Mars24 Sunclock Tempo su Marte
Note Tecniche su Marte Ora Solare Adottata dalla Mars24 Sunclock
Da Michael Allison e Robert Schmunk
NASA Goddard Institute for Space Studies
(Aggiornato 2021-03-07)
Queste note forniscono una breve tecniche sulle definizioni delle numerico read-out in Mars24.I documenti citati e ulteriori dettagli possono essere trovati in thereferences, tra cui articoli di riviste byAllison (1997), Allison e McEwen (2000), e altri.Un resoconto meno tecnico del tempo solare su Marte è fornito nell’articolo del sito web del 1998″Telling Time on Mars”.Le informazioni sui controlli e sui display specifici di Mars24 sono fornite nella Guida dell’utente accompagnatore.
Mars Solar Days and 24-hr Clock Convention
Seguendo la pratica di lunga data originariamente adottata nel 1976 dalle Landermissions vichinghe, la variazione giornaliera dell’ora solare di Marte è calcolata in termini di un orologio di 24 ore di Marte,che rappresenta una divisione in 24 parti del giorno solare del pianeta, insieme alle tradizionali suddivisioni esagesimali di 60 minuti e 60 secondi. Un giorno solare di Marte ha un periodo medio di 24 ore 39 minuti 35.244 secondi, ed è abitualmente indicato come un” sol ” per distinguere questo dal giorno solare più breve di circa il 3% sulla Terra.Il giorno siderale di Marte, misurato rispetto alle stelle fisse, è 24h 37m 22.663 s, rispetto a 23h 56m 04.0905 s per la Terra.
Mars Solar Seasons
L’apparente anticipo stagionale del Sole su Marte è comunemente misurato in termini di longitudine areocentrica Ls, come riferito all’equinozio di primavera del pianeta (il nodo ascendente del moto stagionale apparente del Sole sull’equatore del pianeta). Come definito, Ls = 0°, 90°, 180°, and270 ° indicano l’equinozio di primavera dell’emisfero settentrionale di Marte, il solstizio d’estate, l’equinozio d’autunno e il solstizio d’inverno, rispettivamente.
In termini di Ls, la declinazione solare d, centrata dal pianeta,variabile stagionalmente, eguaglia l’arcsina, dove l’obliquità ε è l’inclinazione dell’asse di spin del pianeta rispetto al piano della sua orbita. Per un resoconto accurato dell’illuminazione solare relativa al piano di una superficie localmente piana, la declinazione solare può essere corretta per la piccola differenza appropriata alla cosiddetta misura planetografica della latitudine su una oblatosfera, come è nel sunclock di Mars24.
Come risultato dell’eccentricità orbitale di Marte, Ls avanza in modo un po ‘ irregolare nel tempo, ma può essere valutata in modo efficiente come una serie di potenze trigonometriche per l’eccentricità orbitale e l’anomalia media orbitale misurata rispetto al perielio. La longitudine areocentrica al perielio, Ls, p = 251°.000 + 0°.0064891×(yr – 2000), indica l’allineamento anear dell’approccio più vicino del pianeta al Sole nella sua orbita con la sua stagione del solstizio d’inverno, in relazione all’occasionale insorgenza di tempeste di polvere globali all’interno dell’anticipo di questa stagione.
Periodi di orbita di Marte
Il periodo per la ripetizione della misura centrata sul pianeta della longitudine solare media è riferito all’anno tropicale. (Questo periodo è legato al tasso di avanzamento del”Sole medio fittizio”, come discusso di seguito.) L’anno tropicale di Marte è 686.9725 giorno o 668.5921 sol. Per confronto, l’anno siderale di Marte, misurato rispetto alle stelle fisse, è 668,5991 sol. La differenza tra questi valori deriva dalprecessione dell’asse di spin del pianeta.
