Ile trwa rok na Marsie? Porównanie z rokiem ziemskim

Masz wrażenie, że czas na Marsie płynie inaczej niż na Ziemi? W tym tekście poznasz, ile trwa rok na Marsie i jak różni się on od ziemskiego. Zobaczysz też, co oznacza sol, dlaczego marsjańskie pory roku są tak nierówne i jak liczy się tamtejszy Nowy Rok.

Ile trwa rok na Marsie?

Rok marsjański to czas, którego Mars potrzebuje, by wykonać pełny obieg wokół Słońca. Dla Czerwonej Planety ten obieg jest wyraźnie dłuższy niż dla Ziemi, bo jej orbita leży dalej od Słońca i jest bardziej wydłużona. To powoduje, że rok na Marsie trwa 687 dni ziemskich, czyli około 1,88 roku ziemskiego. Kto urodziłby się na Marsie, świętowałby urodziny mniej więcej co dwa ziemskie lata.

W astronomii często zapisuje się to jako 687 dni lub 1,88 roku ziemskiego, zakładając, że ziemski rok gwiazdowy ma 365 dni. Oznacza to, że od jednego marsjańskiego Nowego Roku do kolejnego mija prawie dwa razy więcej czasu niż w naszym kalendarzu. Tę różnicę dobrze widać w długoterminowych misjach – łazik, który działa na Marsie kilka ziemskich lat, ma na „liczniku” dopiero kilka tamtejszych lat.

Rok marsjański trwa 687 dni ziemskich, a więc niemal dwa razy dłużej niż rok na Ziemi.

Jak przeliczyć rok marsjański na ziemski?

Jeśli chcesz szybko wyobrazić sobie te proporcje, możesz potraktować każdy rok marsjański jak niespełna dwa lata ziemskie. Od kwietnia 1955 roku – przyjętego jako początek „Roku 1, Sol 1” – na Ziemi minęło już ponad 65 lat, a na Marsie trwa dopiero rok 36–37, w zależności od aktualnej daty. To pokazuje, jak powoli „starzeje się” tamtejszy kalendarz.

Gdy w jednym z ostatnich cykli Nowy Rok na Marsie wypadał 26 grudnia według naszego kalendarza, na planecie rozpoczynał się dopiero rok 37. W kolejnych latach daty te przesuwają się, bo długość marsjańskiego roku i ziemskiego roku nie jest łatwa do zgrania bez specjalnego systemu liczenia.

Dlaczego rok na Marsie jest dłuższy?

Odpowiedź wynika z dwóch prostych faktów. Po pierwsze Mars krąży dalej od Słońca niż Ziemia, więc ma dłuższą orbitę. Po drugie jego prędkość po orbicie jest mniejsza. Planety bliżej Słońca poruszają się szybciej, a te dalsze wolniej, co wynika z praw Keplera. W efekcie Mars potrzebuje więcej czasu, by wrócić do tego samego miejsca względem Słońca i zamknąć pełen obieg.

Dochodzi do tego jeszcze jeden element – silniejsza eliptyczność toru. Orbita Marsa jest bardziej spłaszczona niż ziemska. W pobliżu punktu, w którym jest bliżej Słońca, porusza się szybciej, a kiedy jest dalej – wolniej. To nie tylko wydłuża rok, ale także wpływa na długość marsjańskich pór roku.

Ile trwa doba na Marsie?

Wbrew pozorom największy „szok czasowy” nie dotyczy dnia, lecz właśnie roku. Doba marsjańska, czyli sol, jest bowiem bardzo podobna do ziemskiej. To ważne z punktu widzenia biologii człowieka, planowania misji i synchronizacji pracy łazików z zespołami na Ziemi.

Sol zdefiniowano jako czas między kolejnymi górowaniami Słońca na marsjańskim niebie. Technicznie to 24 godziny 39 minut 35,244 sekundy, czyli 88 775,24409 sekund. Dla porównania ziemska doba słoneczna trwa średnio 24 godziny i około 0,002 sekundy. Różnica to około 2,7%, co przekłada się na mniej więcej 40 minut dłuższej doby na Marsie.

