Mars24 Sunclock — Time On Mars
Technical Notes on Mars Solar Time as Adopted by the Mars24 Sunclock
By Michael Allison and Robert Schpunk
NASA Goddard Institute for Space Studies
(päivitetty 2021-03-07)
nämä huomautukset esitä tekninen selonteko Mars24: n numeeristen lukemien määritelmistä.Mainitut asiakirjat ja tarkemmat tiedot löytyvät viittauksista, mukaan lukien Allison (1997), Allison and McEwen (2000) ja muut.Vähemmän tekninen selvitys aurinkoajasta Marsissa on vuoden 1998 verkkosivujen artikkelissa”Telling Time On Mars”.Mars24: n erityisohjaimista ja-näytöistä on tietoa liitännäiskäyttäjän oppaassa.
Marsin Aurinkopäivät ja 24 tunnin Kellosopimus
Marsin aurinkoajan vuorokautinen vaihtelu lasketaan alun perin vuonna 1976 Viking Landermissionsissa omaksutun pitkäaikaisen käytännön mukaisesti 24 Mars-tunnin kelloksi, joka edustaa 24-osaista jakoa planeetan aurinkopäivästä sekä perinteisiä 60 minuutin ja 60 sekunnin alajaotteluita. Marsin aurinkopäivän keskimääräinen kesto on 24 tuntia 39 minuuttia 35,244 sekuntia, ja sitä kutsutaan tavallisesti”soliksi”, jotta tämä voitaisiin erottaa noin 3% lyhyemmästä Aurinkopäivästä maapallolla.Marsin sidereaalinen päivä kiinteiden tähtien suhteen mitattuna on 24h 37m 22.663 s, kun taas maan osalta 23h 56m 04.0905 s.
Marsin auringon vuodenajat
auringon näennäistä kausiennakkoa Marsissa mitataan yleisesti areosentrisellä pituusasteella Ls, jolla tarkoitetaan planeetan vernalequinoxia (auringon näennäisen kausiennakkoliikkeen nousevaa solmua planeetan ekvaattorissa). Kuten määritelty, Ls = 0°, 90°, 180°, ja 270° viittaavat Marsin pohjoisen pallonpuoliskon kevätpäiväntasaukseen, kesäpäivänseisaukseen, syyspäivänseisaukseen ja talvipäivänseisaukseen.
LS: n suhteen kausittain vaihteleva, planeettakeskittynyt aurinkokennoinen deklinaatio d equalsarcsiini, jossa vinoakseli ε on planeetan spin-akselin inklinaatio suhteessa sen radan tasoon. Jotta auringon valaistus voidaan ottaa tarkasti huomioon paikallisesti tasaisen pinnan tasoon nähden, auringon deklinaatio voidaan korjata niin kutsutun planetografisen leveysasteen mukaisella pienellä erotuksella oblatepherellä, kuten Mars24-aurinkokellossa.
Marsin kiertoradan eksentrisyyden vuoksi Ls etenee jokseenkin epätasaisesti ajan kanssa, mutta sitä voidaan tehokkaasti arvioida trigonometrisinä potensseina radan eksentrisyydelle ja perihelin suhteen mitatulle orbitaalin keskiarvopoikkeamalle. Areosentrinen pituuspiiri perihelissä, Ls, p = 251°.000 + 0°.0064891×(yr – 2000), osoittaa, että planeetta on kiertoradallaan lähimpänä Aurinkoa talviseisauskaudella, mikä liittyy maailmanlaajuisten pölymyrskyjen satunnaiseen puhkeamiseen tämän kauden aikana.
Marsin Kiertoratajaksot
planeettakeskeisen auringon pituusasteen keskiarvon toistumisjaksoksi kutsutaan trooppista vuotta. (Tämä ajanjakso liittyy”kuvitteellisen Keskiauringon” etenemisnopeuteen, kuten jäljempänä käsitellään.) Marsin trooppinen vuosi on 686,9725 päivää tai 668,5921 sol. Vertailun vuoksi Marsin sidereaalinen vuosi kiinteisiin tähtiin suhteutettuna on 668,5991 sol. Näiden arvojen ero johtuu planeetan spin-akselin irtoamisesta.
planeetan perihelikulun toistumisen eli oranomalistisen vuoden keskiarvo on 668,6147 sol, ja se vastaa planeetan orbitaalisen keskimääräisen anomalian etenemisnopeutta. Tietyn aurinkokauden keskimääräinen toistojakso vaihtelee Ls: n mukaan. Marsissa kevätpäiväntasauksen, kesäpäivänseisauksen, syyspäiväntasauksen ja talvipäivänseisauksen keskimääräiset toistovälit ovat 668.5906 sol, 668.5879 sol,668.5940 sol ja 668.5957 sol, ja näiden keskiarvo on vain tropic Year.
