Mars24Sunclock—火星の時間
Mars24Sunclockによって採用された火星太陽時間に関する技術ノート
マイケル-アリソンとロバート-シュマンク
NASAゴダード宇宙研究研究所
（2021-03-07更新）
これらのノートは、Mars24の数値読み出しの定義に関する技術的な概要を提供します。引用された論文およびさらなる詳細は、byallison(1997)、Allison and McEwen(2000)などのジャーナル記事を含む参照に見出すことができる。1998年のウェブサイトの記事”Telling Time on Mars”では、火星の太陽時間についての技術的な説明が少なく提供されている。Mars24の特定の制御および表示についての情報は付属のユーザーのガイドで提供されます。
火星の太陽の日と24時間時計条約
もともとバイキングLandermissionsによって1976年に採用された長年の練習に続いて、火星の太陽の日の毎日の変化は、60分と60秒の伝統的な小分割と一緒に、惑星の太陽の日の24部の分割を表す24火星時間時計の観点から考慮されている。 火星の太陽の日は24時間39分35.244秒の平均周期を持ち、これを地球上の約3％短い太陽の日と区別するために”ソル”と呼ばれています。固定された星に関して測定された火星の恒星日は、24h37m22.663sであり、地球の23h56m04.0905sと比較している。
火星の太陽季節
火星での太陽の見かけの季節の進歩は、一般的に惑星のvernalequinox（惑星のsequator上の太陽の見かけの季節の動きの昇順ノード）と呼ばれるように、 定義されているように、Ls= 0°, 90°, 180°, そして270°は、それぞれ火星の北半球の春分、夏至、秋分、冬至を示しています。
Lsに関しては、季節的に変化する惑星中心の太陽偏角d equalsarcsin、ここで、斜度θは、その軌道の平面に対する惑星のスピン軸の傾きである。 局所的に平坦な表面の平面に対する太陽照明の正確な説明のために、太陽偏角は、mars24sunclockのように、oblatesphere上の緯度のいわゆるplanetographic尺度に適した小さな違いに対
火星の軌道離心率の結果として、Lsは時間とともに多少不均一に進歩しますが、軌道離心率と近日点に関して測定された軌道平均異常の三角べき乗として効率的に評価することができます。 近日点での中心経度、Ls、p=251°。000 + 0°.0064891×(yr-2000)は、この季節のアドヴァンス内の世界的な砂嵐の時折の発症に関連して、その冬至シーズンとその軌道上の太陽に最も近いアプローチのanearアラインメントを示しています。
火星軌道周期
平均太陽経度の惑星中心の尺度の繰り返しの期間は、熱帯年と呼ばれます。 （この期間は、以下で説明するように、”架空の平均太陽”の進歩率にリンクされています。）火星の熱帯年は686.9725日または668.5921solである。 比較のために、火星の恒星年は、固定された星には、668.5991solです。 これらの値の差は、惑星のスピン軸の予測。
惑星の近日点通過の繰り返しの間の平均間隔、oranomalistic yearは668.6147solであり、惑星の軌道平均異常の進行速度に対応しています。 特定の太陽季節の平均反復期間は、Ls。 火星の春分、夏至、秋分、冬至の平均反復間隔は668です。それぞれ5906sol、668.5879sol、668.5940sol、および668.5957solであり、これらの平均は熱帯年です。
平均太陽時間と真の太陽時間
また、惑星の軌道離心率とその斜めの結果として、人工的に定義された平均太陽時間の偶数進歩と、空の太陽の実際の惑星中心の位置に対応する真の太陽時間との間に季節的に変化する不一致がある。 従来の地上計時の使用に続いて、火星上の平均太陽時間は、いわゆるfictitious Mean Sun（FMS）の右昇天に関連して定義されている。 定義されているように、FMSは、その赤道面に沿って測定された惑星の春分点と、惑星の太陽熱帯年に対応する速度で進む人工的に定義された”動的平均太陽”（すなFmsat火星は、アリソンとマキューウェン(2000)(以下「AM2000」)によって評価され、134個の火星軌道（1874年から2127年）にわたる面積中心経度の正確な計算への平均適合として、角度配置を(~0°)で調整された。0046)太陽収差。 この評価は、火星探査Roverprojectによって、火星平均太陽時間の定義のために採用されました。 ロンコリ他, 2002).