Doba gwiazdowa i słoneczna na Marsie

Podobnie jak na Ziemi, na Marsie można rozróżnić dobę gwiazdową i doby słonecznej (sol). Doba gwiazdowa to czas pełnego obrotu planety względem odległych gwiazd. Na Marsie wynosi ona 24 godziny 37 minut 22,663 sekundy, więc jest nieco krótsza od sola. Różnica wzięła się z faktu, że w czasie jednego obrotu planeta przesuwa się po orbicie wokół Słońca.

Można to zobrazować w prosty sposób: jeśli na początku doby pewna gwiazda i Słońce górują jednocześnie na południku, to przy następnym górowaniu tej gwiazdy Słońce jest jeszcze odrobinę „z tyłu” na niebie. Potrzeba kilku minut, by i ono znalazło się znów na południku. Ten właśnie dodatkowy czas tworzy różnicę między dobą gwiazdową a słoneczną.

Jak działa marsjański „zegar 24-godzinny”?

W misjach takich jak Viking Lander, Mars Science Laboratory (Curiosity), InSight czy Perseverance przyjęto klasyczny podział doby na 24 godziny, 60 minut i 60 sekund. Godziny, minuty i sekundy na Marsie są jednak nieco dłuższe niż na Ziemi, ponieważ odnoszą się do sola dłuższego o 2,7%. To pozwala utrzymać intuicyjny format godzin, a jednocześnie wiernie odzwierciedlić lokalny czas słoneczny.

W praktyce inżynierowie w Jet Propulsion Laboratory czy w Europejskiej Agencji Kosmicznej używają zegarków i systemów komputerowych, które liczą czas w solach. Zdarza się, że pracownicy kontroli lotu noszą dwa zegarki – jeden pokazujący czas ziemski, drugi czas marsjański. Ułatwia to planowanie komend do łazików tak, aby docierały do nich w trakcie lokalnego „dnia”, gdy systemy zasilane energią słoneczną mogą pracować najwydajniej.

Jak różni się rok marsjański od ziemskiego?

Rok może być definiowany na różne sposoby – zwrotnikowo, gwiazdowo, synodycznie. Na potrzeby porównania Marsa i Ziemi najczęściej mówi się o czasie pełnego obiegu planety wokół Słońca, powiązanym z cyklem pór roku. To właśnie długość roku zwrotnikowego i nachylenie osi planety decydują o znanych nam zmianach sezonów.

Na Ziemi rok zwrotnikowy trwa średnio około 365,24 dnia, co wymusiło wprowadzenie lat przestępnych w kalendarzu gregoriańskim. Mars ma rok o długości 687 dni ziemskich i własny system liczenia lat, który startuje od równonocy wiosennej na półkuli północnej w 1955 roku. W efekcie, mimo że na Ziemi minęły już ponad sześć dekad, marsjański licznik lat przesunął się dopiero w okolice 36–37.

Pory roku na Marsie a długość roku

Mars, podobnie jak Ziemia, ma oś obrotu nachyloną do płaszczyzny orbity. Dla Ziemi to około 23 stopnie, dla Marsa około 25 stopni. Dzięki temu obie planety mają pory roku. Na Marsie ich długość jest jednak mocno zróżnicowana, bo orbita jest bardziej eliptyczna. Gdy planeta jest bliżej Słońca, porusza się szybciej, więc sezon trwa krócej. Gdy znajduje się dalej, obraca się wolniej po orbicie, więc pora roku rozciąga się w czasie.

Europejska Agencja Kosmiczna podaje, że na półkuli północnej wiosna trwa około 194 sole, a jesień około 142 sole. To duża różnica, której nie obserwujemy na Ziemi, gdzie pory roku są dużo bardziej zbliżone długością. Z punktu widzenia przyszłych mieszkańców Marsa oznacza to na przykład znacznie dłuższy sezon topnienia suchego lodu w jednym okresie roku i krótszy w innym.