keskimääräinen ja todellinen aurinkoaika
myös planeetan kiertoradan eksentrisyyden ja vinouden vuoksi keinotekoisesti määritellyn MeanSolar-ajan ja auringon todellista planeettakeskeistä sijaintia vastaavan todellisen aurinkoajan välillä on kausittain vaihteleva ero. Maanpäällisen ajanlaskun tavanomaisen käytön mukaisesti Marsin Keskiolutaika on määritelty viittaamalla kuvitteellisen Keskiauringon (FMS) niin sanottuun Rektaskensioon. Kuten määritelty, FMS on kulma planeetan vernal equinox, mitattu pitkin tasoa sen päiväntasaaja, ja keinotekoisesti määritelty”dynamical keskimääräinen aurinko” etenee nopeudella vastaa planeetan auringon trooppista vuotta(ts., Marsin FMS etenee nopeudella 360°/686,9725 päivää tai 0,5240384°/vrk).Sen numeerinen arvo (sisällä mielivaltainen kerrannainen 360°) on vain summa theorbital keskiarvo anomalia, M, ja areocentric pituutta perihelion,Ls,p. Fmsat Mars arvioitiin Allison and McEwen (2000) (jäljempänä ”AM2000”) kuin meanfit varten tarkka laskenta areocentric pituutta yli 134 Mars kiertoradalla(vuosien 1874-2127), oikaistu sen kulmikas sijoitus (~0°.0046) auringon poikkeavuus. Tämä arviointi hyväksyttiin Mars Exploration Rover-hankkeessa Marsin keskimääräisen aurinkoajan määrittelemiseksi (vrt. Roncoli ym., 2002).
todellisen aurinkoajan (TST) ja keskimääräisen aurinkoajan (MST) välistä eroa,joka vastaa vastaavassa kulmamittauksessa FMS: n ja todellisen auringon oikeakätisyyden eroa, kutsutaan ajan yhtälöksi(EOT). Maan kohdalla EOT vaihtelee välillä -14,2 min ja +16,3 min. Marsin kiertoradan eksentrisyys on yli viisi kertaa suurempi, ja sen EOT vaihtelee välillä -51,1 min ja +39,9 min. EOT vs. auringon deklinaatiota kutsutaan auringon analemmaksi. Maa, tämä on muodossa afigure-8 kuvio, joka on usein merkitty sundials ja globes (jälkimmäinen tyypillisesti tyhjässä tilassa SouthPacific). Marsille analemma ottaa araindrop ormis-shapen-päärynän muodon.
Paikalliset ja ”Vyöhykkeiset” ajat
Marsin alkumeridiaanin määritelmä on tarkentunut, kun havainnot planeetasta ovat mahdollistaneet sen parantamisen. Pieni pyöreä albedo ominaisuus havaittu 1830-luvulla astronomit yrittävät mitata planeetan pyörimistä käytettiin vuonna 1877 osoittamaan Marsin Crime meridiaani 0°. Paikkakunta sai myöhemmin nimen Sinus Meridiani (”Meridian Bay”).
Mariner 9: n Marsista tekemien havaintojen jälkeen Sinus Meridianiwasin sisällä on puolen kilometrin levyinen kraatteri, jota käytettiin osoittamaan pituuspiirin 0° pituutta (de Vaucoulers et al., 1973).Kraatterin sisällä oleva kraatteri nimettiin myöhemmin airy-0: ksi, muistoksi brittiläisestä tähtitieteilijästä George Biddel Airysta, joka rakensi teleskoopin Greenwichiin ja jonka sijainti määriteltiin maapallon päämeridiaaniksi.
uudemmat yritykset rajoittaa epävarmuutta Marsin laskeutumispaikoissa bave ehdotti, että 6 metrin pituuspiiriä tarkennettaisiin edelleen laskeutumispaikkojen perusteella ja että 0° pituuspiiriä määriteltäisiin täsmälleen 47,95137° itään Viking Lander 1: stä (Kuchynka et al., 2014).
mars24-sovellus viittaa keskimääräiseen aurinkoaikaan Marsin päämeridiaanilla nimellä”Airy Mean Time” (Amt), analogisesti maan ”Greenwich Mean Time” (GMT),vaikka jälkimmäinen termi on korvattu tarkemmalla koordinoidulla Yleisajalla(UTC) kansainvälisissä ajanottopalveluissa.
tietyssä paikassa Marsissa paikallinen todellinen aurinkoaika (LTST) ja paikallinen Keskimääräinen aurinkoaika(Lmst) voidaan helposti määrittää TST: stä ja MST: stä alkumeridiaanilla lisäämällä siihen kohteen itäistä pituutta vastaava määrä tunteja jaettuna 15: llä. Näin sijainnilla 45°Wwould on LTST, joka on tasan kolme Marsin tuntia jäljessä todellisesta aurinkoajasta 0°: ssa.
