Mars24 Sunclock — timp pe Marte
note tehnice pe Marte timp Solar adoptate de Mars24 Sunclock
de Michael Allison și Robert Schmunk
NASA Goddard Institutul pentru Studii Spațiale
(actualizat 2021-03-07)
aceste note oferă o cu privire la definițiile citirilor numerice din Mars24.Lucrările citate și detalii suplimentare pot fi găsite în referințe, inclusiv articole de jurnal deallison (1997), Allison și McEwen (2000) și altele.O relatare mai puțin tehnică a timpului solar pe Marte este furnizată în articolul de pe site-ul web din 1998″Telling Time on Mars”.Informații despre controalele și afișajele specifice din Mars24 sunt furnizate în ghidul de însoțire al utilizatorului.
zilele solare de pe Marte și Convenția ceasului de 24 de ore
În urma practicii de lungă durată adoptate inițial în 1976 de Landermissions Viking, variația zilnică a timpului solar de pe Marte este calculată în termeni de un ceas de 24 de ore pe Marte,reprezentând o diviziune de 24 de părți a zilei solare a planetei, împreună cu subdiviziunile tradiționale de 60 de minute și 60 de secunde. O zi solară de pe Marte are o perioadă medie de 24 de ore 39 minute 35.244 secunde și este denumită în mod obișnuit”sol” pentru a distinge acest lucru de ziua solară cu aproximativ 3% mai scurtă de pe Pământ.Ziua siderală a lui Marte, măsurată în raport cu stelele fixe, este de 24h 37m 22.663 s, comparativ cu 23h 56m 04.0905 s pentru Pământ.
anotimpurile solare de pe Marte
avansul aparent sezonier al Soarelui pe Marte este de obicei măsurat în termeni de longitudine areocentrică Ls, așa cum se face referire la vernalequinoxul planetei (nodul ascendent al mișcării aparente sezoniere a soarelui pe ecuatorul planetei). Așa cum este definit, Ls = 0°, 90°, 180°, și270 % indică echinocțiul de primăvară din emisfera nordică a planetei Marte, solstițiul de vară, echinocțiul de toamnă și, respectiv, solstițiul de iarnă.
în termeni de Ls, variabila sezonieră, declinația solară centrată pe planetă d egalsarcsin,unde obliquity-ul este înclinarea axei de spin a planetei în raport cu planul orbitei sale. Pentru o descriere exactă a iluminării solare în raport cuplanul unei suprafețe plane la nivel local, declinația solară poate fi corectată pentru diferența mică adecvată așa-numitei măsuri planetografice a latitudinii pe o zonă oblată, așa cum este în soarele Mars24.
ca urmare a excentricității orbitale a lui Marte, Ls avansează oarecum inegal cu timpul, dar poate fi evaluat eficient ca o serie de puteri trigonometrice pentru excentricitatea orbitală și anomalia medie orbitală măsurată în raport cu periheliul. Longitudinea areocentrică la periheliu, Ls, p = 251 inkt.000 + 0°.0064891(yr – 2000), indică o aliniere anară a celei mai apropiate abordări a planetei față de soare pe orbita sa cu sezonul său de iarnă, în legătură cu debutul ocazional al furtunilor globale de praf în avansul acestui sezon.
perioadele orbitei Marte
perioada de repetare a măsurii centrate pe planetă a longitudinii solare medii este denumită anul tropical. (Această perioadă este legată de rata de avans a”soarelui Mediu fictiv”, așa cum se discută mai jos.) Anul tropical Marte este 686.9725 zi sau 668.5921 sol. Pentru comparație, anul sideral Marte, măsurat cu respectla stelele fixe, este 668.5991 sol. Diferența dintre aceste valori rezultă dinprecesiunea axei de spin a planetei.
intervalul mediu dintre repetarea trecerii periheliului planetei, sauanomalist an, este 668.6147 sol și corespunde ratei de avans a anomaliei medii orbitale a planetei. Perioada medie de repetare pentru un anumit sezon solar variază culs. Intervalele medii de repetiție pentru echinocțiul de primăvară, solstițiul de vară, echinocțiul de toamnă și solstițiul de iarnă pe Marte sunt 668.5906 sol, 668.5879 sol, 668.5940 sol și, respectiv, 668.5957 sol, iar media acestora este doar tropicalăan.
