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在火星上怎样分辨时间?

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    發表於 2012-3-18 10:50:21 |只看該作者 |倒序瀏覽
    7dc89805jw1dqzoa7a402j.jpg

    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。

    7dc89805jw1dqznykuplaj.jpg

    地球的日行迹

    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),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:

    7dc89805jw1dqzoa7s318g.gif

    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。

    7dc89805jw1dqznx621i8j.jpg

    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:

    7dc89805jw1dqznv8rag3j.jpg

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    發表於 2012-3-18 22:20:58 |只看該作者
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    發表於 2012-10-12 17:34:17 |只看該作者
    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。


    2012-3-18 10:49 上傳下載附件 (41.97 KB)


    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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    發表於 2012-10-12 19:48:37 |只看該作者
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    發表於 2019-9-15 11:12:14 |只看該作者
    火星太遥远了!
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