L’intervallo medio tra la ripetizione del passaggio del perielio del pianeta, o l’anno omalistico, è 668,6147 sol e corrisponde al tasso di avanzamento dell’anomalia media orbitale del pianeta. Il periodo di ripetizione medio per una particolare stagione solare varia conla Ls. Gli intervalli di ripetizione medi per l’equinozio di primavera, il solstizio d’estate, l’equinozio d’autunno e il solstizio d’inverno su Marte sono 668.5906 sol,668.5879 sol, 668.5940 sol e 668.5957 sol, rispettivamente, e la media di questi è solo l’anno tropicale.
Tempo solare medio e Vero
Anche come risultato dell’eccentricità orbitale di un pianeta, così come della sua obliquità, c’è una discrepanza variabile stagionalmente tra l’anticipo pari di un Tempo solare medio artificialmente definito e del Tempo Solare Vero corrispondente alla posizione effettiva centrata sul pianeta del Sole nel suo cielo. Seguendo l’uso convenzionale del cronometraggio terrestre, il Tempo solare medio su Marte è stato definito in riferimento alla cosiddetta Ascensione retta del Sole medio fittizio (FMS). Come definito, l’FMS è l’angolo tra l’equinozio solare del pianeta, misurato lungo il piano del suo equatore, e un”Sole dinamico medio” artificialmente definito che avanza ad una velocità corrispondente all’anno solare tropicale del pianeta(cioè, l’FMS di Marte avanza ad una velocità di 360°/686,9725 giorni o 0,5240384°/giorno).Il suo valore numerico (entro arbitraria di un multiplo di 360°) è solo la somma di theorbital media anomalia, M, e il areocentric longitudine perielio,Ls,p. Il FMSat Marte è stata valutata da Allison e McEwen (2000) (di seguito “AM2000”) come un meanfit per un calcolo preciso del areocentric longitudine oltre 134 orbite di Marte(per gli anni 1874-2127), regolato nella sua angolare di collocamento dal (~0°.0046) aberrazione solare. Questa valutazione è stata adottata dal Mars Exploration Roverproject per la sua definizione di Tempo solare medio di Marte (cfr. Roncoli et al., 2002).
La differenza tra il Tempo solare Vero (TST) e il Tempo solare Medio (MST),equivalente nella misura angolare corrispondente alla differenza tra il destroascensioni del FMS e del Sole vero, è indicata come Equazione del Tempo(EOT). Per la Terra, l’EOT varia tra -14,2 min e + 16,3 min. Marte, con la sua eccentricità orbitale più di cinque volte più grande, ha un EOT variabile tra -51,1 min e +39,9 min. Viene chiamata la trama parametrica dell’EOT rispetto alla declinazione solarel’analemma solare. Per la Terra, questo assume la forma di un modello afigure-8, che è spesso marcato su meridiane e globi (per questi ultimi tipicamente nello spazio vuoto del Sudpacifico). Per Marte, l’analemma assume la forma di araindrop omis-shapen pera.
Tempi locali e “Zonali”
La definizione del meridiano primo di Marte è diventata più raffinata in quanto le osservazioni del pianeta hanno permesso il suo miglioramento. Una piccola caratteristica di albedo circolare osservata nel 1830 dagli astronomi che tentavano di misurare la rotazione del pianeta fu usata nel 1877 per designare il meridiano primario di Marte di 0°. La posizione è stata successivamente denominata Sinus Meridiani (“Meridian Bay”).
In seguito alle osservazioni di Marte da parte del Mariner 9, un cratere largo mezzo chilometro all’interno del Meridiano Sinusale è stato usato per designare la longitudine 0° (de Vaucoulers et al., 1973).Un cratere all’interno del cratere è stato successivamente denominato Airy-0,commemorando astronomo britannico George Biddel Airy, che ha costruito il telescopio a Greenwich whoselocation è venuto per essere definito il primo meridiano sulla Terra.
Gli sforzi più recenti per limitare l’incertezza inMars lander posizioni bave suggerito un ulteriore perfezionamento della definizione di meridiano primo towithin 6 metri in base alle posizioni lander, e in particolare che la longitudine 0° essere definedas esattamente essendo 47.95137° est di Viking Lander 1 (Kuchynka et al., 2014).
