Mars24 Sunclock — Time on Mars
tekniske noter om Mars soltid som vedtaget af Mars24 Sunclock
af Michael Allison og Robert Schmunk
NASA Goddard Institute for Space Studies
(opdateret 2021-03-07)
disse noter giver en teknisk Brief om definitionerne af numeriske aflæsninger i Mars24.De citerede papirer og yderligere detaljer kan findes i denne sammenhæng, herunder tidsskriftartikler byAllison (1997), Allison og Mcvu (2000) og andre.En mindre teknisk redegørelse for soltid på Mars findes i 1998 hjemmeside artiklen”Telling Time On Mars”.Oplysninger om de specifikke kontroller og skærme i Mars24 findes i den medfølgende brugervejledning.
Mars Solar Days og 24-timers Clock Convention
efter den mangeårige praksis, der oprindeligt blev vedtaget i 1976 af Viking Landermissions,regnes den daglige variation af Mars soltid i form af et 24 Mars-timers ur, der repræsenterer en 24-delt opdeling af planetens soldag sammen med de traditionelleeksagesimale underinddelinger på 60 minutter og 60 sekunder. En Mars soldag har en gennemsnitsperiode på 24 timer 39 minutter 35.244 sekunder og kaldes sædvanligvis en”sol” for at skelne dette fra den omtrent 3% kortere soldag på jorden.Mars siderisk dag, målt i forhold til de faste stjerner, er 24h 37m 22.663 s, somsammenlignet med 23h 56m 04.0905 s for Jorden.
Mars Solsæsoner
det tilsyneladende sæsonmæssige fremskridt af solen på Mars måles almindeligvis i form afareocentrisk længdegrad Ls, som henvist til planetens vernalækvivalens (den stigende knude af den tilsyneladende sæsonbestemte bevægelse af solen på planetens sekvator). Som defineret, Ls = 0°, 90°, 180°, and270 kr. angiver Mars nordlige halvkugle forårsjævndøgn, sommersolhverv, efterårskvindeog vintersolhverv, henholdsvis.
Med hensyn til Ls, den sæsonvariable, planetcentreredesol declination d ligesarcsin,hvor skråheden er hældningen af planetens spinakse med respekttil planet af dets kredsløb. For en nøjagtig redegørelse for solbelysningen i forhold tilplanet for en lokalt flad overflade kan solafkastningen korrigeres for den lille forskel, der passer til det såkaldte planetografiske mål for breddegrad på en oblatesphere, som det er i Mars24 sunclock.
som et resultat af Mars orbital ekscentricitet, LS avancerer noget ujævnt med tiden, men kan effektivt evalueres som en trigonometrisk kraftserie for orbital ekscentricitet og orbital gennemsnitlig anomali målt med hensyn til perihelium. Den areocentriske længdegrad ved perihelion, Ls, p = 251 liter.000 + 0°.0064891 kr. (år-2000), angiver anear tilpasning af planetens nærmeste tilgang til Solen i sin bane med sin vintersolhverv sæson, som relateret til lejlighedsvis indtræden af globale støvstorme inden for denne sæson.
Mars Kredsløbsperioder
perioden for gentagelse af det planetcentrerede mål for gennemsnitlig Sollængde betegnes som det tropiske år. (Denne periode er knyttet til forskudsgraden for den”fiktive gennemsnitlige Sol”, som diskuteret nedenfor.) Mars tropiske år er 686.9725 dag eller 668.5921 sol. Til sammenligning er Mars siderisk år, målt med respekttil de faste stjerner, 668.5991 sol. Forskellen mellem disse værdier er resultatet afforudtræden af planetens spinakse.
det gennemsnitlige interval mellem gentagelsen af planetens perihelion passage, oranomalistisk år, er 668.6147 sol, og svarer til forskudshastigheden for planetens orbital middelanomali. Den gennemsnitlige Gentagelsesperiode for en bestemt solsæson varierer medls. De gennemsnitlige gentagelsesintervaller for forårsjævndøgn, sommersolhverv, efterårsjævndøgn og vintersolhverv på Mars er 668.5906 sol,668.5879 sol, 668.5940 sol og 668.5957 sol, henholdsvis, og gennemsnittet af disse er bare den tropiskeår.