1800-luvun puolessavälissä paikallisesti mitatun ja määritellyn ajan käyttö maapallolla oli vähitellen perusteltua aikavyöhykkeiden käytön ansiosta, jotta rautatieaikataulujen standardointi ja vähäisemmässä määrin tieteellisten havaintojen kirjaaminen olisi helpompaa. Tämä prosessi huipentui vuonna 1884 kansainvälisessä konferenssissa, jossa luotiin maailmanlaajuinen aikavyöhykkeiden järjestelmä ja määriteltiin Greenwichin pituusaika päämeridiaaniksi. Jokainen alue on noin 15° leveä, exactwidth ja muoto alttiita poliittisia rajoja ja merkittäviä maantieteellisiä piirteitä. Kunkin alueen kelloissa viitataan samaan tuntiin.
Mars24 sisältää mahdollisuuden näyttää paikallinen aika valitussa paikassa samansuuruisina ”Marsin aikavyöhykkeinä”. Olemme määritelleet nämä vyöhykkeet tasan 15° leveiksi ja keskittyneet peräkkäisiin 15° kerrannaisiin pituuspiireissä, 0°, 15°, 30° jne. Sen lisäksi, että käytetään termiä ”Airy Mean Time”, Emme ole yrittäneet nametese vyöhykkeet, kuten esimerkiksi” Olympus Standard Time”, mutta eivät tunnista niiden read-out asuffix osoittaa aikavyöhyke offset. Näin ollen Olympus Monsin tapauksessa timezoneidentifier on ”AMT-9” eli yhdeksän Marsin tuntia ilmavaa keskiarvoa jäljessä.
Mars Sol Date (MSD)
Marsiin on ehdotettu lukuisia kuukausikalentereita muun muassa tieteellisessä kirjallisuudessa ja populaarikirjallisuudessa. Samoin tieteellisessä kirjallisuudessa on esiintynyt suunnitelmia Marsin vuosien laskemiseksi yhdestä tai toisesta aikakaudesta vaihtelevassa määrin. Mars24-sovellus ei vielä käytä mitään näistä kalentereista tai luvuista.
Mars24: n näyttöihin on kuitenkin sisällytetty AM2000: n määrittelemä ”Mars Sol Date” (MSD). Tämä tarkoittaa Marssolaaristen päivien peräkkäistä laskentaa vuodesta 1873 joulukuun 29.päivän jälkeen suunnilleen Greenwichin keskipäivällä (Juliaaninen päivämäärä 2405522.0).Tämä aikakausi oli ennen Marsin vuoden 1877 suurta perihelivastustusta, ja se edeltää lähes kaikkia ajallisia muutoksia koskevia havaintoja planeetalla. Se vastaa 277°: n Marslia, suunnilleen samaa planetosentristä auringon pituusastetta kuin maapallo samana päivänä. MSD 44796.0 on suunnilleen samansuuntainen kuin 2000 tammikuu 6. 0, lähes yhteensattuma alkumeridiaanin keskipäivät kahdella planeetalla ja toistuu ofMars LS = 277°. Ajanjakso 44796 sols edustaa myös 126 juliaanisen vuoden ja 67 Marsin trooppisen kierroksen likimain samaa luokkaa. Periaatteessa MSDC: tä voitaisiin käyttää johdonmukaisena sol-päivämääräviitteenä erilaisissa Mars-lennoissa ja-havainnoissa.
Mars24: n tarkkuus
Mars24: ssä käytetään am2000: n määrittelemän Marsin kiertoradan seitsemän suurimman lyhyen jakson planetaarisen kiertoaallon lyhytsarjaesitystä, joka on mukautettu Simon et al-standardista.(1994). Yksityiskohtaiset vertailut tarkan ephemeris viittaavat siihen, että suurin virhe lasketussa Ls hyväksytyn algoritmin on 0°.008 ±100 vuoden aikana J2000: sta. Lasketun EOT: n implisiittisen riippuvuuden mukaan tuloksena oleva tosi aurinkoaika voidaan arvioida virheelliseksi niinkin kuin 3 sek. nykyisin koodatun muunnoksen virhe TT: n ja UTC: n välillä on itse inerrori joinakin ajanjaksoina vuoden 1975 jälkeisenä aikana jopa 3 sek.