timpul Solar mediu și adevărat
de asemenea, ca urmare a excentricității orbitale a unei planete, precum și a oblicității sale, există o discrepanță sezonieră variabilă între avansul uniform al unui timp solar mediu definit artificial și al timpului Solar adevărat corespunzător poziției actuale centrate pe planetă a soarelui pe cerul său. În urma utilizării convenționale a cronometrării terestre, Înseamnătimp solar pe Marte a fost definit cu referire la așa-numita ascensiune dreaptă a soarelui mediu fictiv (FMS). Așa cum este definit, FMS este unghiul dintre echinocțiul guvernamental al planetei, măsurat de-a lungul planului ecuatorului său, și un”soare mediu dinamic” definit artificial care avansează cu o rată corespunzătoare anului solar tropical al planetei(adică, FMS-ul Marte avansează cu o rată de 360 de metri cubi/686,9725 de zile sau 0,5240384 de metri cubi/zi).Valoarea sa numerică (într-un multiplu arbitrar de 360 de centimetrii) este doar suma anomaliei medii orbitale, M, și longitudinea areocentrică la periheliu,Ls,p. Marte FMSat a fost evaluat de Allison și McEwen (2000) (în continuare „Am2000”) ca o medie pentru un calcul precis al longitudinii areocentrice pe 134 de orbite ale lui Marte (pentru anii 1874-2127), ajustat în plasarea sa unghiulară de (~0 inkt.0046) aberație solară. Această evaluare a fost adoptată de Mars Exploration Roverproject pentru definirea timpului solar mediu pe Marte (cf. Roncoli și colab., 2002).
diferența dintre timpul solar adevărat (TST) și timpul Solar mediu (MST),echivalent în măsura unghiulară corespunzătoare diferenței dintre dimensiunile drepte ale FMS și soarele adevărat, este denumită ecuația timpului(EOT). Pentru Pământ, EOT variază între -14,2 min și +16,3 min. Marte, cu excentricitatea sa orbitală de peste cinci ori mai mare, are un EOT care variază între -51,1 minși +39,9 min. Se numește graficul parametric al EOT vs. declinația solarăanalema solară. Pentru Pământ, aceasta ia forma modelului afigure-8, care este adeseamarcat pe cadrane solare și globuri (pentru acestea din urmă, de obicei, în spațiul gol al Pacificului sudic). Pentru Marte, analemma își asumă forma de araindrop saumis-shapen pere.
ori locale și „zonale”
definiția meridianului principal de pe Marte a devenit mai rafinată pe măsură ce observațiile planetei au permis îmbunătățirea acesteia. O mică caracteristică circulară albedo observată în anii 1830 de către astronomii care încercau să măsoare rotația planetei a fost utilizată în 1877 pentru a desemna meridianul primar al lui Marte de 0 inkt. Locația a fost numită ulterior Sinus Meridiani („Golful Meridian”).
în urma observațiilor lui Marte de către Mariner 9, un crater cu o lățime de jumătate de kilometru în Sinus Meridianiua fost folosit pentru a desemna longitudinea 0 inkt (de Vaucoulers și colab., 1973).Un crater din crater a fost desemnat mai târziuairy-0, comemorând astronomul britanic George Biddel Airy, care a construit telescopul la Greenwich, a cărui locație a ajuns să fie definită meridianul principal de pe Pământ.
eforturile mai recente de a constrânge incertitudinea în locațiile Mars Lander bave au sugerat o rafinare suplimentară a definiției meridianului principal la 6 metri pe baza locațiilor landerului și, în mod specific, ca longitudinea 0 aktif să fie definităca fiind exact 47.95137 aktif la est de Viking Lander 1 (Kuchynka și colab., 2014).
aplicația Mars24 se referă la timpul solar mediu la meridianul principal al lui Marte ca”Airy Mean Time” (amt), în analogie cu „Greenwich Mean Time” (GMT) al Pământului,deși ultimul termen a fost înlocuit de timpul Universal mai precis(UTC) în serviciile internaționale de cronometrare.