gennemsnitlig og sand soltid
også som et resultat af en planets orbitale ekscentricitet såvel som dens skråhed er der sæsonvariabel uoverensstemmelse mellem det lige fremskridt med en kunstigt defineret Middelsolær tid og den sande soltid svarende til den faktiske planetcentrerede positionaf solen på dens himmel. Efter den konventionelle brug af jordbaseret tidtagning er MeanSolar Tid på Mars blevet defineret med henvisning til den såkaldte højre opstigning affiktiv middels Sol (FMS). Som defineret er FMS vinklen mellem planetens guvernaljævndøgn, målt langs planet for dens ækvator, og en kunstigt defineret”dynamisk middels Sol”, der skrider frem med en hastighed svarende til planetens tropiske solår(dvs.Mars FMS skrider frem med en hastighed på 360 liter/686,9725 dag eller 0,5240384 liter/dag).Dens numeriske værdi (til inden for et vilkårligt multiplum af 360 liter) er kun summen af den orbitale middelanomali, M og den areocentriske længdegrad ved perihelion, Ls,s. Fmsat Mars blev evalueret af Allison og Mcuven (2000) (herefter “AM2000”) som et middel til en nøjagtig beregning af den areocentriske længdegrad over 134 Mars-baner(for årene 1874-2127), justeret i sin vinkelplacering med (~0 kur.0046) solafvigelse. Denne evaluering blev vedtaget af Mars udforskning Roverproject for sin definition af Mars betyder soltid (jf. Roncoli et al., 2002).
forskellen mellem den sande soltid (TST) og den gennemsnitlige soltid(MST),ækvivalent i det tilsvarende vinkelmål til forskellen mellem højreascensions af FMS og den sande Sol, kaldes ligning af tid (EOT). For jorden varierer EOT mellem -14,2 min og +16,3 min. Mars, med densmere end fem gange større orbital ekscentricitet, har en EOT varierende mellem -51,1 minog +39,9 min. Det parametriske plot af EOT vs. solens deklination kaldessolar analemma. For Jorden tager dette form af afigure-8 mønster, som ofte er markeret på solur og glober (for sidstnævnte typisk i det tomme rum i Sydpacific). For Mars antager analemma formen af araindrop ellermis – shapen pære.
lokale og “Regionale” tider
definitionen af Mars prime meridian er blevet bedre raffineret, da observationer afplaneten har gjort det muligt at forbedre det. En lille cirkulær albedo-funktion observeret i 1830 ‘erne afastronomer, der forsøgte at måle planetens rotation, blev brugt i 1877 til at betegne Mars’ Prime meridian på 0 liter. Placeringen blev efterfølgende navngivet Sinus Meridiani (“Meridian Bay”).
efter observationer af Mars af Mariner 9, et halvt kilometer bredt krater inden for Sinus Meridianiblev brugt til at betegne længdegrad 0 liter (de Vaucoulers et al., 1973).Et krater inde i krateret blev senere betegnet airy-0, til minde om den britiske astronom George Biddel Airy, der byggede teleskopet på Greenville, hvis placering blev defineret som den primære meridian på jorden.
nyere bestræbelser på at begrænse usikkerheden i marslanderplaceringer bave foreslog en yderligere forfining af den primære meridian-definition til inden for 6 meter baseret på landerplaceringerne, og specifikt, at længdegrad 0-Larsen defineres som nøjagtigt 47.95137-Larsen øst for Viking Lander 1 (Kuchynka et al., 2014).
mars24-applikationen henviser til gennemsnitlig soltid ved Mars prime meridian som”luftig Middeltid” (AMT), analogt med jordens “grøn-Middeltid” (GMT),skønt sidstnævnte udtryk er blevet fortrængt af den mere nøjagtige koordinerede universelle tid(UTC) i internationale tidtagningstjenester.
for en given placering på Mars er den lokale sande soltid (LTST) og lokal gennemsnitlig soltid(LMST) bestemmes let ud fra TST og MST ved prime meridian ved at tilføje et antal meter timer svarende til placeringens østlig længde divideret med 15. Således ville en placering på 45 kr. have en LTST, der er nøjagtigt tre Mars-timer bag den sande soltid på 0 kr.
i midten af 1800 ‘ erne blev brugen af lokalt målt og defineret tid på jorden gradvist understøttet af brugen af tidsområder for at lette standardisering af jernbaneplaner og i mindre grad registrering af videnskabelige observationer. Denne proces kulminerede i 1884 i en international konference, der skabte det globale system af tidsområder og specificerede Greenvichs længde som den primære meridian. Hvert område er cirka 15 kilo bredt, det nøjagtigebredde og form underlagt politiske grænser og væsentlige geografiske træk. Inden for hver,områdeure henvises til den samme time.
Mars24 inkluderer muligheden for at vise den lokale tid på et valgt sted med hensyn tillignende konstruerede “Martian-tidssoner”. Vi har defineret disse områder til at være nøjagtigt15 liter bred og centreret om successive 15 liter multipla af længdegrad, ved 0 liter, 15 liter,30 liter osv. Bortset fra brugen af udtrykket “luftig Middeltid” har vi ikke forsøgt at navngive disse områder, som for eksempel “Olympus Standard Time”, men identificerer deres udlæsning med asuffiks, der angiver tidsforskydningen. Således for Olympus Mons, timesoneidentifier er “AMT-9”, eller ni Mars timer bag luftig gennemsnitlig tid.
