Учёные выяснили, что лунные сутки длятся на 57 миллионных секунды дольше земных
С тех пор, как 52 года назад астронавты последний раз покинули лунную поверхность, для Луны и Земли прошло разное время. Для нас, землян, Луна ждала нашего возвращения чуть дольше, чем Земля — примерно на 1,1 секунды. Новое исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv и еще не прошедшее рецензирование, раскрывает эти данные.
Эта разница кажется незначительной, как и 57 миллионных (0,0000575) секунды, на которые время на Луне каждый день опережает земное время.
Однако этот важный результат исследования ученых NASA может сыграть ключевую роль в синхронизации навигационных систем, когда американское космическое агентство начнет свои долгожданные пилотируемые миссии на Луну и дальше.
Ученым давно известно о способности гравитации замедлять время благодаря общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Но практически измерить временные искажения, вызванные различиями в гравитации, например, между Землей и Луной, стало возможно только недавно.
Только в последние десятилетие появились атомные часы, достаточно чувствительные для обнаружения небольших временных различий между объектами, движущимися относительно друг друга или находящимися под воздействием разных гравитационных сил.
С полувековой паузой между пилотируемыми посадками на Луну у ученых не было веской причины исследовать, как эти крошечные временные различия проявляются между Землей и Луной. На Луне сила гравитации составляет одну шестую от земной, но астронавты оставались там лишь ненадолго, и это не представляло большой проблемы.
Теперь у ученых есть крайний срок: NASA планирует вернуть астронавтов на Луну к 2026 году в рамках миссии "Артемида", где они начнут исследовать возможные места для лунных баз, которые в будущем могут стать стартовыми площадками для миссий на Марс.
"Мы рассчитываем на устойчивое присутствие на Луне", — рассказала Шерил Грэмлинг из Центра космических полетов имени Годдарда в Мэриленде. "Инфраструктура на Земле, такая как GPS, обеспечивает точность времени до наносекунды. Если вы пытаетесь совершить навигацию или приземлиться на Луне, избегая опасных зон, эта точность имеет значение".
В апреле этого года NASA и другим агентствам США было поручено разработать единую систему отсчета времени для Луны, которую могли бы принять другие космические агентства.
Новое открытие способствует этой задаче и разрабатывалось уже некоторое время. Слава Турышев, физик из Лаборатории реактивного движения NASA, руководивший исследованием, сказал: "Кто-то должен был сесть и поработать над математикой".
С Земли кажется, что Луна опережает земное время на 57 миллионных секунды в сутки. Турышев и его коллеги пришли к этому числу, рассчитав скользящую шкалу времени для Земли и Луны относительно барицентра Солнечной системы. Это общий центр масс Солнечной системы, вокруг которого в тонком равновесии вращаются Солнце, планеты и спутники.
Расчеты Турышева и его коллег близки к 56,02 микросекундам, полученным другой группой исследователей из Национального института стандартов и технологий США в феврале. Но даже крошечные доли секунды имеют значение на таких больших расстояниях, так что работа продолжается.
Ни один из этих результатов пока не прошел рецензирование, и окончательное определение лунного времени должно быть подтверждено рядом агентств и международных организаций, таких как Международное бюро мер и весов и Международный астрономический союз, которые планируют провести встречу в августе.
Также необходимо следить за тем, как замедляется вращение Земли, делая наши дни немного длиннее, и как деятельность человека по добыче полезных ископаемых повлияла на это вращение.