Согласно теории относительности, время идет с разной скоростью в зависимости от скорости движения и силы гравитации. Проще говоря, чем быстрее вы движетесь или чем ближе вы находитесь к массивному объекту с сильной гравитацией, тем медленнее для вас течет время. Так что, собираясь на Марс, стоит запастись антивозрастным кремом: стареть человек там будет действительно быстрее, чем на Земле.
И это не просто теоретические рассуждения — эффект замедления времени действительно существует и имеет вполне практические последствия, с которыми ученые уже неоднократно сталкивались. Так, когда первые спутники GPS были выведены на орбиту, специалисты поначалу не думали, что релятивистские эффекты будут заметны. Однако пионер GPS Нил Эшби указал, что влияние будет весьма существенным, и оказался прав.
GPS-спутник движется со скоростью около 28 000 км/ч, что замедляет его собственное время на 7 микросекунд в сутки по сравнению с поверхностью Земли. Но есть и второй эффект: на орбите гравитация слабее, чем на поверхности, а значит, время там идет быстрее — на 45 микросекунд в сутки. В итоге часы спутника начинают спешить на 38 микросекунд ежедневно. Без регулярной коррекции GPS-навигация ошибалась бы, причем существенно — на несколько километров в день.
По мере продвижения человечества в космос эта проблема становится все острее. Американцы уже хотят ввести для Луны собственный часовой пояс, поскольку там время идет на 56 микросекунд в сутки быстрее, чем на Земле.
С Марсом все еще сложнее. Эшби и его коллега Биджунат Патла из Национального института стандартов и технологий США (NIST) обнаружили, что расчеты для Марса требуют учета влияния сразу четырех крупных небесных тел — Земли, Солнца, Луны и самого Марса, — что делает такие вычисления на порядок сложнее лунных расчетов. К тому же Марс движется по более эллиптической орбите, его скорость вокруг Солнца меняется в течение марсианского года, а дополнительной сложности добавляет небольшое колебание орбиты Красной планеты.
Тем не менее, физики выполнили все расчеты и выяснили, что время на Марсе течет на 477 микросекунд в сутки быстрее, чем на Земле, с колебанием в 266 микросекунд в зависимости от времени года. Это означает потенциальную ошибку GPS-навигации на 143 километра ежедневно.
«Хорошо впервые узнать, что происходит на Марсе с точки зрения времени», — сказал Эшби. «Никто раньше этого не знал. Это улучшает наше понимание самой теории Эйнштейна — теории того, как тикают часы и как работает относительность».
Для будущих марсианских миссий и колонизации Красной планеты потребуется создать динамическую, постоянно меняющуюся систему коррекции времени — своеобразный интернет Солнечной системы, где каждый пакет данных должен учитывать релятивистские поправки.
Ранее ученые открыли опасный для колонистов Красной планеты эффект.