Mars Sol Date (MSD)
talrige månedskalendere er blevet foreslået til Mars, i den videnskabelige litteratur,populær fiktion og andre steder. Ligeledes ordninger for at tælle Mars år fra en elleren anden epoke har dukket op i den videnskabelige litteratur, i varierende grad afgodkendelse. Mars24-applikationen anvender endnu ikke nogen af disse kalendere ellernumerationer.
Vi har dog inkluderet i Mars24 viser “Mars Sol Date” (MSD),som defineret af AM2000. Dette repræsenterer en sekventiel optælling af marssolar-dage, der er gået siden 1873 den 29.December kl.Denne epoke var forud for den store periheliske modstand fra Mars i 1877 og går forud for næsten alledetaljerede observationer af tidsmæssige ændringer på planeten. Det svarer til en MarsLs på 277 liter, omtrent den samme planetocentriske sollængde somat for jorden på samme dato. MSD 44796.0 er omtrent sammenfaldende med 2000 January6.0, ved en næsten sammenfald af prime meridian midnights på de to planeter og en gentagelse afmars Ls = 277 liter. Perioden 44796 sols repræsenterer også en nearcommensurability på 126 Julian år og 67 Mars tropiske revolutioner. I princippet, Msdkunne bruges som en sammenhængende sol-date-reference til en række Mars-missioner og observationer.
Mars24 nøjagtighed
Mars24 bruger kortserierepræsentationen af de syv største kortperiode planetaryperturbationer af Mars orbital længdegrad specificeret af AM2000, som tilpasset fra Simon et al.(1994). Detaljerede sammenligninger med en nøjagtig ephemeris tyder på, at den maksimale fejl iberegnet Ls ved den vedtagne algoritme er 0 liter.008 i løbet af kr. 100 yearsof J2000. Ifølge den implicitte afhængighed af den beregnede EOT på theLs kan den resulterende sande soltid estimeres til at være i fejl ved asmuch som 3 sek. fejlen i den aktuelt kodede konvertering mellem TT og UTC er i sig selv inerror i nogle perioder i post-1975 æra med så meget som 3 sek.
selvfølgelig kan beregningen af lokal (sand eller gennemsnitlig) soltid ikke være mere præcis end den langsgående placering af det lokale interessepunkt. Forudsagte soltider for agiven lander placering kan derfor være nødvendigt at blive revideret, da forbedret viden om deres placeringer bliver tilgængelig. Selvom relativt præcise koordinater for landere efter 2000 blev opnåethurtigt efter deres landing, fortsatte tvister om de nøjagtige placeringer af de to Vikingelandere i nogen tid og blev ikke afgjort, før landerne blev set årtier senere insurface fotografering taget af senere orbitere.
selvom tid på dagen kan beregnes ud fra viden om længdegrad, estimater af tidspunkterne for lokal solopgang og solnedgang samt tidspunkter for Jordopstigning og Jordopgang, kræver ogsåplanetografisk breddegrad. Alligevel kan resultaterne være i fejl på grund af lokal topografi ogatmosfærisk brydning. Sammenligning med kendte tider for et begrænset antal sol-og Jordstigninger og indstillede begivenheder på Mars lander-steder antyder, at fraværende topografiske og atmosfæriske effekter, fejlen ved beregning af disse tider er mindre end 30 sekunder.
Lander Mission Times
hvert Mars lander mission projekt har vedtaget en anden reference for sin sol timekeepingand mission ur. Mission datoer er almindeligt angivet som en optælling af sols siden den dato, hvor den særlige lander rørt ned på Mars overflade. Afhængig af missionskriterier er Solden, under hvilken landing fandt sted, forskelligt udpeget som enten Sol 0 eller Sol 1. Generelt taler, tidtagning begynder med Sol 0 Hvis missionen landede sent på dagen og ikke var i stand til at udføre “meningsfulde missionsoperationer” indtil næste sol.
et mere komplekst spørgsmål har været, hvordan man definerer epoken, da den oprindelige sol begyndte.Igen har dette varieret, idet det er baseret på enten det (planlagte) landingssted LTST eller LMST midt i højden umiddelbart før landingen eller på en bestemt forskydning fra den foregående midnat. Men nomatter hvordan denne indledende epoke for mission clock er blevet defineret, alle undtagen en af landerclocks har derefter “krydset” med den gennemsnitlige Mars-tid.