L’applicazione Mars24 si riferisce al tempo solare medio al meridiano primo di Marte come”Airy Mean Time” (AMT), in analogia al “Greenwich Mean Time” (GMT) della Terra,anche se quest’ultimo termine è stato soppiantato dal Tempo universale più accurateCoordinated(UTC) nei servizi internazionali di cronometraggio.
Per una data posizione su Marte, l’Ora solare reale locale (LTST) e l’Ora solare media locale(LMST) sono facilmente determinati dal TST e dal MST al meridiano primo aggiungendo un numero di ore di miglia pari alla longitudine est della posizione divisa per 15. Quindi, una posizione a 45 ° Wwdovrebbe avere un LTST che è esattamente tre ore di Marte dietro la vera ora solare a 0°.
A metà del 1800 l’uso del tempo localmente misurato e definito sulla Terra fu gradualmente integrato dall’uso dei fusi orari al fine di facilitare la standardizzazione degli orari ferroviari e, in misura minore, la registrazione delle osservazioni scientifiche. Questo processo culminò nel 1884 in una conferenza internazionale che creò il sistema globale dei fusi orari e specificò la lunghezza di Greenwich come primo meridiano. Ogni zona ha una larghezza di circa 15°, la larghezza e la forma sono soggette a confini politici e caratteristiche geografiche significative. All’interno di ciascuno,gli orologi di zona fanno riferimento alla stessa ora.
Mars24 include l’opzione per visualizzare l’ora locale in una posizione selezionata in termini di “fusi orari marziani”costruiti in modo simile. Abbiamo definito queste zone per essere esattamente 15° di larghezza e centrate su multipli successivi di 15 ° di longitudine, a 0°, 15°, 30°, ecc. A parte l’uso del termine “Airy Mean Time”, non abbiamo tentato di denominare queste zone, come ad esempio “Olympus Standard Time”, ma identifichiamo la loro lettura con asuffix che indica l’offset del fuso orario. Quindi, per il caso di Olympus Mons, il timezoneidentifier è “AMT-9”, o nove ore di Marte dietro Airy Mean Time.
Mars Sol Date (MSD)
Numerosi calendari mese-anno sono stati proposti per Marte, nella letteratura scientifica,nella narrativa popolare e altrove. Allo stesso modo, gli schemi per contare gli anni di Marte da uno o da un’altra epoca sono apparsi nella letteratura scientifica, a vari gradi di approvazione. L’applicazione Mars24 non utilizza ancora nessuno di questi calendari o numerazioni.
Abbiamo, tuttavia,incluso nei display Mars24 il “Mars Sol Date” (MSD), come definito da AM2000. Questo rappresenta un conteggio sequenziale dei giorni Marssolari trascorsi dal 1873 dicembre 29 a circa mezzogiorno di Greenwich (data Julian 2405522.0).Questa epoca era precedente alla grande opposizione perielica del 1877 di Marte e precede quasi tutte le osservazioni dettagliate dei cambiamenti temporali sul pianeta. Corrisponde a un MarsLs di 277°, approssimativamente la stessa longitudine solare planetocentrica che per la Terra alla stessa data. MSD 44796.0 è approssimativamente coincidente con 2000 January6.0, ad una quasi coincidenza di midnights primi meridiani sui due pianeti e una ripetizione ofMars Ls = 277°. Il periodo 44796 sols rappresenta anche una quasi certezza di 126 anni giuliani e 67 rivoluzioni tropicali di Marte. In linea di principio, l’MSDPOTREBBE essere utilizzato come riferimento coerente per una serie di missioni e osservazioni su Marte.
Precisione Mars24
Mars24 utilizza la rappresentazione in serie corta delle sette più grandi perturbazioni planetarie a breve periodo della longitudine orbitale di Marte specificata da AM2000, adattata da Simon et al.(1994). Confronti dettagliati con un’effemeride accurata suggeriscono che l’errore massimo nel Ls calcolato dall’algoritmo adottato è 0°.008 oltre ±100 anni di J2000. Secondo l’implicita dipendenza calcolato, EOT su theLs, risultante Vero Ora Solare può essere stimato in errore da asmuch 3 sec. L’errore nel attualmente codificato conversione tra TT e l’UTC è di per sé inerror per alcuni periodi nel post-1975 era di ben 3 sec.
