Fizycy NIST Kwantyfikują Dylatację Czasu Między Ziemią a Marsem

Fizycy z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) dokonali precyzyjnej kwantyfikacji różnicy w upływie czasu pomiędzy Ziemią a Marsem. Badanie, opublikowane w grudniu 2025 roku w periodyku The Astronomical Journal, potwierdza przewidywania wynikające z ogólnej teorii względności Alberta Einsteina. Kluczowym ustaleniem jest to, że zegary umieszczone na powierzchni Marsa tykają średnio o 477 mikrosekund na ziemską dobę szybciej niż ich odpowiedniki na Ziemi. Ta rozbieżność ma istotne implikacje dla przyszłej infrastruktury międzyplanetarnej, zwłaszcza w kontekście planowanych załogowych misji i potencjalnych stałych osiedli.

Precyzyjne wyliczenie tej temporalnej dryfacji, przeprowadzone między innymi przez fizyków NIST, Neila Ashby’ego i Bijunatha Patlę, uwzględnia złożony splot czynników fizycznych. Głównym czynnikiem przyspieszającym marsjański czas jest słabsza grawitacja powierzchniowa planety, co jest zgodne z zasadą, że czas płynie szybciej w słabszych potencjałach grawitacyjnych. Efekt ten przeważa nad spowalniającym wpływem mniejszej prędkości orbitalnej Marsa względem Ziemi. Ponadto, analiza uwzględniła wpływ ekscentrycznej orbity Marsa oraz zmienne oddziaływania grawitacyjne Słońca, Ziemi i Księżyca.

W rezultacie uwzględnienia wszystkich czynników, roczna fluktuacja różnicy w tempie upływu czasu sięga nawet 226 mikrosekund na dobę. Dla porównania, wcześniej oszacowany przez NIST stały offset dla Księżyca wynosi około 56 mikrosekund na dobę szybciej niż na Ziemi, co ilustruje zróżnicowanie efektów relatywistycznych w Układzie Słonecznym. W kontekście przyszłych operacji, gdzie standardy synchronizacji wymagają dokładności rzędu jednej dziesiątej mikrosekundy, ignorowanie tych przesunięć mogłoby prowadzić do krytycznych błędów operacyjnych w autonomicznych łazikach i systemach pozycjonowania na Marsie.

Badanie wprowadza również formalizm uwzględniający wpływ pływów słonecznych na system Ziemia-Księżyc, co pozwala na dokładniejsze przewidywanie tempa zegarów na Marsie i Księżycu w porównaniu z prostymi przybliżeniami orbitalnymi. Ta zaawansowana metodologia, obejmująca modulację amplitudy wynoszącą około 40 mikrosekund na siedem cykli synodycznych, świadczy o dążeniu do najwyższej dokładności metrologicznej. Ostatecznie, wyniki te stanowią kluczowy element w budowaniu ram czasowych dla przyszłej eksploracji kosmosu, zapewniając niezawodność systemów komunikacyjnych i nawigacyjnych niezależnie od ich lokalizacji w Układzie Słonecznym.