Tutaj, na Ziemi, uważamy, że czas jest czymś oczywistym, nigdy nie podejrzewaliśmy, że przyrosty, z którymi mierzymy, są w rzeczywistości względnie względne. Na przykład sposoby, w jakie mierzymy nasze dni i lata, są w rzeczywistości wynikiem odległości naszej planety od Słońca, czasu potrzebnego na orbitę oraz czasu potrzebnego na obrót wokół własnej osi. To samo dotyczy innych planet w naszym Układzie Słonecznym.
Podczas gdy my, Ziemianie, liczymy, że dzień będzie wynosił około 24 godzin od wschodu do wschodu, długość jednego dnia na innej planecie jest zupełnie inna. W niektórych przypadkach są one bardzo krótkie, podczas gdy w innych mogą trwać dłużej niż lata - czasem znacznie! Zastanówmy się, jak czas działa na innych planetach i zobaczmy, jak długie mogą być ich dni, prawda?
A Day On Mercury:
Merkury jest najbliższą planetą dla naszego Słońca, od 46 001 200 km w peryhelium (najbliżej Słońca) do 69 886 900 km w aphelium (najdalej). Ponieważ Merkury obraca się wokół swojej osi 58.646 dni ziemskich - inaczej. okres rotacji gwiazdowej - oznacza to, że Merkury potrzebuje nieco ponad 58 ziemskich dni na przeżycie jednego dnia.
Nie oznacza to jednak, że Merkury doświadcza dwóch wschodów słońca w nieco ponad 58 dni. Ze względu na bliskość Słońca i szybką prędkość, z jaką krąży wokół niego, Słońce potrzebuje odpowiednika 175,97 dni ziemskich, aby Słońce pojawiło się ponownie w tym samym miejscu na niebie. Dlatego chociaż planeta obraca się raz na 58 ziemskich dni, od wschodu do wschodu Merkurego w przybliżeniu 176 dni.
Co więcej, Merkury zajmuje tylko 87,969 dni ziemskich, aby ukończyć pojedynczą orbitę Słońca (inaczej okres orbitalny). Oznacza to, że rok na Merkury jest równoważny około 88 dniom ziemskim, co z kolei oznacza, że pojedynczy rok rtęciowy (lub Hermian) trwa tylko o połowę dłużej niż dzień rtęciowy.
Co więcej, północne regiony polarne Merkurego są ciągle w cieniu. Wynika to z tego, że oś jest pochylona o zaledwie 0,034 ° (w porównaniu z 23,4 ° na Ziemi), co oznacza, że nie doświadcza ekstremalnych zmian sezonowych, w których dni i noce mogą trwać miesiącami w zależności od pory roku. Na biegunach Merkurego jest zawsze ciemno i zacieniony. Można więc powiedzieć, że bieguny są w stanie półmroku.
A Day On Venus:
Znana również jako „Ziemska bliźniaczka”, Wenus jest drugą najbliższą planetą naszego Słońca - od 107 477 000 km na peryhelium do 108 939 000 km na aphelium. Niestety, Wenus jest również najwolniej poruszającą się planetą, co widać po spojrzeniu na jej bieguny. Podczas gdy każda inna planeta w Układzie Słonecznym doświadczyła spłaszczenia na swoich biegunach z powodu prędkości ich obrotu, Wenus nie doświadczyła takiego spłaszczenia.
Wenus ma prędkość obrotową zaledwie 6,5 km / h (4,0 mph) - w porównaniu z prędkością racjonalną Ziemi 1670 km / h (1040 mph) - co prowadzi do okresu rotacji gwiazdowej 243,025 dni. Technicznie jest to -243,025 dni, ponieważ rotacja Wenus jest wsteczna. Oznacza to, że Wenus obraca się w kierunku przeciwnym do swojej orbitalnej ścieżki wokół Słońca.
Więc jeśli byłeś powyżej bieguna północnego Wenus i obserwowałeś, jak krąży wokół Słońca, zobaczysz, że porusza się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, podczas gdy jego obrót jest przeciwny do ruchu wskazówek zegara. Niemniej jednak nadal oznacza to, że Wenus potrzebuje 243 ziemskich dni, aby obrócić się raz wokół własnej osi. Jednak podobnie jak Merkury, prędkość orbity Wenus i powolny obrót oznaczają, że pojedynczy słoneczny dzień - czas potrzebny Słońcu na powrót w to samo miejsce na niebie - trwa około 117 dni.