真の太陽時間（TST）と平均太陽時間（MST）の差は、FMSと真の太陽の右の角度の差に対応する角度尺度で等価であり、時間の方程式（EOT）と呼ばれます。 地球の場合、EOTは-14.2分から+16.3分の間で変化します。 軌道離心率が5倍以上の火星は、-51.1minと+39.9minの間で変化するEOTを持っています。 EOT対太陽偏角のパラメトリックプロットは、太陽アナレンマと呼ばれています。 地球の場合、これはafigure-8パターンの形をとり、日時計や地球儀にしばしばマークされています（後者の場合は通常、南太平洋の空きスペースにあります）。 火星の場合、アナレンマはaraindropまたはmis-shapen梨の形状を想定しています。
ローカルおよび”帯状”時間
火星の本初子午線の定義は、惑星の観測がその改善を可能にしたように、より洗練されたものになっています。 1830年代に惑星の自転を測定しようとした天文学者によって観測された小さな円形アルベドの特徴は、1877年に火星の主子午線を0°と指定するために使用された。 この場所は後に”メリディアン湾”（”Meridian Bay”）と命名された。
マリナー9による火星の観測に続いて、洞子午線内の半キロメートル幅のクレーターは、経度0°を指定するために使用されました(de Vaucoulers et al., 1973).クレーター内のクレーターは、後に地球上の本初子午線と定義されるようになったグリニッジに望遠鏡を建設したイギリスの天文学者ジョージ-ビッデル-エアリーを記念して”エアリー0″と命名された。
landerの位置の不確実性を制約するための最近の努力baveは、landerの位置に基づいて6メートル以内の本初子午線の定義をさらに洗練し、特に経度0°がViking Lander1の東47.95137°であると定義することを提案した(Kuchynka et al., 2014).
Mars24アプリケーションは、地球の”グリニッジ平均時間”（GMT）に類推して、火星の本初子午線における平均太陽時間を”エアリー平均時間”（AMT）と呼んでいるが、後者の用語は国際計時サービスにおけるより正確な協定世界時（UTC）に取って代わられている。
火星上の特定の場所について、ローカル真太陽時（LTST）とローカル平均太陽時（LMST）は、場所の東経度に等しい数ofMars時間を15で割ったものを加算することによ したがって、45°の位置には、0°の真の太陽時よりも正確に三火星時間であるLTSTがあるはずです。
1800年代半ばには、地球上で局所的に測定され、定義された時間の使用は、鉄道スケジュールの標準化を容易にするためにタイムゾーンの使用によって徐々に支えられ、科学的観測を記録する程度ではなかった。 このプロセスは、1884年に国際会議で最高潮に達し、グリニッジの長さを本初子午線として指定しました。 各ゾーンは約15°の幅で、正確な幅と形状は政治的境界と重要な地理的特徴に左右されます。 それぞれの中で、ゾーンクロックは同じ時間に参照されます。
Mars24には、同様に構築された”火星のタイムゾーン”の観点から、選択した場所の現地時間を表示するオプションが含まれています。 これらのゾーンは正確に15°の幅であり、経度の連続した15°倍数を中心に、0°、15°、30°などで定義しました。 “エアリー平均時間”という用語の使用以外に、”オリンパス標準時間”のようにこれらのゾーンに名前を付けることは試みていませんが、タイムゾーンオフセットを示すasuffixでそれらの読み出しを識別します。 したがって、オリンポスのモンスの場合、タイムゾーンは”AMT-9″、つまり平均時間よりも火星時間が遅れている。
火星ソル日付（MSD）
