火星ではどうやって時間を知るのでしょうか?

NASA の新しい火星探査車が今年の夏に赤い惑星に着陸するとき、探査車の科学およびエンジニアリング チームの拠点であるカリフォルニアのジェット推進研究所では、午前中か午後の早い時間になるだろうと想定するのは間違いありません。つまり、東海岸では午後半ば、ヨーロッパでは夕方などになります。タイム ゾーンを推測するのは簡単です。しかし、火星では何時になるのでしょうか。キュリオシティはどのタイム ゾーンで活動するのでしょうか。また、それをどうやって知るのでしょうか。

火星での時間管理は、地球で時間を告げることと少し似ています。なぜなら、両惑星は多くの点で似ているからです。しかし、人を少し狂わせるほどの違いもあります。

まず、火星の 1 日 (ソル) は、地球の 1 日よりも 39 分 35 秒長い。これは大したことはないが、キュリオシティ チームのように火星時間で生活すると、すぐにその差が大きくなる。また、火星の 1 年は 668.59 ソルで、地球の 1 年の約 1.88 倍である。火星の軌道が極めて偏心しているため、季節ははるかに長く、はるかに激しい。

「毎日40分ずつ東に飛んでいるような気分です」と、スピリットとオポチュニティの探査車やフェニックス着陸機の開発に携わったジェット推進研究所の科学者デボラ・バス氏は言う。「常に時差ボケです。ほんの少しです。1時間なら大したことはないですから。でも、だんだん疲れてきます」

我々が時間の経過に従って人生を刻むのと同じように、宇宙ミッションもそうである。火星ミッションのほとんどは太陽光発電で行われており、つまり宇宙船は日中に作業を行わなければならない。キュリオシティには原子力発電機が搭載されているが、多くの点で依然として太陽光発電機である。カメラやその他の機器は太陽光がないと見えず、火星の昼と夜の大きな温度変化などの大気現象は太陽の動きに追従する。したがって、エンジニアは火星の時間を追跡するための信頼できる方法を必要とする。ゴダード宇宙研究所の名誉教授マイケル・アリソン氏は、その解明を趣味にしている。「ある意味で、私は火星の時間を地球の時間よりもよく知っています」と彼は冗談を言う。

まず、太陽が頭上の子午線を横切る時点である地方正午を決定します。これは地方真太陽時と呼ばれます。しかし、火星（および地球）は偏心軌道を持ち、一年を通して太陽に近づいたり遠ざかったりするため、地方正午は空の太陽の高度が変わると数分ずれることがあります。そのため、本当に正確を期すために、天文学者は「架空平均太陽」と呼ばれるものを使用します。これは太陽の平均位置に応じて動きます。アナレンマと呼ばれるチャートで示されるこの位置によって地方平均太陽時が得られます。これは、天文学者が火星の時刻を知るために使用するものです。

これで、現地の正午がわかります。また、特定の地点、本初子午線の平均太陽時を基準とした現地時間もわかります。地球では、これは以前はグリニッジ標準時と呼ばれていましたが、現在は協定世界時です。米国東部時間は UTC-5 時間などです。火星では、MTC と呼ばれています。

アリソン氏によると、火星の本初子午線は、実は地球の本初子午線より先に選ばれた。天文学者たちは1840年に観測結果を図に記録できるようにこの子午線を選び、後に子午線湾として知られる暗い領域に落ち着いた。（ちなみに、探査機オポチュニティはこの地域の西部に着陸した。）この地域のクレーター、エアリー0が真の本初子午線である。天文学者たちは1960年代にマリナーの写真に基づいてこの子午線を選んだ。エアリーは、1884年に地球の本初子午線として最終的に選ばれたグリニッジ望遠鏡を建造したイギリスの天文学者ジョージ・エアリーにちなんで名付けられた。

火星の月: 1 月、2 月、ブラッドベリ、クラーク、3 月。

余談ですが、時間の構成について話している間、火星の月やグレゴリオ暦については忘れてください。火星の衛星フォボスとダイモスは、惑星の周りを非常に速く回転するため、それらの満ち欠けに応じてカレンダーを分割しても意味がありません。代わりに、科学者は太陽の経度を使用してカレンダーをマークします。1 年は、太陽が火星の赤道の真上にあり、火星から見て北に移動しているときに始まります。つまり、春の始まりです。北半球の冬は、太陽が 90 度にあるときに始まります。

アリソン氏もこれに取り組み、10 か月追加した火星カレンダーを作成した。彼は、春分、秋分、冬分、秋分などの点で火星の月を地球の月に合わせていたかったので、あちこちに余分な月を入れた。「1 月、2 月、ブラッドベリ、クラーク、3 月があります」と彼は笑いながら言った。「火星の衛星の軌道を基準にして、便利な季節区分を作成することはできません。しかし、人々が火星に行くと、月ごとの計算が必要になるかもしれません。これは私たちにとって便利な時間の構成です。」

アリソン氏は、カッシーニ、ジュノー、その他のミッションのプロジェクト科学者として、キャリアのほとんどを太陽系外縁部で過ごしてきました。彼が火星時間に携わる前は、天文学者たちは、ミッションの予定寿命の前後数年間、惑星の位置に基づいてアナレマと火星の時間スケールを計算していました。アリソン氏は、火星の一般的な時間計算機を作成し、126 火星年分の惑星の位置を計算することにしました。

「これをもっと一般的な方法で定義して、一度で終わらせたら面白いだろうと思った」と彼は言う。彼は火星の空を横切る太陽の平均的な動きを追跡するアナレマを作った。それは涙のしずくのように見える。アリソンは火星の架空の平均太陽をプロットし、この計算に基づいて平均太陽時の定義を作成した。火星の軌道は木星やその他の要因によって左右されるため、これには高度な数学が必要だったが、アリソンは楽しい夏のプロジェクトだったと言う。NASA は今でも彼のアルゴリズムを使用している。

あなたも、ゴダード研究所のウェブサイトにアクセスして、アリソンの同僚であるロブ・シュムンクが作成した火星時計をダウンロードすれば、同じことができる。Mars24 では、火星の美しい画像や、スピリット、オポチュニティ、フェニックス、バイキングなどのミッションの位置がわかる。キュリオシティが着陸すると、独自のアイコンが表示される。

Mars24 をダウンロードすると、タイムゾーンがないことに気がつくでしょう。各着陸機は、1884 年に標準時が制定される前の都市と同様に、現地の平均太陽時の推定値を基準としています。ただし、各着陸機には事実上のタイムゾーンがあります。たとえば、スピリットとオポチュニティは 12 時間離れています。

JPLでは、壁の時計で火星の時間を記録しているとバス氏は言う。探査車が何かを行うと、その時刻は探査車の現地時間とJPL時間として記録される。スピリットとオポチュニティのミッションが始まったとき、NASAは特注の火星用腕時計を注文し、チームメンバーの中には火星用の目覚まし時計を持っている者もいた。

「世界標準時があり、宇宙船の時計の時刻もあります。そして、地方の平均太陽時、つまり火星時間があります。さらに、太平洋標準時、東部標準時があります。時間システム間の変換は実に驚くべきものです」とバス氏は言う。「その点では、火星時間は単に別のタイムゾーンに過ぎません。」