pentru o anumită locație de pe Marte, timpul solar real local (LTST) și timpul Solar mediu Local(Lmst) sunt ușor de determinat din TST și MST la meridianul principal prin adăugarea unui număr de ore de Mar egal cu longitudinea estică a locației împărțită la 15. Astfel, o locație aflată la 45 de centimetrii www ar putea avea un LTST care este exact cu trei ore pe Marte în spatele timpului solar adevărat de la 0 centimetrii.
la mijlocul anilor 1800, utilizarea timpului măsurat și definit local pe Pământ a fost treptat susținută de utilizarea fusurilor orare pentru a facilita standardizarea programelor feroviare și, într-o măsură mai mică, înregistrarea observațiilor științifice. Acest proces a culminat în 1884în cadrul unei conferințe internaționale care a creat Sistemul global de fusuri orare și a specificat longitudinea Greenwich ca prim meridian. Fiecare zonă are o lățime de aproximativ 15 centimi, lățimea și forma exactă fiind supuse granițelor Politice și caracteristicilor geografice semnificative. În cadrul fiecăruia,ceasurile de zonă sunt referite la aceeași oră.
Mars24 include opțiunea de a afișa ora locală într-o locație selectată în termeni de „fusuri orare marțiene”construite similar. Am definit aceste zone ca având exact 15 centimetrii lățime și centrate pe multipli succesivi de longitudine de 15 centimetrii, la 0 centimetrii, 15 centimetrii, 30 centimetrii etc. În afară de utilizarea termenului „Airy Mean Time”, nu am încercat să identificăm aceste zone, ca de exemplu „Olympus Standard Time”, dar identificăm citirea lor cu asuffix indicând diferența de fus orar. Astfel, pentru cazul lui Olympus Mons, fusul oraridentificatorul este „AMT-9”, sau nouă ore pe Marte în spatele timpului mediu aerisit.
Mars SOL Date (MSD)
numeroase calendare lunare au fost propuse pentru Marte, în literatura științifică,ficțiune populară și în alte părți. De asemenea, în literatura științifică au apărut scheme de numărare a anilor Marte de la una sau de la o altă epocă, la diferite grade deaprobare. Aplicația Mars24 nu utilizează încă niciunul dintre aceste calendare saunumerări.
cu toate acestea, am inclus în afișajele Mars24 „Mars Sol Date” (MSD), așa cum este definit de AM2000. Aceasta reprezintă un număr secvențial de zile Marssolar scurs din 1873 29 Decembrie la aproximativ prânz Greenwich (Data Iuliană 2405522.0).Această epocă a fost anterioară Marii opoziții perihelice din 1877 a lui Marte și precede aproape toateobservații detaliate ale schimbărilor temporale de pe planetă. Aceasta corespunde unui Marsl de 277 inqut, aproximativ aceeași longitudine solară planetocentrică ca și pentru Pământ la aceeași dată. MSD 44796.0 este aproximativ coincident cu 2000 Ianuarie6.0, la o aproape coincidență a primelor meridiane midnights pe cele două planete și o repetare a lui Mrs ls = 277 inkt. Perioada 44796 sols reprezintă, de asemenea, o apropierecomensurabilitate de 126 de ani Iulieni și 67 de revoluții tropicale de pe Marte. În principiu, Msdar putea fi folosit ca referință coerentă sol-dată pentru o varietate de misiuni și observații pe Marte.
precizia Mars24
Mars24 folosește reprezentarea în serie scurtă a celor mai mari șapte perioade scurte planetareperturbații ale longitudinii orbitale a lui Marte specificate de AM2000, așa cum a fost adaptat de la Simon și colab.(1994). Comparații detaliate cu o ephemeridă precisă sugerează că eroarea maximă dincalculat Ls prin algoritmul adoptat este de 0 ecuator.008 peste 100 de ani de la J2000. Conform dependenței implicite a EOT calculat de theLs, timpul solar adevărat rezultat poate fi estimat a fi în eroare cu aproximativ 3 sec. eroarea în conversia codificată în prezent între TT și UTC este ea însăși inerror pentru unele perioade din epoca post-1975 cu până la 3 sec.