naturalmente, il calcolo del locale (vero o media) ora solare non può essere più accuratethan longitudinale posizionamento del punto di interesse. I tempi solari previsti per la localizzazione dei lander di agiven potrebbero pertanto dover essere rivisti man mano che si rende disponibile una migliore conoscenza delle loro posizioni. Sebbene le coordinate relativamente precise delle lander post-2000 siano state ottenute rapidamente dopo il loro atterraggio, le dispute sulle posizioni precise delle due Lander vichinghe continuarono per qualche tempo e non furono risolte fino a quando le lander non furono avvistate decenni dopo.
Sebbene l’ora del giorno possa essere calcolata dalla conoscenza della longitudine, le stime dei tempi dell’alba e del tramonto locali, nonché dei tempi di Earthrise e Earthset, richiedono anche la latitudine pianetografica. Anche così, i risultati potrebbero essere errati a causa della topografia locale e della rifrazione atmosferica. Il confronto con i tempi noti per un numero limitato di eventi di rise e set solari e terrestri nei siti dei lander di Marte suggerisce che gli effetti topografici e atmosferici assenti, l’errore nel calcolo di questi tempi è inferiore a 30 secondi.
Lander Mission Times
Ogni progetto di missione Mars lander ha adottato un riferimento diverso per il suo orologio solare timekeepingand missione. Le date delle missioni sono comunemente indicate come un conteggio di sol dalla data in cui il particolare lander è atterrato sulla superficie marziana. A seconda dei criteri di missione, il sold durante l’atterraggio è stato variamente designato come Sol 0 o Sol 1. Generallyspeaking, cronometraggio inizia con Sol 0 se la missione è atterrato in ritardo nel corso della giornata e non era in grado di eseguire “operazioni di missione significative” fino al sol successivo.
Una domanda più complessa è stata come definire l’epoca in cui è iniziato il sol iniziale.Anche in questo caso questo è variato, essendo basato sul sito di atterraggio (pianificato) LTST o LMST midnightimmediately prima dell’atterraggio, o su qualche offset specificato da quello prima della mezzanotte. Ma nomatter come è stata definita questa epoca iniziale per l’orologio della missione, tutti tranne uno dei landerclock hanno quindi “spuntato” al ritmo del tempo medio di Marte.
Nota: Per la prima lander missioni — i due Viking Lander nonché per MarsPathfinder — discrepanze tra la missione dell’orologio specifiche e Mars24 tentativo tomatch dati di missione timetags sono il risultato di una migliore conoscenza di Marte spin polo dei aggiornamenti Marziano cartografia, sia derivanti da dati raccolti da queste missioni asfrom fotografia raccolti da orbiter missioni Viking Orbiter e Mars GlobalSurveyor.
Viking Landers (VL1, VL2):Il “tempo locale del lander” per le due Landermissioni in volo è iniziato con Sol 0, iniziando da mezzanotte LTST alla rispettiva landerlocation immediatamente prima del touchdown, ma avanzando al ritmo del tempo solare medio. Le posizioni utilizzate per determinare la mezzanotte LTST erano apparentemente le coordinate di atterraggio selezionate durante il periodo tra quando gli Orbiter Viking hanno raggiunto Marte e quando i Lander sono stati successivamente schierati, vale a dire, la longitudine utilizzata per i calcoli del tempo VL1 era 312.5°E e perVL2 era 134.14°E. Tuttavia, Mars24 calcola i tempi di missione per i due lander sulla base di epoche UTC esplicite per Sol 0 di ciascun Lander Viking che sono stati ottenuti dalla documentazione del nastro lander meteorologydata archiviata con il National Space Science Data Center.
