V následujících několika desetiletích by měl růst lidské přítomnosti v sluneční soustavě nabrat na obrátkách. Mise jako je NASA program „Artemis“ by měly umožnit vznik stálých osídlení na Měsíci a za jeho hranicemi. Vytvoření standardizovaných hodin pro každou kosmickou oblast by mohlo astronautům pomoci orientovat se v těchto světech a koordinovat komunikaci se Zemí.
Ale existuje jeden problém: čas neplyne všude stejnou rychlostí. Teorie relativity Alberta Einsteina ukazuje, že čas na určitém místě závisí na síle gravitace. Hodiny v oblastech se silnou gravitací tikají pomaleji než v oblastech se slabší gravitací, což znamená, že lidé žijící na vrcholcích hor stárnou o zlomek sekundy rychleji než ti na mořské hladině. Čas se tedy zdá plynout rychleji ve velkých nadmořských výškách, kde je síla zemské gravitace slabší.
Kromě toho na čas na planetě má vliv také její rychlost oběhu kolem hvězdy: čím rychlejší je orbitální rychlost, tím rychleji čas plyne.
Rychlost času
Interakce rychlosti a gravitace způsobuje, že čas různých těles sluneční soustavy plyne v porovnání se zemským časem různou rychlostí. V roce 2024 bylo v rámci výzkumu zjištěno, že hodiny na Měsíci běží v průměru o 56 mikrosekund (miliontiny sekundy) rychleji než hodiny na Zemi. Na základě toho se výzkumníci – Neil Ashby a Bijunath Patla, oba fyzici z Národního institutu standardů a technologie USA – zaměřili na Mars.
Při analýze si nejprve vybrali referenční úroveň na Marsu – odpovídající mořské hladině na Zemi, nazývanou areoid. Poté využili fyzikální vzorce k výpočtu, jak gravitace a rychlost na areoidu ovlivňují čas na Marsu. I když je orbitální rychlost Marsu ve srovnání se Zemí nižší, což by znamenalo, že by měly hodiny na Marsu běžet pomaleji, povrchová gravitace planety je slabší – na areoidu je pětkrát menší než na úrovni moře na Zemi. To znamená, že hodiny běží mnohem rychleji.
Nastavení hodin na Marsu
Analýza ukázala, že hodiny na Marsu ve srovnání s hodinami na Zemi běží rychleji o průměrných 477 mikrosekund za jeden den na Zemi. Zajímavé je, že během marsovského roku se tento údaj každodenně mění o 226 mikrosekund (přičemž má polovina vzdálenosti od skutečné hodnoty). Tento kolísání je způsobeno elipsovitým tvarem orbitální dráhy Marsu a proměnlivou gravitací sousedních planet, když se k Marsu přiblíží a zase se vzdálí.
Kromě toho vědci zjistili, že hodiny se odchylují ještě o 40 mikrosekund během sedmi marsovských synodických period, což je doba, kdy se planeta znovu objevuje na stejné pozici na obloze.
„Tyto odchylky a změny v ‚tanci‘ planet Země a Marsu (v synodickém období) byly překvapivé,“ říká B. Patla. Podle něj bylo překvapením, že jejich rozsah byl větší, než očekával.
Impakt objevů
Tato zjištění, publikovaná 1. prosince v časopise „The Astronomical Journal“, pomohou vědcům synchronizovat čas napříč sluneční soustavou, což umožní v budoucnu vytvářet rychlé komunikační kanály v meziplanetární internetové síti. I když se zdají být velké kolísání výzvou, přiznává B. Patla, že studie poskytuje základ pro budoucí experimenty s obecnou teorií relativity a fundamentální fyzikou zkoumá charakteristiku časoprostoru.
Nicméně, výpočty stále vykazovaly nepřesnost přibližně 100 nanosekund (0,1 mikrosekundy) za den v delším časovém horizontu, protože byly ignorovány malé změny v pohybu planet. Ačkoliv je tato nepřesnost velmi malá, znamenala by, že by se hodiny na Marsu musely každých 100 dní přenastavit.
Ve studii se také nezohlednily faktory jako precesní pohyb orbit planet (postupné kolísání) a gravitační kvadropolární momenty Země a Marsu, které ukazují, jak je jejich hmotnost rozložena ve struktuře. Vědci varují, že všechny tyto omezení společně mohou ztížit dosažení přesnějších měření času, uvádí „Live Science“.