Tak więc chociaż jeden rok wenusjański (lub cytherean) trwa do 224,701 dni ziemskich, w tym czasie doświadcza mniej niż dwóch pełnych wschodów i zachodów słońca. W rzeczywistości jeden rok wenusjański / cytherean trwa tak długo, jak 1,92 dni wenusjański / cytherean. Dobrze, że Wenus ma inne rzeczy wspólne z Ziemią, ponieważ na pewno nie jest to cykl dobowy!
Dzień na ziemi:
Kiedy myślimy o dniu na Ziemi, zwykle myślimy o nim jako o zwykłym 24-godzinnym odstępie. Prawdę mówiąc, Ziemia potrzebuje dokładnie 23 godzin 56 minut i 4,1 sekundy, aby obrócić się raz wokół własnej osi. Tymczasem dzień słoneczny na Ziemi trwa średnio 24 godziny, co oznacza tyle czasu, że Słońce pojawia się w tym samym miejscu na niebie. Pomiędzy tymi dwiema wartościami mówimy, że pojedynczy cykl dnia i nocy trwa nawet 24.
Jednocześnie istnieją różnice w długości jednego dnia na planecie w oparciu o cykle sezonowe. Z powodu osiowego przechyłu Ziemi ilość światła słonecznego występującego na niektórych półkulach będzie się różnić. Najbardziej skrajny przypadek ma miejsce na biegunach, gdzie dzień i noc mogą trwać kilka dni lub miesięcy w zależności od pory roku.
Na biegunach północnym i południowym zimą jedna noc może trwać do sześciu miesięcy, co jest znane jako „noc polarna”. Latem bieguny doświadczą tak zwanego „północnego słońca”, gdzie dzień trwa całe 24 godziny. Tak naprawdę dni nie są tak proste, jak nam się wydaje. Ale w porównaniu z innymi planetami w Układzie Słonecznym zarządzanie czasem jest jeszcze łatwiejsze na Ziemi.
Dzień na Marsie:
Pod wieloma względami Marsa można również nazwać „bliźniakiem Ziemi”. Oprócz posiadania polarnych czap lodowych, sezonowych zmian i wody (choć zamrożonej) na swojej powierzchni, dzień na Marsie jest bardzo zbliżony do tego, co jest na Ziemi. Zasadniczo Mars zajmuje 24 godziny 37 minut i 22 sekundy, aby wykonać pojedynczy obrót wokół swojej osi. Oznacza to, że jeden dzień na Marsie odpowiada 1,025957 dni.
Cykle sezonowe na Marsie, które powodują, że jego nachylenie osiowe jest podobne do ziemskiego (25,19 ° w porównaniu do 23,4 ° na Ziemi), są bardziej podobne do tych, których doświadczamy na Ziemi niż na jakiejkolwiek innej planecie. W rezultacie marsjańskie dni ulegają podobnym zmianom: Słońce wschodzi wcześniej i zachodzi później latem, a następnie odwrotnie w zimie.
Jednak zmiany sezonowe trwają dwa razy dłużej na Marsie, ponieważ Mars znajduje się w większej odległości od Słońca. Prowadzi to do tego, że rok marsjański ma długość około dwóch lat ziemskich - a dokładnie 686,971 dni ziemskich, co daje wynik 668,5991 dni marsjańskich (lub Sols). W rezultacie na Czerwonej Planecie można oczekiwać dłuższych dni i dłuższych nocy. Coś do rozważenia dla przyszłych kolonistów!
A Day On Jupiter:
Biorąc pod uwagę fakt, że jest to największa planeta w Układzie Słonecznym, można oczekiwać, że dzień na Jowiszu potrwa długo. Ale jak się okazuje, dzień w Jowiszu oficjalnie ma tylko 9 godzin, 55 minut i 30 sekund, co oznacza, że jeden dzień jest nieco ponad jedną trzecią długości dnia Ziemi. Wynika to z tego, że gazowy gigant ma bardzo szybką prędkość obrotową, która wynosi 12,6 km / s (45 300 km / h lub 28148,115 mph) na równiku. Ta szybka prędkość obrotowa jest również jednym z powodów, dla których planeta ma tak gwałtowne burze.
