Teorie relativity: Hodiny na Marsu běží každý den o 477 mikrosekund rychleji

Na Rudé planetě hodiny tikají téměř o 500 mikrosekund rychleji za den než na Zemi. Tento fenomén má také dopady na plány osídlení Marsu.

Podle výzkumu NIST (Národní institut standardů a technologie) odpovídají hodiny na Marsu v průměru rychlosti 477 mikrosekund za den oproti hodinám na Zemi, přičemž v závislosti na ročním období se tato odchylka může zvýšit až o 226 mikrosekund nebo naopak snížit. Tato zjištění tvoří důležitý základ pro dlouhodobý pobyt lidí na Rudé planetě. Jejich studie vychází z návrhu na koordinovaný čas pro Měsíc, který byl představen před rokem. Obojí je zásadní pro navigaci a komunikaci na jiných tělesech sluneční soustavy, jelikož tyto činnosti vyžadují mimořádně přesné měření času; podle Einsteinovy teorie relativity totiž hodiny neběží stejnoměrně všude kvůli různým intenzitám gravitace.

Přípravy na „internet sluneční soustavy“

Aby vyzkoumali rozdíl mezi atomovými hodinami na Marsu a těmi na Zemi, výzkumný tým nejprve vyhledal referenční bod na Rudé planetě, vysvětluje NIST. Přesná intenzita gravitace na tomto místě byla určena pomocí dat získaných z různých sond, které zkoumaly Mars. Dále bylo nutné vzít v úvahu také vliv sluneční gravitace a sousedních obřích planet, jako jsou Jupiter a Saturn, stejně jako Země a našeho Měsíce. K tomu se připojuje relativně excentrická dráha Marsu, jež znamená, že vlivy těchto těles se v průběhu roku liší.

Ačkoli se tento rozdíl nemusí zdát příliš velký, jeho znalost je klíčová pro vybudování meziplanetární komunikační sítě. NIST zdůrazňuje, že například 5G sítě musí být přesné na desetiny mikrosekundy. Až když bude známa přesná odchylka, bude možné vybudovat synchronizované sítě. Přestože to může trvat ještě dlouho, právě teď je čas na zjištění této odchylky. Tak byl vytvořen první krok k internetu pokrývajícímu sluneční soustavu. Současně se ukázalo, že výpočty jsou složitější, než se původně předpokládalo.

Hodiny na Marsu versus hodiny na Zemi

Pokud by na Marsu byla instalována atomová hodina, fungovala by pro obyvatele Marsu stejně jako na Zemi. Teprve synchonizace s atomovou hodinou na Zemi by odhalila tuto odchylku. To vyplývá z obecné i speciální teorie relativity Alberta Einsteina a má to základ v oslabeném gravitačním poli na Rudé planetě. Vzhledem k tomu, že americká vesmírná agentura NASA v současnosti plánuje umístit vesmírnou stanici na oběžné dráze kolem Měsíce a trvalou přítomnost lidí na tomto tělese, bylo již nějakou dobu pracováno na koordinovaném čase pro Měsíc. Práce výzkumné skupiny NIST nyní na tomto návrhu navazuje. Výsledky budou prezentovány v odborném článku v The Astronomical Journal.