desigur, calculul timpului solar local (adevărat sau mediu) nu poate fi mai precis decât plasarea longitudinală a punctului de interes local. Prin urmare, este posibil să fie necesară revizuirea timpilor solari preziși pentru locația landerului agiven, deoarece cunoașterea îmbunătățită a locațiilor lor devine disponibilă. Deși au fost obținute coordonate relativ precise ale landerilor post-2000rapid după aterizarea lor, disputele cu privire la locațiile precise ale celor doi Landeri Vikingi au continuat de ceva timp și nu au fost soluționate până când landerii nu au fost observați zeci de ani mai târziu fotografie de suprafață făcută de orbitori ulteriori.
deși timpul zilei poate fi calculat din cunoașterea longitudinii, estimările timpilor răsăritului și apusului local, precum și a timpilor de răsărit și de pământ, necesită, de asemenea, latitudinea planetografică. Chiar și așa, rezultatele pot fi eronate din cauza topografiei locale și a refracției atmosferice. Comparația cu timpii cunoscuți pentru un număr limitat de creșteri solare și terestre și evenimente stabilite la siturile de aterizare de pe Marte sugerează că, în absența efectelor topografice și atmosferice, eroarea în calcularea acestor timpi este mai mică de 30 de secunde.
Lander Mission Times
fiecare proiect de misiune Mars lander a adoptat o referință diferită pentru ceasul său de misiune solar timekeepingand. Datele misiunii sunt date în mod obișnuit ca număr de soli de la data la care landerul special a atins suprafața marțiană. În funcție de criteriile misiunii, soldat în care a avut loc aterizarea a fost desemnat în mod diferit ca Sol 0 sau Sol 1. În general vorbind, cronometrarea începe cu Sol 0 dacă misiunea a aterizat târziu în timpul zilei și nu a putut efectua „operațiuni de misiune semnificative” până la următorul sol.o întrebare mai complexă a fost cum să definim Epoca în care a început sol-ul inițial.Din nou, acest lucru a variat, bazându-se fie pe locul de aterizare (planificat) LTST sau LMST la mijlocul nopții imediat înainte de aterizare, fie pe unele compensații specificate față de miezul nopții anterioare. Dar nomat modul în care a fost definită această epocă inițială pentru ceasul misiunii, toate, cu excepția unuia dintre landerclocks, au „bifat” la rata timpului mediu pe Marte.
notă: Pentru misiunile anterioare de aterizare — cele două Landere Viking, precum și pentru MarsPathfinder — discrepanțele dintre specificațiile ceasului misiunii și orarul datelor misiunii de încercare a lui Mars24 sunt rezultatul unei cunoașteri îmbunătățite a polului de spin Marte, precum și a actualizărilor cartografiei marțiene, atât din datele colectate de aceste misiuni, cât și din fotografiile colectate de misiunile orbitatorilor, cum ar fi Viking Orbiters și Mars GlobalSurveyor.
Viking Landers (VL1, VL2) :”Ora locală a landerului” pentru cele două misiuni de aterizare a început fiecare cu Sol 0, începând de la miezul nopții LTST la landerlocation-ul respectiv imediat înainte de touchdown, dar avansând cu rata timpului solar mediu. Locațiile utilizate pentru determinarea midnight-ului LTST au fost aparent coordonatele de aterizare selectate în perioada cuprinsă între momentul în care Orbitatorii Vikingi au ajuns pe Marte și momentul în care au fost dislocate ulterior, adică longitudinea utilizată pentru calculele de timp VL1 a fost de 312,5 e și pentru VL2 a fost de 134,14 e. Cu toate acestea, Mars24 calculează timpii de misiune pentru cei doi landeri pe baza epocilor UTC implicite pentru fiecare Sol 0 Al landerului Viking care au fost obținute din documentația benzii de Meteorologie a landerului arhivată cu Centrul Național de date pentru știința spațială.