paikallisen (tosi tai keskiarvo) aurinkoajan laskeminen ei tietenkään voi olla yhtään tarkempaa kuin paikallisen kiinnostavan pisteen pituussuuntainen sijoittelu. Agiven-laskeutujien sijaintipaikalle ennustettuja aurinkoaikoja on ehkä tarpeen tarkistaa, koska niiden sijainnista saadaan parempaa tietoa. Vaikka vuoden 2000 jälkeisten maihinnousujen suhteellisen tarkat koordinaatit saatiin nopeasti maihinnousun jälkeen, kiista kahden Viikinkiläisaluksen tarkasta sijainnista jatkui jonkin aikaa, ja se ratkaistiin vasta, kun landerit huomattiin vuosikymmeniä myöhemmin, kun myöhemmät luotaajat olivat kuvanneet ne.
vaikka vuorokaudenajat voidaan laskea pituusasteen tuntemuksen perusteella, myös arviot paikallisesta auringonnoususta ja-laskusta sekä maan nousun ja laskeutumisen ajankohdista edellyttävät planetografista leveysastetta. Tulokset voivat kuitenkin olla virheellisiä paikallisen topografian ja ilmakehän taittumisen vuoksi. Vertailu tunnettujen aikojen rajallisen määrän aurinko-ja maa nousu ja asettaa tapahtumia Mars lander sivustoja viittaavat siihen, että ilman topografisia ja ilmakehän vaikutuksia, virhe laskettaessa näitä aikoja on alle 30 sekuntia.
Lander Mission Times
jokainen Mars lander mission project on ottanut käyttöön erilaisen referenssin aurinkoaikataululleen ja tehtäväkellolleen. Lennonaikoja pidetään yleisesti sols-laskuina siitä päivästä lähtien, jona kyseinen laskeutuja laskeutui Marsin pinnalle. Tehtäväkriteereistä riippuen maihinnousun solduring on nimetty vaihtelevasti joko Sol 0: ksi tai Sol 1: ksi. Yleisesti ottaen ajanotto alkaa Sol 0: sta, jos tehtävä laskeutui myöhään eikä kyennyt muodostamaan ”mielekkäitä operaatioita” ennen seuraavaa sol: ia.
monimutkaisempi kysymys on ollut, miten määritellä se aikakausi, jolloin alkuperäinen sol alkoi.Tämäkin on vaihdellut, koska se on perustunut joko (suunniteltuun) laskeutumispaikkaan LTST tai LMST keskiyöllä ennen laskeutumista tai johonkin määrättyyn poikkeamaan ennen keskiyötä tapahtuneesta laskusta. Mutta riippumatta siitä, miten tämä tehtävän kellon alkukausi on määritelty, kaikki paitsi yksi landerclockit ovat sitten ”tikanneet” Marsin ajan keskivauhdilla.
Huomautus: Aikaisempien laskeutumislentolentojen — kahden Viking Landerin sekä Marspathfinderin — ja Mars24: n attempt tomatch-lennon tietojen aikataulujen väliset erot johtuvat Mars-pyörintänavan paremmasta tuntemuksesta sekä päivityksistä Marsin kartografiaan, jotka perustuvat sekä näillä lennoilla kerättyihin tietoihin että Viking Orbiter-ja Mars GlobalSurveyor-avaruuslentolentolentojen keräämiin valokuviin.
Viking Landers (VL1, VL2:Kahden laskeutumisajan” paikallinen laskeutumisaika ” alkoi Sol 0: sta ja alkoi keskiyöstä laskeutumispaikalla juuri ennen laskeutumista, mutta eteni aurinkoajan keskiarvon mukaan. Keskiyön pituutta määritettäessä käytettiin ilmeisesti laskeutumiskoordinaatteja, jotka oli valittu Viking-kiertoratojen saavuttua Marsiin ja laskeutujien tultua myöhemmin käyttöön, TS. VL1-aikalaskennoissa käytetty pituusaste oli 312,5°E ja forVL2 oli 134,14°E. Mars24 laskee kuitenkin kahden laskeutujan lentoajat kunkin Viking-laskeutujan Sol 0: n ilmaisten UTC-aikakausien perusteella, jotka saatiin lander meteorologydata-nauhadokumentaatiosta, joka on arkistoitu National Space Science Data Centeriin.
