Здесь, на Земле, мы склонны считать само собой разумеющимся время, никогда не подозревая, что приращения, с которыми мы его измеряем, на самом деле довольно относительны. Например, способы, которыми мы измеряем наши дни и годы, на самом деле являются результатом расстояния нашей планеты от Солнца, времени, которое требуется для орбиты, и времени, которое требуется для вращения вокруг своей оси. То же самое верно и для других планет в нашей Солнечной системе.
В то время как мы, земляне, рассчитываем, что день от восхода до восхода солнца составляет около 24 часов, продолжительность одного дня на другой планете совершенно иная. В некоторых случаях они очень короткие, а в других они могут длиться дольше, чем годы - иногда значительно! Давайте посмотрим, как работает время на других планетах, и посмотрим, как долго могут продлиться их дни.
День на Меркурии:
Меркурий - самая близкая планета к нашему Солнцу, от 46 001 200 км в перигелии (ближайший к Солнцу) до 69 816 900 км в афелии (самый дальний). Поскольку ртути требуется 58,646 земных дня, чтобы один раз повернуть вокруг своей оси - иначе. период его звездного вращения - это означает, что Меркурию требуется чуть более 58 земных дней, чтобы пережить один день.
Однако это не означает, что Меркурий переживает два восхода солнца всего за 58 дней. Из-за его близости к Солнцу и высокой скорости, с которой он его окружает, требуется эквивалент 175,97 земных дня, чтобы Солнце появилось в том же месте на небе. Следовательно, в то время как планета вращается один раз каждые 58 земных дней, это примерно 176 дней от одного восхода до следующего на Меркурии.
Более того, Меркурию требуется всего 87,969 земных дня, чтобы пройти одну орбиту Солнца (или его орбитальный период). Это означает, что год на Меркурии эквивалентен примерно 88 земным дням, что, в свою очередь, означает, что один меркурианский (или эрмианский) год длится всего половину от того, который был меркурианский день.
Более того, северные полярные регионы Меркурия постоянно находятся в тени. Это связано с тем, что его ось наклонена всего на 0,034 ° (по сравнению с 23,4 ° Земли), что означает, что она не испытывает экстремальных сезонных колебаний, когда дни и ночи могут длиться месяцами в зависимости от сезона. На полюсах Меркурия всегда темно и тенисто. Таким образом, можно сказать, что полюса находятся в постоянном сумерках.
День на Венере:
Также известная как «Двойник Земли», Венера является второй ближайшей планетой к нашему Солнцу - от 107 477 000 км в перигелии до 108 939 000 км в афелии. К сожалению, Венера также является самой медленной движущейся планетой, и этот факт становится очевидным, если взглянуть на ее полюса. В то время как каждая другая планета в Солнечной системе переживала сплющивание на своих полюсах из-за скорости их вращения, Венера не испытывала такого сплющивания.
Скорость вращения Венеры составляет всего 6,5 км / ч (4,0 миль / ч) - по сравнению с рациональной скоростью Земли в 1670 км / ч (1040 миль / ч) - что приводит к периоду сидерического вращения, равному 243,025 дням. Технически, это -243,025 дня, поскольку вращение Венеры ретроградно. Это означает, что Венера вращается в направлении, противоположном ее траектории обращения вокруг Солнца.
Так что, если бы вы были выше северного полюса Венеры и смотрели, как оно вращается вокруг Солнца, вы бы увидели, что оно движется по часовой стрелке, тогда как его вращение против часовой стрелки. Тем не менее, это все еще означает, что Венере требуется более 243 земных дней, чтобы один раз повернуть вокруг своей оси. Однако, подобно Меркурию, орбитальная скорость Венеры и медленное вращение означают, что один солнечный день - время, необходимое Солнцу, чтобы вернуться в то же место на небе - длится около 117 дней.
Таким образом, хотя один венерианский (или цитерианский) год длится до 224,701 земного дня, он переживает менее двух полных восходов и закатов за это время. Фактически, один венерианский / кифереанский год длится до 1,92 венерианских / киферемских дней. Хорошо, что у Венеры есть другие общие черты с Землей, потому что она точно не находится в своем суточном цикле!
День на Земле:
Когда мы думаем о дне на Земле, мы склонны думать о нем как о простом 24-часовом интервале. По правде говоря, ровно 23 часа 56 минут и 4,1 секунды Земля вращается вокруг своей оси. Между тем, в среднем солнечный день на Земле длится 24 часа, а это означает, что Солнцу требуется столько времени, чтобы появиться в одном и том же месте на небе. Между этими двумя значениями мы говорим, что один дневной и ночной цикл длится даже 24.