Mars Pathfinder (MPF):Documentația de planificare a misiunii pentru mars Pathfinderlander și roverul său Sojourner au discutat nu numai semnificația LTST și LMST, ci și un”timp solar hibrid”, în esență o versiune offset oarecum complexă a LMST care ar fi fost ajustată periodic pentru a constrânge diferența dintre LTST și lmst offset la mai puțin de 5 minute (Vaughan, 1995). Cu toate acestea, calendarele pentru „ora solară locală Marte” incluse în materiale, cum ar fi site-ul misiunii Pathfinder (de exemplu, pagina web a datelor trapezei), toate par să fi folosit doar o schemă LTST, mai degrabă decât sistemul hybridsystem. Afișarea Mars24 a timpului misiunii MPF folosește cronometrarea LTST și este destinată să se potriveascăaceste orare postate.
Mars Exploration Rovers (MER-a, MER-B): „ora solară locală hibridă” adoptată pentru proiectoarele Twomars Exploration Rover s-a bazat pe o compensare față de locul de aterizare LMST așa cum este descris de Roncoli și colab. (2002) șinumit acolo „algoritmul de timp continuu MER”. Intenția acestor compensări a fost aceea că laaproximativ mijlocul fiecărei misiuni nominale MER-a și-B (adică la A 45-a soldupă aterizare), timpul misiunii lander ar trebui să se alinieze cu LTST în termen de 30 de secunde. Pentru Mer-ASpirit, diferența dintre timpul misiunii lander și LMST a fost mai mare de 41 de minute;în timp ce pentru oportunitatea MER-B diferența a fost mai mare de 37 de minute. Ca și în cazul Pathfinder,Sol 1 pentru fiecare lander MER a indicat ziua solară în care landerul a atins. Deși se bazează pe longitudinile de aterizare planificate, timpii de ceas pentru ambii Roveri sunt calculați în Mars24folosind epoci UTC explicite.
Mars Phoenix (PHX):misiunea Mars Phoenix a revenit la utilizarea Sol 0 pentru a indica ziua solară în care landerul a atins.Planificatorii misiunii au specificat inițial un ceas de misiune bazat pe LMST la un loc de aterizare planificat la 233.35 E. Cu toate acestea, a existat o decizie tardivă de a schimba aterizarea cu aproximativ 0,9 centimetrii spre est, păstrând în același timp un ceas de misiune bazat pe locația anterioară. Această decizie ar fi dus la un ceas de misiune compensat de LMST cu aproximativ două minute și jumătate, dar,după cum s-a dovedit, Phoenix a aterizat la 5 km de țintă, la 234.248 E. rezultatul final a fost că timpul misiunii și locul de aterizare LMST diferă cu aproximativ trei minute și jumătate.
Mars Science Laboratory (MSL):Proiectul Mars Science Laboratory a definit, de asemeneasol 0 ca ziua solară în care roverul va atinge. În timpul planificării, controlorii misiunii au specificat un ceas de misiune care începe la miezul nopții LMST pentru un loc de aterizare la 137.42 XTX E. situl de aterizare a fost ulterior ușor modificat și s-au făcut corecții ale cursului în timp ce MSL se afla în zbor pe Marte. Pe măsură ce roverul, Curiosity, a aterizat ușor „lung” din coordonatele țintă finale,locul de aterizare s-a dovedit a fi la 137.442 E. Urmând exemplul Phoenix, nu a existat nicio redefinire a ceasului misiunii MSL pentru a se potrivi cu coordonatele reale de aterizare și, prin urmare, a rezultat o diferență de câteva secunde între LMST la locul de aterizare și ceasul misiunii.
InSight (NSYT):proiectul Mars InSight a definit Sol 0 ca fiind ziua solară în care landerul va ateriza, care a avut loc în noiembrie. 26, 2018. În timpul planificării,un ceas de misiune a fost definit ca începând de la miezul nopții LMST pentru un loc de aterizare la 135,97 E. aterizarea a avut loc de fapt la 135,62 e, ceea ce înseamnă că ceasul misiunii este de aproximativ 85 de secundeînainte de lmst-ul landerului.
Mars 2020 Perseverance (M20):proiectul Marte 2020 Perseverance a specificatsol 0 ca zi solară în care roverul va atinge, care a avut loc în februarie. 18, 2021. În timpul planificării, controlorii de misiune au specificat un ceas de misiune care începe la miezul nopții LMST pentru un sit de aterizare la 77.43, E.