Почему Луне нужен свой часовой пояс

Краткая история часовых поясов Земли

На Земле действуют 24 часовых пояса, которые делят планету на части примерно по 15°, что (также приблизительно) совпадает с тем, какой путь она проходит за час. Часовые пояса были разработаны в 1883 году, когда появился новый вид транспорта — поезда.

До 1883 года большинство городов и поселков жили по своему местному времени, и оно могло отличаться на несколько минут в разных населенных пунктах. Это не было проблемой, когда добираться из одного места в другое приходилось по несколько дней верхом на лошади. Но затем поезда сократили путь до нескольких часов.

Поскольку время не было стандартизировано, расписание на одних и тех же путях часто не удавалось согласовать, что приводило к столкновениям. В результате с 1883 года крупные железнодорожные компании начали работать по единой системе, состоящей из четырех часовых поясов.

Сейчас, 140 лет спустя, человечество осваивает космос и вынуждено разработать стандарт учета времени уже для других планет, которые вращаются иначе, чем Земля. Над официальным часовым поясом для Луны уже работают NASA, Европейское космическое агентство (ЕКА) и другие организации со всего мира.

Время в космосе

Сейчас большинство космических миссий используют либо часовой пояс своей страны, либо Mission Elapsed Time, то есть отсчитывают время с момента запуска корабля. Экипажи на Международной космической станции (МКС) работают по UTC — всемирному координированному времени, которое также называют средним временем по Гринвичу.

Такое время подходит для МКС, так как она вращается на высоте около 400 км над Землей. На Луне все гораздо сложнее: она не только находится очень далеко, но и время там идет по-другому.

Читайте по теме:

Это не научная фантастика: какие космические проекты поддерживает NASA

Согласно общей теории относительности, которая объясняет, как массивные объекты влияют на пространство-время, в сильном гравитационном поле время идет медленнее, а в слабом — быстрее. Поскольку Луна значительно меньше Земли, ее гравитация составляет менее 17% от земной, а время опережают земное на 56 мкс каждый (земной) день.

Такая разница кажется незначительной. Однако со временем микросекунды накапливаются — и могут повредить навигационные системы, с помощью которых астронавты и марсоходы будут перемещаться по Луне. NASA и ЕКА разрабатывают свои лунные версии системы GPS, используемой на Земле.

Лунная GPS, как и земная, будет полагаться на сверхточные измерения того, как долго сигнал идет от спутника до земли. Микросекунды будут иметь значение, иначе астронавт рискует заблудиться и остаться без кислорода.

Стандартный лунный часовой пояс также упростит координацию миссий из разных стран. Это важно, поскольку все больше национальных космических агентств и частных компаний проявляют интерес к Луне.

Лунный часовой пояс

Его разработкой сейчас занимаются космические агентства и метрологи — ученые, которые специализируются на измерениях, в том числе способах исчислять время.

Один из вариантов — установить одни или несколько «ведущих часов» либо на поверхности Луны, либо на ее орбите, и позволить ей жить по собственному, чуть более быстрому времени.

Однако это усложняет то, что лунное время идет немного по-разному в зависимости от высоты и даже широты. Поэтому «стандартным временем» в итоге могут стать три и более атомных часов, установленных в разных областях Луны.

Для этого потребуется, чтобы люди (или скорее компьютеры), находящиеся на Земле, отслеживали постоянно меняющуюся разницу во времени между Землей и Луной.

Фото в тексте: Elena11 / Shutterstock

Другой вариант — установить лунное время на UTC. Так время на Луне будет определяться по атомным часам на Земле и постоянно «корректироваться» в соответствии с UTC.

Но почему для всей Луны планируется установить лишь один часовой пояс? Дело в том, что она вращается очень медленно. На Земле день длится около 24 часов — поэтому мы имеем 24 часовых пояса. А вот на Луне сутки длиннее примерно в 30 раз. Лунный «день», то есть один полный оборот, отслеживается по ежемесячным «фазам», которые видны с Земли.

Жизнь на другой планете

Независимо от того, как будет определяться время на Луне, «день» астронавта не будет связан ни с вращением спутника, ни с реальными циклами света и темноты.

По словам Эрин Флинн-Эванс, директора Лаборатории противодействия усталости NASA, в отличие от Земли, на Луне светло большую часть времени, поскольку солнце не поднимается в небо, а просто кружит над горизонтом.

«Часовые пояса на Луне, вероятно, не имеют значения для физиологии человека», — утверждает Флинн-Эванс. С точки зрения циркадных ритмов нам нужно на регулярной основе придерживаться 24-часового графика, в котором свет и темнота постоянно сменяют друг друга. А если такого графика нет, то нужно его создать.

Например, члены экипажа Artemis III — лунной миссии NASA, запланированной на 2025 год — будут плотно завешивать окна и придерживаться жесткого 24-часового графика.

Астронавты на борту МКС сталкиваются с противоположной проблемой: станция вращается вокруг Земли со скоростью около 28 тыс. км/час, поэтому Солнце там восходит и заходит каждые 90 минут.

Время на Марсе

На Марсе будет легче определиться со временем — длительность суток там составляет 24 часа 39 минут.

Тем не менее это может стать проблемой для «жаворонков». У таких людей внутренние часы естественным образом стремятся к более короткому циклу, чем 24-часовой, и им будет трудно растянуть свои циркадные циклы. А вот «ночным совам», вероятно, будет проще приспособиться.

«Чтобы подготовиться к полетам на Марс, мы изучаем людей, которые находятся на Земле и вынуждены работать по марсианскому времени», — рассказывает Флинн-Эванс. К ним, по ее словам, относятся ученые и инженеры, которые участвуют в проектах по отправке роверов и спускаемых аппаратов на «красную планету».

Так, в 2008 году во время миссии по отправке аппарата «Феникс» на Марс Флинн-Эванс и ее команда предоставили 20 членам экипажа синие световые короба и попросили использовать их на рабочем месте. Глаза человека более чувствительны к синему свету по сравнению с красным, а марсианский дневной свет имеет ярко выраженный красноватый оттенок.

В результате, благодаря синему свету, примерно 19 из 20 участников успешно приспособились к более длинным марсианским дням. Это, вероятно, поможет и будущим исследователям Марса.

Как и Земля, Марс вращается достаточно быстро, и Солнце там перемещается примерно на 14,5° каждый час. Поэтому в отличие от Луны, где, вероятно, будет только один часовой пояс, на Марсе их количество может приблизиться к земному.

Источник.

Обложка сгенерирована нейросетью Midjourney