В то же время на планете существуют вариации продолжительности одного дня на основе сезонных циклов. Из-за осевого наклона Земли количество солнечного света в некоторых полушариях будет различным. Самый крайний случай этого происходит на полюсах, где день и ночь могут длиться дни или месяцы в зависимости от сезона.
На Северном и Южном полюсах зимой одна ночь может длиться до шести месяцев, что называется «полярной ночью». Летом поляки будут испытывать то, что называется «полуночным солнцем», когда день длится целых 24 часа. Так что на самом деле, дни не так просты, как нам хотелось бы представить. Но по сравнению с другими планетами в Солнечной системе, здесь, на Земле, управление временем еще проще.
День на Марсе:
Во многих отношениях Марс также можно назвать «двойником Земли». В дополнение к полярным ледяным шапкам, сезонным колебаниям и воде (хотя и замерзшей) на ее поверхности, день на Марсе довольно близок к тому, какой день на Земле. По сути, Марсу требуется 24 часа 37 минут и 22 секунды, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси. Это означает, что один день на Марсе эквивалентен 1,025957 дням.
Сезонные циклы на Марсе, связанные с тем, что он имеет осевой наклон, аналогичный земному (25,19 ° по сравнению с 23,4 ° Земли), больше похожи на те, которые мы наблюдаем на Земле, чем на любой другой планете. В результате, марсианские дни испытывают аналогичные изменения: Солнце встает раньше, а садится позже летом, а зимой - наоборот.
Однако сезонные колебания на Марсе длятся в два раза дольше благодаря тому, что Марс находится на большем расстоянии от Солнца. Это приводит к тому, что марсианский год длится около двух земных лет - точнее 686,971 земных дней, что составляет 668,5991 марсианских дней (или золей). В результате на Красной планете можно ожидать, что более длинные дни и более длинные ночи будут длиться намного дольше. Что-то для будущих колонистов, чтобы рассмотреть!
День на Юпитере:
Учитывая тот факт, что это самая большая планета в Солнечной системе, можно ожидать, что день на Юпитере будет длиться долго. Но, как выясняется, официальный день Юпитера длится всего 9 часов, 55 минут и 30 секунд, что означает, что один день составляет чуть более трети длины земного дня. Это связано с тем, что газовый гигант имеет очень высокую скорость вращения, которая составляет 12,6 км / с (45 300 км / ч или 28148,115 миль в час) на экваторе. Эта высокая скорость вращения также является одной из причин, по которой на планете происходят такие сильные штормы.
Обратите внимание на использование слова официально, Поскольку Юпитер не является твердым телом, его верхняя атмосфера подвергается другой скорости вращения по сравнению с его экватором. По сути, вращение полярной атмосферы Юпитера примерно на 5 минут дольше, чем вращение экваториальной атмосферы. Из-за этого астрономы используют три системы в качестве системы отсчета.
Система I применяется от 10 ° северной широты до 10 ° южной широты, где ее период вращения является самым коротким на планете: 9 часов, 50 минут и 30 секунд. Система II применяется на всех широтах к северу и югу от них; его период составляет 9 часов 55 минут и 40,6 секунды. Система III соответствует вращению магнитосферы планеты, и этот период используется МАС и МАГ для определения официального вращения Юпитера (т.е. 9 часов 44 минуты и 30 секунд)
Таким образом, если бы вы теоретически могли стоять на облачных вершинах Юпитера (или, возможно, на плавучей платформе на геосинхронной орбите), вы бы увидели, как солнце садится на расстоянии менее 10 часов от любой широты. И в течение одного года в Юпитере солнце будет подниматься и заходить в общей сложности около 10 476 раз.
День на Сатурне:
Ситуация Сатурна очень похожа на ситуацию Юпитера. Несмотря на свои огромные размеры, планета имеет скорость вращения, равную 9,87 км / с (35 500 км / ч, или 22058,677 миль в час). Таким образом, Сатурну требуется около 10 часов и 33 минут для завершения одного сидерического вращения, что делает один день на Сатурне меньше половины того, что есть здесь на Земле. Здесь также это быстрое движение атмосферы приводит к некоторым супер-штормам, не говоря уже о гексагональной структуре вокруг северного полюса планеты и вихревой бури вокруг ее южного полюса.
И, также как и Юпитер, Сатурн не спеша вращается вокруг Солнца. С орбитальным периодом, который эквивалентен 10 759,22 земным дням (или 29 4571 земным годам), один сатурнский (или кронский) год длится примерно 24 491 сатурнианских дней. Однако, как и Юпитер, атмосфера Сатурна вращается с разной скоростью в зависимости от широты, что требует от астрономов использования трех систем с разными системами отсчета.