Bemærk: For de tidligere lander missioner — de to Viking Landers såvel som for MarsPathfinder — uoverensstemmelser mellem mission clock specifikationer og Mars24 forsøg tomatch mission data tidsplaner er resultatet af forbedret viden om Mars spin pole samt opdateringer til Mars kartografi, både stammer fra data indsamlet af disse missioner samt fra fotografering indsamlet af orbiter missioner såsom Viking Orbiters og Mars GlobalSurveyor.Viking Landers (VL1, VL2):Den “lokale landertid” for de to-gående Landmissioner begyndte hver med Sol 0, begyndende fra midnat LTST ved den respektive landerplacering umiddelbart før nedtrapning, men fremskridt med den gennemsnitlige soltid. De placeringer, der blev brugt til bestemmelse af LTST midnat, var tilsyneladende de landingskoordinater, der blev valgt i perioden mellem da Vikingebitterne nåede Mars, og da Landerne efterfølgende blev indsat, dvs. længdegraden, der blev brugt til VL1-tidsberegninger, var 312,5 liter E og forVL2 var 134,14 liter E. Imidlertid, Mars24 beregner missionstider for de to landere baseret påeksplicitte UTC-epoker for hver Vikingelanders Sol 0 der blev opnået fra lander meteorologydata tape dokumentation arkiveret med National Space Science Data Center.
Mars Pathfinder (MPF):Missionsplanlægningsdokumentation for theMars Pathfinderlander og dens Sojourner rover diskuterede ikke kun betydningen af LTST og LMST, men også en”hybrid soltid”, i det væsentlige en noget kompleks offsetversion af LMST, der ville have været periodisk justeret for at begrænse forskellen mellem LTST og offset LMST til mindre end5 min (Vaughan, 1995). Imidlertid synes tidsplaner for” Mars local solar time ” inkluderet i materialsåsom Pathfinder mission hjemmeside (f.eks. trajectory data hjemmeside) alle kun at have brugt et LTST-skema snarere end hybridsystemet. Mars24-visningen af MPF-missionstid bruger LTST-tidtagning og er beregnet til at matche disse udsendte tidsplaner.Mars-Efterforskningsrovere (MER-A, MER-B): den “hybride lokale soltid”, der blev vedtaget for de to biler udforskning Rover Projectrovers var baseret på en forskydning fra landingsstedet LMST som beskrevet af Roncoli et al. (2002), ogkaldet der “Mer kontinuerlig Tidsalgoritme”. Hensigten med disse forskydninger var, at atcirka midten af hver af Mer-A og-B nominelle missioner (dvs.den 45. sol efter landing), lander mission tid skulle tilpasse sig LTST til inden for 30 sekunder. For MER-ASpirit var forskellen mellem lander mission time og LMST mere end 41 minutter;mens forskellen for MER-B Opportunity var mere end 37 minutter. Som med Pathfinder betegner Sol 1 For hver MER lander den soldag,som landeren rørte ved. Selvom det er baseret på de planlagte landingslængder, beregnes urtiderne for begge rovere i Mars24 ved hjælp af eksplicitte UTC-epoker.Mars phoeniks (PHOENIKS):Mars Phoeniks-udsendelsen vendte tilbage til at bruge Sol 0 for at indikere den soldag, som landeren rørte ved.Missionsplanlæggere specificerede oprindeligt et mission ur baseret på LMST på en planlagt landingsite på 233,35 kr.imidlertid var der en sen beslutning om at flytte landingen omkring 0,9 kr. mod øst, samtidig med at man bevarede et mission ur baseret på den tidligere placering. Denne beslutning ville haveresulteret i en mission ur forskudt fra LMST med omkring to og et halvt minut, men som det viste sig,landede Føniks 5 km fra target, på 234.248 Karl E. slutresultatet var, at mission tid og lander site LMST afveg med omkring tre og et halvt minut.
Mars Science Laboratory (MSL):Mars Science Laboratory-projektet definerede ogsåsol 0 som den soldag, hvor roveren ville røre ned. Under planlægningen, mission controllersspecificeret en mission ur begynder ved midnat LMST til et landingssted på 137.42. Da roveren, Curiosity, landede lidt “lang” af de endelige målkoordinater, viste landingsstedet sig at være på 137.442 kr. Efter Føniks eksempel var der ingen omdefinering af MSL mission clock for at matche de faktiske landingskoordinater, og så resulterede en forskel på flere sekunder mellem LMST på landingsstedet og mission clock.
InSight (NSYT): Mars InSight-projektet definerede Sol 0 som densoldag, hvor landeren ville røre ned, hvilket skete Nov. 26, 2018. Under planlægningen blev et missionsur defineret som begyndende ved midnat LMST for et landingssted ved 135,97 liter E. Landing fandt faktisk sted ved 135,62 liter E, hvilket betyder, at missionsuret er omkring 85 sekunderforan landerens LMST.Mars 2020 Perseverance (M20):Mars 2020 Perseverance project specificeredsol 0 som den soldag, som roveren ville røre ned, som fandt sted Feb. 18, 2021. Under planlægning, mission controllere specificeret en mission ur, der begynder ved midnat LMST for en landingsite på 77.43 liter E.