Jak liczy się „Nowy Rok na Marsie”?

Współczesna rachuba czasu na Marsie powiązana jest z astronomiczną równonocą wiosenną na półkuli północnej. Za Rok 1, Sol 1 przyjęto dzień 11 kwietnia 1955 roku, kiedy zaczynała się wiosna i jednocześnie wystąpiła silna, globalna burza pyłowa. To praktyczny punkt odniesienia, który pozwala porównywać sezony między różnymi misjami.

Przesunięcia między kalendarzem marsjańskim i ziemskim są wyraźne. Przykładowo, jeden z marsjańskich Nowych Roków przypadł na 7 lutego według naszego kalendarza, inny – na 26 grudnia. Data w ziemskim kalendarzu zmienia się, ale odstęp między dwoma marsjańskimi sylwestrami pozostaje stały: 687 dni ziemskich, czyli 668 soli marsjańskich.

Jak długo trwają dzień i noc na Marsie?

Skoro sol jest tylko o około 40 minut dłuższy od ziemskiej doby, rozkład dnia i nocy w wielu miejscach na Marsie wygląda całkiem znajomo. W czasie równonocy na równiku dzień i noc trwają mniej więcej po 12 godzin, podobnie jak na Ziemi. Znacznie większe różnice pojawiają się jednak, gdy uwzględnimy pory roku i szerokość geograficzną.

Odległość od Słońca, nachylenie osi i wydłużona orbita sprawiają, że długość dnia i nocy zmienia się wyraźnie w ciągu roku. Na niskich szerokościach geograficznych dzień może trwać nieco ponad 12 godzin, a noc nieco krócej, natomiast w okolicach biegunów pojawiają się ekstremalne zjawiska – wielodniowe noce i wielodniowe „białe noce”, gdy Słońce w ogóle nie zachodzi lub nie wschodzi.

Ile trwa noc na Marsie?

Na równiku, w okolicach równonocy, marsjańska noc trwa podobnie jak ziemska – około pół sola. Wraz z przejściem do zimy na danej półkuli noce wydłużają się, a dnie skracają. W rejonach polarnych w czasie marsjańskiej zimy noc może ciągnąć się , szczególnie w pobliżu bieguna południowego. Wtedy Słońce nie wschodzi wcale, a temperatura gwałtownie spada.

Podczas marsjańskiego lata w wysokich szerokościach geograficznych może pojawić się sytuacja odwrotna. Słońce prawie nie schodzi pod horyzont, a noc staje się bardzo krótka albo znika na długi okres. Taki długi dzień sprzyja topnieniu sezonowych czap z suchego lodu i zasila cyrkulację atmosferyczną, która napędza wiatry i burze pyłowe.

Dlaczego różnice między dniem i nocą są tak duże?

Mars ma bardzo cienką atmosferę, której ciśnienie stanowi zaledwie około 0,6% ciśnienia na Ziemi. Tak cienka warstwa gazów słabo magazynuje ciepło. W efekcie różnice temperatury między dniem i nocą mogą sięgać nawet 100°C. W ciągu dnia na równiku temperatura z okolic -5°C potrafi spaść nocą do -95°C.

Regiony o specyficznej rzeźbie terenu, jak płaskowyż Tharsis z gigantycznymi wulkanami, mogą mieć w dzień około +30°C, a w nocy „tylko” -60°C. To duża różnica, ale wciąż łagodniejsza niż w wielu innych częściach planety. W dolinach jest zwykle cieplej, a na wzniesieniach zimniej, co przypomina znane z Ziemi zjawiska, choć na Marsie są one wyraźniejsze.

Jak czas na Marsie mierzą misje kosmiczne?

Dla naukowców i inżynierów zarządzających łazikami i lądownikami marsjański czas to codzienne narzędzie pracy. Misje NASA i ESA od lat korzystają z pojęcia sola, a wiele ważnych wydarzeń, jak lądowanie, opisuje się właśnie w tych jednostkach. Taki system opracowano jeszcze w latach 70., przy okazji misji Viking.

