如何知道火星上的时间？

今年夏天，当 NASA 的新火星探测器着陆在这颗红色星球上时，可以肯定地说，火星车着陆时，时间应该是早上或下午早些时候，地点是加州喷气推进实验室，也就是探测器科学和工程团队的所在地。这意味着，东海岸时间是下午三点左右，欧洲时间是晚上，等等——很容易就能确定时区。但火星上是几点？好奇号将处于哪个时区——你怎么知道呢？

在火星上计时有点像在地球上计时，因为这两个行星在很多方面都很相似。但也有足够多的差异让人有点抓狂。

首先，火星的一天比地球上的一天长 39 分 35 秒。虽然不算多，但当你按照火星时间生活时，时间就会加起来——好奇号团队就是这样。火星一年持续 668.59 个火星日，约为地球年的 1.88 倍。由于火星轨道偏心率较大，火星的季节持续时间更长，气候也更加极端。

“感觉就像你每天都要向东飞行 40 分钟，”喷气推进实验室的科学家黛博拉·巴斯 (Deborah Bass) 说道，她曾参与过“勇气号”和“机遇号”探测器以及“凤凰号”着陆器的研发。“你总是会时差。这只是一点点，因为一个小时——谁在乎呢，那不算太糟糕。但它开始对你造成影响。”

正如我们根据时间的流逝来标记自己的生命，太空任务也是如此。大多数火星任务都是太阳能驱动的，这意味着航天器必须在白天工作。好奇号有一个核发电机，但它在很多方面仍然是一艘太阳能飞船——它的相机和其他仪器需要阳光才能看到，而大气现象，如火星白天和晚上的巨大温差，则跟随太阳的运动。因此，工程师需要一种可靠的方法来跟踪地球上的时间。戈达德太空研究所名誉教授迈克尔·艾利森 (Michael Allison) 把研究这个问题当成了一种爱好。“事实上，在某种程度上，我对火星时间的了解比地球时间更深入，”他开玩笑说。

他说，首先，你要确定当地正午，即太阳穿过头顶子午线的时间点。这被称为当地真太阳时。但火星（和地球）的轨道偏心，一年四季离太阳越来越近，因此随着太阳在天空中的高度变化，当地正午可能会有几分钟的偏差。为了真正准确，天文学家使用了一种叫做“虚构平太阳”的东西，它会根据太阳的平均位置移动。这种定位——由一张叫做日行迹的图表给出——给你当地平太阳时。这就是天文学家用来测定火星时间的方法。

现在，您可以计算出当地的正午时间。您还可以计算出相对于特定点（本初子午线）的平均太阳时间的当地时间。在地球上，这曾经被称为格林威治标准时间，现在称为协调世界时。美国东部时间为 UTC-5 小时，依此类推。在火星上，它被称为 MTC。

艾利森说，火星本初子午线的选定时间比地球本初子午线早。天文学家于 1840 年选定了它，以便记录观测数据，并将它安置在一个黑暗区域，即后来的子午线湾（顺便说一下，机遇号探测器就降落在这个区域的西部）。这个区域的 Airy-0 陨石坑标志着真正的本初子午线。天文学家根据 20 世纪 60 年代的航海者照片选定了它。Airy 以英国天文学家乔治·艾里的名字命名，他于 1884 年建造了格林威治望远镜，该望远镜最终被选为地球本初子午线。

火星月：一月、二月、布拉德伯里月、克拉克月和三月。

顺便说一句，当我们谈论时间的组织时，你可以忘记火星月份或公历。火星的卫星火卫一和火卫二围绕行星旋转得如此之快，以至于按照它们的相位划分日历毫无意义。相反，科学家使用太阳经度来标记日历。当太阳直射火星赤道上方时，一年就开始了，从火星上看，太阳向北移动——春天的开始。北方的冬天始于太阳位于 90 度时，依此类推。

艾利森也解决了这个问题，他创建了一个多出 10 个月的火星日历。他希望火星月份在春分等事情上能够遵循地球月份，所以他时不时地添加一些额外的月份。“我有一月、二月、布拉德伯里、克拉克和三月，”他笑着说。“你无法构建一个实用的参考火星卫星轨道来方便地划分季节。但如果人们去火星，他们可能需要一些月度计算。这对我们来说是一种方便的时间安排。”

艾利森的大部分职业生涯都在外太阳系度过，他曾担任卡西尼号、朱诺号和其他任务的项目科学家。在参与火星时间研究之前，天文学家会坐下来，根据行星的位置计算火星在任务计划寿命前后几年的日行迹和时间尺度。艾利森决定制作一个通用的火星时间计算器，计算火星在 126 个火星年内的位置。

“我认为以更通用的方式定义这一点并一劳永逸地完成会很有趣，”他说。他制作了一个日行迹来追踪太阳在火星天空的平均运动。它看起来像一滴泪珠。艾利森绘制了一个火星虚拟平太阳，并根据这一计算创建了平太阳时的定义。这需要一些高级数学，因为火星的轨道会受到木星和其他因素的影响，但艾利森说这是一个有趣的夏季项目。NASA 仍在使用他的算法。

您也可以访问戈达德研究所的网站，下载艾利森的同事罗布·施蒙克制作的火星时钟。Mars24 为您提供了火星的精美图像以及勇气号、机遇号、凤凰号、维京号和其他任务的地点。当好奇号着陆时，它将拥有自己的图标。

如果你下载了 Mars24，你会注意到没有时区。每个着陆器都使用当地平均太阳时的估计值作为参考系，就像 1884 年创建标准时间之前的城市一样。但每个着陆器都有自己的实际时区。例如，勇气号和机遇号相隔 12 小时。

巴斯说，在喷气推进实验室，墙上的时钟记录着火星时间。当火星车做某事时，它会被记录为当地火星车时间和喷气推进实验室时间。当“勇气号”和“机遇号”任务开始时，NASA 甚至订购了定制的火星手表，一些团队成员还配备了火星闹钟。

“我们有世界时间，还有航天器时钟时间。还有当地平均太阳时，也就是火星时间。然后我们有太平洋标准时间、东部标准时间——时间系统之间的转换相当神奇，”巴斯说。“从这个意义上讲，火星时间只是另一个时区。”