Система I охватывает экваториальную зону, южный экваториальный пояс и северный экваториальный пояс и имеет период 10 часов и 14 минут. Система II охватывает все другие сатурнские широты, за исключением северного и южного полюсов, и им был назначен период вращения 10 ч 38 мин 25,4 с. Система III использует радиоизлучение в измерить частоту внутреннего вращения Сатурна, что дало период вращения 10 ч 39 мин 22,4 с.
Используя эти различные системы, ученые получили разные данные от Сатурна за эти годы. Например, данные, полученные в 1980-х годах Вояджер 1 а также 2 Миссии показали, что день на Сатурне длился 10 часов 39 минут и 24 секунды. В 2004 году данные, предоставленные космическим зондом Кассини-Гюйгенс, измеряли гравитационное поле планеты, которое дало оценку 10 часов, 45 минут и 45 секунд (± 36 секунд).
В 2007 году это было пересмотрено исследованиями в Отделении наук о Земле, планетах и космосе, UCLA, что привело к текущей оценке в 10 часов 33 минуты. Как и в случае с Юпитером, проблема получения точных измерений возникает из-за того, что, как газовый гигант, части Сатурна вращаются быстрее, чем другие.
День на Уране:
Когда мы приходим на Уран, вопрос о том, как долго длится день, становится немного сложнее. С одной стороны, планета имеет период звездного вращения 17 часов 14 минут и 24 секунды, что эквивалентно 0,71833 земным дням. Таким образом, можно сказать, что день на Уране длится почти столько же, сколько день на Земле. Это было бы верно, если бы не экстремальный осевой наклон, который имеет этот газовый / ледяной гигант.
С осевым наклоном 97,77 ° Уран по существу вращается вокруг Солнца на своей стороне. Это означает, что его северный или южный полюс направлен почти прямо на Солнце в разное время в его орбитальном периоде. Когда один полюс переживает «лето» на Уране, он будет испытывать 42 года непрерывного солнечного света. Когда этот же полюс будет направлен в сторону от Солнца (то есть уранской «зимы»), он будет испытывать 42 года непрерывной темноты.
Следовательно, вы можете сказать, что один день - от одного восхода до следующего - длится целых 84 года на Уране! Другими словами, один уранский день - это то же время, что и один уранский год (84,0205 земных лет).
Кроме того, как и в случае с другими газовыми / ледяными гигантами, Уран вращается быстрее на определенных широтах. Следовательно, в то время как вращение планеты составляет 17 часов и 14,5 минут на экваторе, примерно на 60 ° южнее, видимые элементы атмосферы перемещаются намного быстрее, делая полный оборот всего за 14 часов.
День на Нептуне:
И последнее, но не менее важное: у нас есть Нептун. Здесь также, измерение одного дня несколько сложнее. Например, период звездного вращения Нептуна составляет примерно 16 часов, 6 минут и 36 секунд (что эквивалентно 0,6713 земным дням). Но из-за того, что это газовый / ледяной гигант, полюса планеты вращаются быстрее экватора.
В то время как магнитное поле планеты имеет скорость вращения 16,1 часа, широкая экваториальная зона вращается с периодом около 18 часов. Между тем, полярные регионы вращаются быстрее всего за 12 часов. Это дифференциальное вращение является наиболее выраженным из всех планет в Солнечной системе, и оно приводит к сильному поперечному сдвигу ветра.
Кроме того, осевой наклон планеты в 28,32 ° приводит к сезонным колебаниям, которые аналогичны изменениям на Земле и Марсе. Длинный орбитальный период Нептуна означает, что времена года длятся сорок земных лет. Но поскольку его осевой наклон сравним с земным, изменение продолжительности его дня в течение его длинного года не является более экстремальным.
Как вы можете видеть из этого небольшого изложения различных планет в нашей Солнечной системе, то, что составляет день, полностью зависит от вашей системы координат. В дополнение к тому, что он варьируется в зависимости от рассматриваемой планеты, вы также должны учитывать сезонные циклы и то, откуда на планете производятся измерения.
Как резюмировал Эйнштейн, время относительно наблюдателя. Исходя из вашей инерциальной системы отсчета, ее прохождение будет отличаться. И когда вы стоите на планете, отличной от Земли, ваша концепция дня и ночи, которая установлена на время Земли (и определенный часовой пояс), может быть довольно запутанной!
Мы написали много интересных статей о том, как измеряется время на других планетах здесь, в журнале «Космос». Например, вот как долго длится год на других планетах? У какой планеты самый длинный день? Вращение Венеры. Как долго длится день на Марсе? и как долго длится день на Юпитере?
Если вы ищете дополнительную информацию, посмотрите нашу Солнечную систему на Space.com
У Astronomy Cast есть эпизоды на всех планетах, включая Эпизод 49: Меркурий и Эпизод 95: Люди на Марс, Часть 2 - Колонисты