Zwróć uwagę na użycie tego słowa oficjalnie. Ponieważ Jowisz nie jest ciałem stałym, jego górna atmosfera podlega innej prędkości obrotu niż jego równik. Zasadniczo rotacja atmosfery polarnej Jowisza jest około 5 minut dłuższa niż w atmosferze równikowej. Z tego powodu astronomowie wykorzystują trzy systemy jako ramy odniesienia.
System I stosuje się na szerokościach geograficznych od 10 ° N do 10 ° S, gdzie okres jego rotacji jest najkrótszy na planecie, tj. 9 godzin, 50 minut i 30 sekund. System II stosuje się na wszystkich szerokościach geograficznych na północ i południe od nich; jego okres wynosi 9 godzin, 55 minut i 40,6 sekund. System III odpowiada rotacji magnetosfery planety, a okres ten jest wykorzystywany przez IAU i IAG do określenia oficjalnej rotacji Jowisza (tj. 9 godzin 44 minut i 30 sekund)
Więc teoretycznie gdybyś mógł stać na chmurnych szczytach Jowisza (lub ewentualnie na pływającej platformie na orbicie geosynchronicznej), byłbyś świadkiem wschodu słońca zachodzącego w odległości mniejszej niż 10 godzin z dowolnej szerokości geograficznej. W ciągu jednego roku w Jowiszu słońce wzejdzie i zajmie w sumie około 10 476 razy.
A Day On Saturn:
Sytuacja Saturna jest bardzo podobna do sytuacji Jowisza. Pomimo ogromnych rozmiarów planeta ma szacowaną prędkość obrotową na poziomie 9,87 km / s (35 500 km / h lub 22058 677 mil / h). Jako taki Saturn zajmuje około 10 godzin i 33 minut, aby ukończyć jeden gwiezdny obrót, co czyni jeden dzień na Saturnie mniej niż połowę tego, co jest tutaj na Ziemi. Również w tym przypadku ten szybki ruch atmosfery prowadzi do niektórych super burz, nie mówiąc już o sześciokątnym wzorze wokół bieguna północnego planety i burzy wirowej wokół bieguna południowego.
Podobnie jak Jowisz, Saturn nie spieszy się z orbitowaniem wokół Słońca. Z okresem orbity, który jest równoważny 10 759,22 dni ziemskich (lub 29,4571 lat ziemskich), pojedynczy rok Saturna (lub Kronian) trwa około 24 491 dni Saturna. Jednak podobnie jak Jowisz, atmosfera Saturna obraca się z różną prędkością w zależności od szerokości geograficznej, co wymaga od astronomów użycia trzech układów o różnych układach odniesienia.
System I obejmuje Strefę Równikową, Południowy Pas Równikowy i Północny Pas Równikowy i ma okres 10 godzin i 14 minut. System II obejmuje wszystkie inne szerokości geograficzne Saturna, z wyjątkiem bieguna północnego i południowego, i wyznaczono im okres rotacji 10 godz. 38 min. 25,4 sek. System III wykorzystuje emisje radiowe do zmierzyć szybkość rotacji wewnętrznej Saturna, która dała okres rotacji 10 godz. 39 min 22,4 sek.
Korzystając z tych różnych systemów, naukowcy uzyskali różne dane od Saturna na przestrzeni lat. Na przykład dane uzyskane w latach osiemdziesiątych przez Voyager 1 i 2 misje wykazały, że dzień na Saturnie trwał 10 godzin, 39 minut i 24 sekundy. W 2004 r. Dane dostarczone przez sondę kosmiczną Cassini-Huygens zmierzyły pole grawitacyjne planety, co dało szacunkową wartość 10 godzin, 45 minut i 45 sekund (± 36 sekund).
W 2007 r. Zostało to zrewidowane przez badania w Departamencie Nauk o Ziemi, Planetarnych i Kosmicznych, UCLA, co dało obecny szacunek 10 godzin i 33 minut. Podobnie jak w przypadku Jowisza, problem uzyskiwania dokładnych pomiarów wynika z faktu, że jako gazowy gigant części Saturna obracają się szybciej niż inne.