W misji Mars Science Laboratory dzień lądowania Curiosity oznaczono jako sol 0. Dla InSight i Perseverance również wybrano dzień lądowania jako sol 0. Z kolei w misji Mars Pathfinder użyto innego podejścia i pierwszy pełny dzień po lądowaniu oznaczono jako sol 1. Ten pozornie drobny szczegół miał związek z porą doby, o której sonda znalazła się na powierzchni – bliżej poranka lub bliżej wieczoru.

• Viking Lander wprowadził praktyczne użycie pojęcia sola w 1976 roku,
• Curiosity, InSight i Perseverance liczą czas od „sol 0” w dniu lądowania,
• Pathfinder zaczynał od „sol 1”, gdyż lądowanie nastąpiło późno w marsjańskim dniu,
• zegary misji uwzględniają marsjańskie godziny i minuty dłuższe o około 2,7%.

Do śledzenia czasu używa się zarówno wyspecjalizowanych systemów komputerowych, jak i zwykłych zegarków mechanicznych lub elektronicznych przystosowanych do marsjańskiej doby. Niektórzy operatorzy noszą je na osobnym nadgarstku, by na pierwszy rzut oka wiedzieć, czy na Marsie panuje dzień, czy noc. To szczególnie przydatne, gdy zespoły pracują według marsjańskiego rytmu, a ich „ziemskie” godziny pracy stale się przesuwają.

Sol a planowanie pracy łazików

Każda misja łazikowa planuje swoje działania w cyklach dobowych. Na początku sola analizuje się dane, stan zasilania i warunki pogodowe. Następnie przygotowuje się pakiet komend, które zostaną wysłane na Marsa tak, by robot otrzymał je w czasie lokalnego dnia. W nocy łaziki zwykle ograniczają aktywność, a część instrumentów przechodzi w tryb oszczędzania energii.

Burze pyłowe, zmiany sezonowe i długość dnia w danej lokalizacji determinują, ile czasu łazik może realnie pracować w ciągu sola. Gdy atmosfera wypełniona jest pyłem, ilość energii docierającej do paneli słonecznych spada. Przy długich zimowych nocach na wysokich szerokościach geograficznych przerwy w pracy mogą się wydłużać, co inżynierowie muszą brać pod uwagę w harmonogramach badań.

Co oznacza dłuższy rok marsjański dla przyszłych mieszkańców?

Myśląc o kolonizacji Marsa, trzeba brać pod uwagę nie tylko temperatury, grawitację czy skład atmosfery, ale także strukturę czasu. Ludzki zegar biologiczny dobrze radzi sobie z dobą zbliżoną do 24 godzin, dlatego sol nie powinien być wielkim problemem. Inaczej wygląda kwestia długiego roku, nierównych pór roku i ekstremalnych nocy polarnych.

W praktyce może się okazać, że przyszłe marsjańskie miasta będą używać zarówno lokalnego czasu marsjańskiego, jak i uniwersalnego czasu ziemskiego. Jeden system przyda się do organizacji życia na powierzchni planety, drugi do kontaktu z Ziemią i do porównań między różnymi koloniami i stacjami kosmicznymi. Różnica w długości roku sprawi, że daty świąt „importowanych” z Ziemi będą się przesuwać względem lokalnych sezonów, co wymusi własną tradycję kalendarzową.

• Sol będzie podstawową jednostką planowania pracy i odpoczynku,
• rok marsjański wyznaczy rytm rolnictwa, produkcji energii i eksploracji,
• długie zimowe noce przy biegunach ograniczą aktywność zewnętrzną,
• nierówne pory roku wymuszą sezonowe strategie gromadzenia zasobów.

Wszystko to sprawia, że proste pytanie „Ile trwa rok na Marsie?” prowadzi do całej sieci zagadnień: od fizyki orbit, przez klimat, aż po przyszłe systemy kalendarzowe, które będą musieli zrozumieć ci, którzy kiedyś zamieszkają na Czerwonej Planecie.