多くの月-年のカレンダーは、科学文献、人気のあるフィクション、および他の場所で、火星のために提案されています。 同様に、火星年を1つまたは別の時代から数えるためのスキームは、科学文献に様々な程度の腐敗まで現れている。 Mars24アプリケーションでは、これらのカレンダー orenumerationsはまだ使用されていません。ただし、MARS24には、AM2000で定義されている「Mars Sol Date」（MSD）が表示されています。 これは、グリニッジ正午（ユリウス日2405522.0）に1873年12月29日から経過したマルソーラー日の連続カウントを表しています。この時代は、火星の1877年の近日点反対の前であり、地球上の時間的変化のほぼすべての詳細な観測に先行していました。 これは、277°のMarsLsに対応し、同じ日に地球のためのほぼ同じplanetocentric太陽経度asthat。 MSD44796.0は、2000年6月0日に発見された2つの惑星の主子午線通過点がほぼ一致しており、277°の繰り返しである。 周期44796solsはまた、126ユリウス年と67火星の熱帯回転のほぼ共通性を表しています。 原則として、Msdcは、様々な火星のミッションや観測のための一貫したsol-date参照として使用することができます。
Mars24Accuracy
Mars24は、Simonらから適応されたように、AM2000によって指定された火星軌道経度の七大短周期惑星摂動の短系列表現を使用しています。(1994). 正確なエフェメリスとの詳細な比較は、採用されたアルゴリズムによる計算されたLsの最大誤差が0°であることを示唆している。008±100年以上J2000. 計算されたEOTのtheLsに対する暗黙の依存性によれば、結果として得られる真の太陽時間は、3秒ほどの誤差であると推定することができる。TTとUTCの間の現在符号化された変換における誤差は、1975年以降のいくつかの期間において、3秒ほどの誤差である。
もちろん、局所的な（真または平均）太陽時間の計算は、局所的な関心点の長手方向の配置よりも正確ではない。 したがって、agiven着陸機の位置の予測された太陽時間は、それらの位置の知識が利用可能になるにつれて改訂する必要があるかもしれない。 2000年以降のランダーの比較的正確な座標は着陸後すぐに得られたが、二人のバイキング-ランダーの正確な位置に関する論争はしばらく続いており、数十年後に後のオービターによって撮影されたランダーが発見されるまで解決されなかった。
時刻は経度の知識から計算することができますが、現地の日の出と日の入りの時間、地球の出と地球のセットの時間の推定値も、平面緯度を必要とします。 たとえそうであっても、結果は局所的な地形と大気屈折のために誤りである可能性があります。 限られた数の太陽と地球の上昇と火星着陸地点での設定されたイベントの既知の時間と比較すると、地形と大気の影響がないため、これらの時間を計算する際の誤差は30秒未満であることが示唆されている。
着陸船ミッションタイム
各火星着陸船ミッションプロジェクトは、その太陽のタイムキーピングミッションクロックのための別の参照を採用しています。 ミッションの日付は、一般的に、特定の着陸機が火星の表面に着陸した日以来、ソルのカウントとして与えられます。 ミッションの基準に応じて、着陸が行われたsolduringは、様々なSol0またはSol1のいずれかとして指定されています。 一般的には、ミッションが遅れて着陸し、次のソルまで”意味のあるミッション操作”を行うことができなかった場合、計時はソル0から始まります。より複雑な質問は、最初のsolが開始されたときのエポックをどのように定義するかということでした。
これもまた変化しており、着陸直前の（計画された）着陸地点LTSTまたはLMST真夜中に基づいているか、またはその前の真夜中からの特定のオフセットに基づ しかし、ミッションクロックのためのこの最初のエポックがどのように定義されているかをnomatter、ランダークロックのいずれかを除くすべては、平均火星時ノート
: 初期のランダーミッション（二つのバイキング-ランダーとMarsPathfinder）では、ミッションクロックの仕様とMars24のミッション-データのタイムタグをマッチさせようとする試みとの間の不一致は、これらのミッションによって収集されたデータだけでなく、バイキング-オービターやマーズ-グローバルス-サーヴェイヤーなどのオービターミッションによって収集された写真から生じる火星の地図作成の更新の結果である。