A Day On Uranus:
Kiedy przybywamy do Urana, pytanie, jak długi jest dzień, staje się nieco skomplikowane. Z jednej strony planeta ma okres rotacji gwiazdowej wynoszący 17 godzin 14 minut i 24 sekund, co odpowiada 0,71833 dni ziemskich. Można więc powiedzieć, że dzień na Uranie trwa prawie tak długo, jak dzień na Ziemi. Byłoby to prawdą, gdyby nie ekstremalne przechylenie osiowe, do jakiego doszło ten gigant gazowo-lodowy.
Przy osiowym przechyleniu 97,77 ° Uran zasadniczo okrąża Słońce po swojej stronie. Oznacza to, że jego biegun północny lub południowy jest skierowany prawie bezpośrednio na Słońce w różnych momentach okresu orbitalnego. Kiedy jeden biegun przechodzi przez „lato” na Uranie, doświadczy 42 lat ciągłego światła słonecznego. Kiedy ten sam biegun zostanie skierowany w stronę przeciwną do Słońca (tj. „Zimę” Urana), doświadczy 42 lat ciągłej ciemności.
Dlatego można powiedzieć, że jeden dzień - od jednego wschodu do następnego - trwa całe 84 lata na Uranie! Innymi słowy, pojedynczy dzień uranski to tyle samo czasu, co pojedynczy rok uranski (84,0205 lat ziemskich).
Ponadto, podobnie jak w przypadku innych gazowych / lodowych gigantów, Uran obraca się szybciej na określonych szerokościach geograficznych. Ergo, podczas gdy obrót planety wynosi 17 godzin i 14,5 minuty na równiku, około 60 ° na południe, widoczne cechy atmosfery poruszają się znacznie szybciej, wykonując pełny obrót w zaledwie 14 godzin.
A Day On Neptune:
Wreszcie, mamy Neptuna. Również w tym przypadku pomiar jednego dnia jest nieco skomplikowany. Na przykład okres rotacji gwiazdowej Neptuna wynosi około 16 godzin, 6 minut i 36 sekund (odpowiednik 0,6713 ziemskich dni). Ale ponieważ jest gigantem gazowo-lodowym, bieguny planety obracają się szybciej niż równik.
Podczas gdy pole magnetyczne planety ma prędkość obrotową 16,1 godziny, szeroka strefa równikowa obraca się z okresem około 18 godzin. Tymczasem regiony polarne obracają się najszybciej, w ciągu 12 godzin. Ten różnicowy obrót jest najbardziej wyraźny ze wszystkich planet w Układzie Słonecznym i powoduje silne poprzeczne ścinanie wiatru.
Ponadto osiowe nachylenie planety wynoszące 28,32 ° powoduje zmiany sezonowe podobne do tych na Ziemi i Marsie. Długi okres orbitalny Neptuna oznacza, że pory trwają czterdzieści ziemskich lat. Ale ponieważ jego osiowe przechylenie jest porównywalne z ziemskim, zmiana długości jego dnia w ciągu długiego roku nie jest już ekstremalna.
Jak widać z tego krótkiego podsumowania różnych planet w naszym Układzie Słonecznym, to, co stanowi dzień, zależy całkowicie od twojego układu odniesienia. Oprócz tego, że różni się w zależności od danej planety, należy również wziąć pod uwagę cykle sezonowe i skąd na planecie pochodzą pomiary.
Jak podsumował Einstein, czas zależy od obserwatora. W zależności od bezwładnościowego układu odniesienia jego przejście będzie się różnić. A kiedy stoisz na planecie innej niż Ziemia, twoja koncepcja dnia i nocy, która jest ustawiona na czas ziemski (i określoną strefę czasową), może być dość zagmatwana!
Napisaliśmy wiele interesujących artykułów o tym, jak czas jest mierzony na innych planetach tutaj w Space Magazine. Na przykład: jak długi jest rok na innych planetach ?, Która planeta ma najdłuższy dzień ?, Rotacja Wenus, Jak długi jest dzień na Marsie? i jak długi jest dzień na Jowiszu ?.
Jeśli szukasz więcej informacji, sprawdź nasz Układ Słoneczny na Space.com
Astronomy Cast ma odcinki na wszystkich planetach, w tym odcinek 49: Merkury i odcinek 95: Ludzie na Marsa, część 2 - Koloniści