Mars Pathfinder (MPF:Pathfinderlanderin ja sen Sojourner rover-aluksen tehtäväsuunnitteluasiakirjoissa käsiteltiin LTST: n ja lmst: n merkityksen lisäksi myös”hybridistä aurinkoaikaa”, joka on lähinnä lmst: n hieman monimutkainen offset-versio, jota olisi muunnettu ajanmukaisesti siten, että LTST: n ja lmst: n välinen ero olisi rajoitettu alle 5 minuuttiin (Vaughan, 1995). ”Marsin paikallisen aurinkoajan” aikataulut, jotka sisältyvät materiaaliin, kuten Pathfinder-Mission verkkosivustoon (esim.tretjectoral-datasivusto), näyttävät kuitenkin käyttäneen vain LTST-skeemaa hybridijärjestelmän sijaan. MPF: n lähetysajan Mars24-näyttö käyttää LTST-ajanottoa ja on tarkoitettu vastaamaan näitä lähetettyjä aikatauluja.
Mars Exploration Rovers (MER-a, MER-B): ”hybrid local solar time”, joka otettiin käyttöön twoMars Exploration Rover-projektoreille, perustui Roncoli et al: n kuvaamaan poikkeamaan laskeutumispaikasta LMST. (2002), andcalled there the ”Mer Continuous Time Algorithm”. Näiden siirtymien tarkoituksena oli, että kunkin mer-a-ja-B-nimellisen lennon puolivälissä (eli laskeutumisen jälkeen 45.päivänä solst) laskeutujan lentoajan olisi oltava 30 sekunnin kuluessa LTST: n mukainen. MER-Aspiritillä lander mission Timen ja LMST: n ero oli yli 41 minuuttia, kun taas MER-B Opportunitylla ero oli yli 37 minuuttia. Kuten Pathfinderin kohdalla, Sol 1 merkitsi jokaista MER-laskeutujaa kohti sitä aurinkopäivää, jona laskeutuja laskeutui. Vaikka molempien kulkijoiden kelloajat perustuvatkin suunniteltuun laskeutumispituusasteeseen, ne lasketaan mars24: ssä käyttäen selkeitä UTC-aikoja.
Mars Phoenix (PHX):Mars Foinixmissio palautui käyttämään Sol 0: ta osoittamaan laskeutujan laskeutumispäivän.Tehtäväsuunnittelijat määrittelivät alun perin LMST: hen perustuvan tehtäväkellon suunnitellulla maihinnousupaikalla 233,35°E. kuitenkin päätettiin myöhäisessä vaiheessa siirtää laskeutumista noin 0,9°itään, säilyttäen aikaisempaan sijaintiin perustuva tehtäväkello. Tämä päätös johtaisi siihen, että lmst: stä poikkeava lähetysaika olisi noin kaksi ja puoli minuuttia, mutta kuten kävi ilmi,Phoenix laskeutui 5 km: n päähän kohteesta, 234.248°E. lopputuloksena oli, että lähetysaika ja laskeutumispaikka LMST erosivat noin kolme ja puoli minuuttia.
Mars Science Laboratory (MSL:Mars Science Laboratory-projekti määritteli myös Sol 0: n aurinkopäiväksi, jona Mönkijä laskeutuisi. Suunnittelun aikana, Mission controllers specified mission clock alkaa keskiyöllä LMST varten laskeutumispaikka 137.42°E. laskeutumispaikkaa myöhemmin hieman muutettu ja kurssi korjaukset tehtiin, kun MSL oli In-Flight to Mars. Kun mönkijä Curiosity laskeutui hieman ”pitkä” lopullisista kohdekoordinaateista, laskeutumispaikaksi osoittautui 137.442°E. Phoenixin esimerkin mukaisesti MSL: n tehtäväkelloa ei ollut määritelty uudelleen vastaamaan todellisia laskeutumiskoordinaatteja, joten laskeutumispaikan LMST: n ja tehtäväkellon välillä oli useita sekunteja.
InSight (NSYT):Mars InSight-projekti määritteli Sol 0: n aurinkoiseksi päiväksi, jona laskeutuja laskeutuisi, mikä tapahtui marraskuussa. 26, 2018. Suunnittelun aikana tehtäväkelloksi määriteltiin se, että laskeutumispaikan lähtöaika oli keskiyöllä LMST 135,97°E. laskeutuminen tapahtui todellisuudessa 135,62°E, eli tehtäväkello on noin 85 sekunnin päässä laskeutujan LMST: stä.
Mars 2020 Perseverance (M20):Mars 2020 Perseverance project määritteli aurinkopäiväksi 0, jolloin Mönkijä laskeutuisi, mikä tapahtui helmikuussa. 18, 2021. Lennonjohtajat määrittelivät suunnitelman aikana laskeutumispaikalle kello 77.43°E.