バイキングランダー(VL1,VL2):二つの着陸船の”ローカルランダー時間”は、タッチダウン直前の各着陸船位置で真夜中のLTSTから始まり、平均太陽時間の割合で進んでいた。 LTSTを決定する際に使用された座標は、バイキング-オービターが火星に到達してからランダーが展開されたまでの間に選択された着陸座標、すなわちVL1の時間計算に使用された経度は312.5°E、forvl2は134.14°Eであった。 しかし、Mars24は、国立宇宙科学データセンターでアーカイブされたlander meteorologydataテープの文書から取得された各バイキング着陸機のSol0のutcエポックに基づいて、二つの着陸機のミッション時間を計算します。
火星パスファインダー(MPF):これはLMSTの本質的にやや複雑なオフセットバージョンであり、LTSTとオフセットLMSTの差を5分未満に制限するために定期的に調整されていたであろう（Vaughan、1995）。 しかし、Pathfinder missionのウェブサイト（例：the trajectory data webページ）のような資料に含まれている”火星ローカル太陽時”のタイムタグは、すべてハイブリッドシステムではなくLTSTスキーマのみを使用しているように見える。 MPFミッション時間のMars24表示はLTST計時を使用し、これらの投稿されたtimetagsを一致させることを意図しています。
火星探査ローバー（MER-A、MER-B）：twoMars探査ローバー Projectroversに採用された”ハイブリッドローカル太陽時間”は、Roncoliらによって記述されたように着陸地点LMSTからのオフセットに基づ (2002),andcalled there”MER Continuous Time Algorithm”. これらのオフセットの意図は、MER-Aおよび-Bの公称ミッションのほぼ中央（すなわち、着陸後の45番目のsolar）で、着陸機のミッション時間はLTSTと30秒以内に一致する必要があるということであった。 MER-ASpiritの場合、着陸船のミッション時間とLMSTの差は41分以上であり、MER-B Opportunityの差は37分以上であった。 パスファインダーと同様に、各MER着陸機のSol1は着陸機が着陸した太陽の日を示しています。 計画された着陸経度に基づいていますが、両方のローバーの時計時間は、明示的なUTCエポックを使用してMars24で計算されます。
Mars Phoenix(PHX):Mars Phoenixmissionは、着陸船が着陸した太陽の日を示すためにSol0を使用するように戻りました。ミッション計画者は当初、233.35°Eで予定されていた着陸地点でLMSTに基づくミッションクロックを指定したが、以前の位置に基づくミッションクロックを保持しながら、着陸地点を約0.9°東にシフトするという遅い決定があった。 この決定はLMSTからのミッションクロックを約二分半オフセットさせることになったが、フェニックスは目標から5km離れた234.248°Eに着陸した。
火星科学研究所（MSL）:火星科学研究所プロジェクトでは、ローバーが接触する太陽の日としてsol0を定義しました。 計画中、ミッションコントローラは、137.42°Eの着陸地点のために真夜中のlmstに始まるミッションクロックを指定しました。 ローバー、キュリオシティは、最終的な目標座標のわずかに”長い”着陸したように、着陸地点は137.442°Eであることが判明しました。 フェニックスの例に続いて、実際の着陸座標に一致するようにMSLミッションクロックの再定義がなかったので、着陸地点のLMSTとミッションクロックの間に数秒の差が生じた。InSight（NSYT）：Mars InSightプロジェクトでは、11月に発生した着陸機が接触する太陽の日としてSol0を定義しました。 26, 2018. 計画中に、ミッションクロックは135.97°Eで着陸サイトのための真夜中のLMSTに開始するように定義されました。
Mars2020Perseverance(M20):Mars2020Perseveranceプロジェクトは、ローバーがタッチダウンする太陽の日としてsol0を指定しました。 18, 2021. 計画中に、ミッションコントローラは、77.43°Eで着陸サイトの真夜中LMSTに開始するミッションクロックを指定しました。