科学家:我们需要一个全新的“火星时区”,因为火星的时钟比地球上的快477微秒

据英媒12月3日报道,科学家表示,我们需要一个全新的时区——火星时区。这是因为火星上的时钟每天会比地球上的时钟快477微秒。

美国国家标准与技术研究院的物理学家指出,虽然这个数字听起来很小,但长期累积下来会产生巨大影响,火星每十年会比地球快1.7秒。

这个奇特现象是爱因斯坦广义相对论的必然结果,该理论表明时间在宇宙各处并非以相同速率流逝。

在引力强的区域时间流逝较慢,在引力弱的区域时间流逝较快。

火星引力仅为地球的五分之一,这意味着宇航员会比留在地球的朋友衰老得稍快一些。

尽管这个差异仅相当于眨眼所需时间的千分之一,却可能对火星殖民地的通信和导航系统造成严重干扰。合著者、美国国家标准与技术研究院物理学家比朱纳特·帕特拉博士表示:“就像当前全球定位系统这类全球导航系统一样,这些系统将依赖于精确的时钟。”

图片

科学家计算出火星上的时钟每天会比地球快477微秒,因此表示火星可能需要自己的时区。

图片

尽管科学家已知火星表面的引力强度,但要计算这对时间流逝的影响却非易事。

这是因为火星受到太阳系其他行星引力的强烈影响。

与沿圆形轨道绕太阳运行的地球和月球不同,火星与太阳及其邻近行星(包括气态巨行星木星和土星)的距离使其形成更接近椭圆形的轨道。

这意味着火星在一年中经历的引力强度会发生显著变化。

帕特拉博士指出:“三体问题极其复杂。而我们现在要处理的是四体:太阳、地球、月球和火星。”

“火星与太阳的距离及其偏心轨道使得时间变化更为显著。”

在单个火星年内,来自其他天体的引力会使火星时钟与地球时钟的差异达到每天226微秒。

相比之下,研究人员此前计算出月球时钟每天会比地球时钟稳定快约56微秒。

图片

在地球上,精密设备依赖于“协调世界时”的计量标准,该标准由全球各地的超精密原子钟确定(如图)。

这起初可能看起来不是什么大问题;毕竟,火星上的时钟需要超过344年才能比地球上的时钟快一分钟。

但正如研究人员所指出的,即使是计时上的微小变化,也会给敏感的通信和导航设备带来大问题。

例如,5G网络需要同步到十分之一微秒以内。

同样,卫星GPS系统的工作原理是测量来自多颗卫星的信号到达接收器所需的时间。

这意味着,如果我们希望地球和火星之间的通信和导航系统能够兼容,我们必须就时间标准达成一致。

尽管目前这不是问题,但在未来,当第一批火星殖民地开始形成时,它可能会成为一个更紧迫的问题。

帕特拉博士表示:“火星表面布满漫游车车辙可能还需要几十年时间,但现在就研究在其他行星和卫星上建立导航系统所涉及的问题是有益的。”

(原文标题:Mars needs its own time zone! Scientists reveal clocks will tick 477 microseconds quicker on the Red Planet than on Earth)