度过快以及位相的原因,无法分割历法,科学家们就用太阳经度来标注。太阳位于火星赤道正上方时就是火星一年的开始,在火星上观测太阳向北移动时就是春季的来临,依此类推。

Allison在火星日历中插入了10个额外的月份,以期达到地球上类似“春分”那种效果,于是就有了一月、二月、Bradbury月、Clarke月、三月...这是由于偏心轨道的存在,无法将月份按照季节划分,但是这种方法还是很方便的。

Allison用这种方法计算出了126个火星年的日历,因为他觉得这很有意思并且一劳永逸(这才是Geek的浪漫啊~)。他跟踪太阳在火星上空的运行轨迹并制作了一个火星版的日行迹图,看起来就像是个泪滴:
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NASA至今仍在沿用Allison的这种方法。

你也可以登陆戈达德空间研究所的网站[http://www.giss.nasa.gov/tools/mars24/]下载Allison的同事Rob Schmunk制作的火星时钟,Mars24,上面还能显示勇气号(Spirit, MER-A),机遇号(Opportunity,MER-B), 凤凰号(Phoenix), 海盗号(Viking)及其它火星着陆任务的标示点,当好奇号着陆后,也会有它的标示点的。
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当你下载Mars24后,你会发现并没有时区显示,而是以每个着陆飞行器自己作为参照物的当地平均太阳时,就像是1884世界标准时间制定前每个城市都有自己的时间那样。但每个着陆飞行器都有自己实际上的(de facto)时区,例如,勇气号和机遇号就相隔12个小时。

在JPL,墙上的时钟会跟踪记录每个着陆飞行器的时间,每当发生什么时,飞行器当地时间和JPL当地时间都会被一同记录下来。在勇气号和机遇号任务时,一些团队成员甚至都有专门定制的火星手表:
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本文译自 popsci,由译者 TinTin 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 20+1

  1. 27XLong
    @6 years ago
    1089890

    这是上方舟之间的基础培训么~

    [13] XX [0] 回复 [0]
  2. qqbawh
    @6 years ago
    1089894

    前排什么的最讨厌了

  3. 1089898

    哎呀呀,这个牛。

  4. 1089904

    我明明是沙发!
    就因为那超载鸡!
    杨总,收好你的鸡吧!

    [36] XX [1] 回复 [0]
  5. 好色猴子
    @6 years ago
    1089914

    将来能给火星殖民地弄个全新的历法出来,那才是大事

  6. 吵死
    @6 years ago
    1089926

    核动力发电机。。。名字好吓人,说的应该是核电池吧?同位素衰变能。。。

  7. 特许我灌水
    @6 years ago
    1089936

    Allison用这种方法计算出了126个火星年的日历,因为他觉得这很有意思并且一劳永逸(这才是Geek的浪漫啊~)。

    这句好有爱

  8. 小贝儿
    @6 years ago
    1089944

    我听说过一种精密仪器叫铯原子钟

  9. 1089948

    哦,我学会了。。。然后呢?

  10. 1089962

    run mars , run!

  11. 墨菲斯托同学
    @6 years ago
    1090012

    只要根据oioi在煎蛋的更新时间就可以确定了呀

  12. 蝴颜乱羽
    @6 years ago
    1090030

    我好奇怪啊 我怎么是在煎蛋上看到了这个而不是在松鼠会

    [12] XX [3] 回复 [0]
  13. 1090070

    好长啊,看完的oo,否之xx

  14. 1090260

    吃力不讨好的geek文 哈哈

  15. GinnyPotter
    @6 years ago
    1090268

    看完了的点oo

  16. 1090306

    煎蛋的个众已经没了科普的心了

  17. solatrader
    @6 years ago
    1090308

    怪不得很多时候地球上已经是昨天的事情对火星人来讲还像今天一样新鲜呢。

  18. homelander
    @6 years ago
    1090588

    带个手表, 24小时制。

  19. neorgx
    @6 years ago
    1090900

    我不该来地球

  20. 佛佑美利坚
    @6 years ago
    1090918

    老衲看到一半就看不下去了

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