Mars Pathfinder (MPF):La documentazione di pianificazione della missione per theMars Pathfinderlander e il suo rover Sojourner hanno discusso non solo il significato di LTST e LMST ma anche un”tempo solare ibrido”, essenzialmente una versione offset un po ‘ complessa di LMST che sarebbe stata regolata periodicamente per limitare la differenza tra LTST e l’offset LMST a meno di5 min (Vaughan, 1995). Tuttavia, i timetag per l ‘”ora solare locale di Marte” inclusi in materiali come il sito web della missione Pathfinder (ad esempio, la pagina Web dei dati del trattorio) sembrano aver utilizzato solo uno schema LTST piuttosto che il sistema hybridsystem. Il display Mars24 del tempo di missione MPF utilizza il cronometraggio LTST ed è destinato a corrispondere a questi timetag pubblicati.
Mars Exploration Rovers (MER-A, MER-B):Il “tempo solare locale ibrido” adottato per il progetto del Rover esplorativo twoMars era basato su un offset dal sito di atterraggio LMST come descritto da Roncoli et al. (2002), echiamato lì il “MER Algoritmo di tempo continuo”. L’intenzione di queste compensazioni era che a circa la metà di ciascuna delle missioni nominali MER-A e-B (cioè, il 45 ° sold dopo l’atterraggio), il tempo di missione del lander dovrebbe allinearsi con LTST entro 30 secondi. Per MER-ASpirit, la differenza tra il tempo di missione del lander e LMST era superiore a 41 minuti; mentre per l’opportunità MER-B la differenza era superiore a 37 minuti. Come con Pathfinder,Sol 1 per ogni lander MER indicava il giorno solare in cui il lander è atterrato. Sebbene basedon le longitudini di atterraggio pianificate, i tempi di clock per entrambi i rover sono calcolati in Mars24utilizzando epoche UTC esplicite.
Mars Phoenix (PHX):La missione Mars Phoenixmission è tornata ad usare Sol 0 per indicare il giorno solare in cui il lander è atterrato.I pianificatori di missione originariamente specificarono un orologio di missione basato su LMST in un landingsite pianificato a 233.35°E. Tuttavia, ci fu una decisione tardiva di spostare l’atterraggio di circa 0.9°verso est, pur mantenendo un orologio di missione basato sulla posizione precedente. Questa decisione avrebbe comportato un offset dell’orologio di missione da LMST di circa due minuti e mezzo,ma come si è scoperto, Phoenix è atterrato a 5 km dal bersaglio, a 234.248°E. Il risultato finale è stato che il tempo di missione e il sito del lander LMST differivano di circa tre minuti e mezzo.
Mars Science Laboratory (MSL):Il progetto Mars Science Laboratory ha anche definitosol 0 come il giorno solare in cui il rover atterrerebbe. Durante la pianificazione, i controllori di missione hanno specificato un orologio di missione che inizia a mezzanotte LMST per un sito di atterraggio a 137.42°E. Il sito di atterraggio è stato successivamente leggermente modificato e sono state apportate correzioni di rotta mentre MSL era in volo su Marte. Mentre il rover, Curiosity, atterrava leggermente “lungo” delle coordinate finali del bersaglio,il sito di atterraggio risultava essere a 137.442°E. Seguendo l’esempio di Phoenix, non c’era una ri-definizione dell’orologio di missione MSL per corrispondere alle coordinate di atterraggio effettive, e quindi risultava una differenza di alcuni secondi tra LMST nel sito di atterraggio e orologio di missione.
InSight (NSYT):Il progetto Mars InSight ha definito Sol 0 come il giorno solare in cui il lander sarebbe atterrato, che si è verificato nel novembre. 26, 2018. Durante la pianificazione, un orologio di missione è stato definito come iniziare a mezzanotte LMST per un sito di atterraggio a 135.97°E. L’atterraggio è avvenuto effettivamente a 135.62 ° E, il che significa che l’orologio di missione è di circa 85 secondsahead del LMST del lander.
Mars 2020 Perseverance (M20):Il progetto Mars 2020 Perseverance ha specificatosol 0 come il giorno solare in cui il rover sarebbe atterrato, che si è verificato a febbraio. 18, 2021. Durante la pianificazione, i controllori di missione hanno specificato un orologio di missione che inizia a mezzanotte LMST per un landingsite a 77.43°E.
4• * Return to Mars24 Help Index 4• * Vai al sito Web di Mars24