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日期: 2025-12-08 | 来源: 大纪元 | 有0人参与评论 | 字体: 小 中 大人类一直希望能在火星居住。如果人类想长期待在火星上,首先要知道该星球上的正确时间,这是建立通讯网络的基础。针对这个看起来很复杂的问题,科学家已经找到了答案。
美国国家标准技术研究所(National Institute of Standards and Technology,NIST)在12月1日发布的新闻稿中指出,依据著名科学家爱因斯坦的《广义相对论》(General Theory of Relativity),宇宙各地的时间并不同步。时钟的运行速度会因为周围环境的引力强度而有差异。
该研究所物理学家帕特拉(Bijunath Patla)表示,了解火星上的时钟如何运作是未来太空任务的基石。随着美国国家航空航天局(NASA)规划火星探测任务,了解该行星上的时间将有助于让整个太阳系的导航和通讯同步。
火星的时间与地球有何差异?
火星上一天和一年的时间都比地球长。火星的自转周期比地球长40分钟,绕太阳公转一周需要687天,而地球只需365天。但科学家需要知道,与地球相比,火星上的每一秒钟究竟过得比较快还是比较慢。
如果将地球上的原子钟带到火星上,它还是以相同的方式在走,但不会与地球上的原子钟同步。因此,我们需要确定火星时间与地球时间的差异,这几乎就像计算不同时区的时间差异一样。
这比NIST的科学家预期的棘手许多。《广义相对论》表明,引力强度会影响时间的流逝。在引力较强的地方,时钟走得较慢;在引力较弱的地方,时钟走得较快。行星的公转速度也会影响时钟的运行速度。
这些科学家选择火星表面的一个点作为参考点,类似地球赤道的海平面。基于多年来火星探测任务收集的资料,帕特拉和他的同事、NIST物理学家阿什比(Neil Ashby)得以估算出火星表面的引力强度仅为地球的五分之一。
但他们需要考虑的不仅仅是火星的引力。太阳系中还有其它质量巨大的天体,它们之间也有引力会相互影响。光是太阳的质量就占太阳系总质量的99%以上。
此外,火星在太阳系中的位置——它与太阳和地球、月球、木星和土星等邻近天体的距离——使其轨道更加偏心,呈椭圆形。相较之下,地球和月球的轨道稳定。月球上的时间总是比地球上的时间快56微秒(百万分之一秒)。
在综合考虑了火星表面引力、火星偏心轨道、太阳、地球和月球对火星的影响等因素后,帕特拉和阿什比算出了火星上的时间。就平均而言,火星上的时钟每天比地球上的时钟快477微秒。
477微秒听起来或许微不足道,但对于通讯网络的开发而言,能否精确控制极其微小的时间差,这至关重要。例如,5G网络的精度需要达到十分之一微秒以内。
目前,地球与火星之间的通讯延迟在4到24分钟之间(有时甚至更长)。帕特拉解释说,这几乎就像电报出现之前的通信方式——人们将手写的信件送到一艘横渡海洋的船上,然后等待数周甚至数月才能收到另一艘船送来的回信。
在算出火星的时间与地球的差异之后,科学家得以建立行星间通讯的时间框架,为建构跨越广阔距离的同步网络铺平了道路。
帕特拉说:“很高兴第一次了解火星上的时间如何流逝。以前没人知道这一点。这增进了我们对理论本身的知识,包括时钟的运行规律和相对论。”
他说:“时间的流逝是相对论的基础——我们如何感知它,如何计算它,以及什么会影响它。这些概念看似简单,但计算起来却相当复杂。”
上述研究成果于12月1日发表在《天文期刊》(Astronomical Journal)上。
火星及其两颗卫星与太阳示意图。(Shutterstock)- 新闻来源于其它媒体,内容不代表本站立场!
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