Тук на Земята сме склонни да отделяме време за даденост, като никога не сме подозирали, че увеличенията, с които го измерваме, са всъщност относителни. Начините, по които измерваме нашите дни и години, всъщност са резултат от разстоянието на нашата планета от Слънцето, времето, необходимо за орбита и времето, необходимо за въртене по оста си. Същото важи и за останалите планети в нашата Слънчева система.
Докато ние, земляните, разчитаме, че един ден е около 24 часа от слънце до слънце, продължителността на един ден на друга планета е съвсем различна. В някои случаи те са много къси, докато в други могат да продължат повече от години - понякога значително! Нека да разгледаме как работи времето на други планети и да видим колко дълги могат да бъдат дните им, нали?
Ден на живак:
Меркурий е най-близката планета до нашето Слънце, като варира от 46 001 200 км в перихелион (най-близко до Слънцето) до 69 816 900 км при афелион (най-отдалечен). Тъй като отнема 58.646 земни дни, за да може Меркурий да се завърти веднъж на оста си - ака. нейният страничен период на въртене - това означава, че отнема малко над 58 земни дни, за да преживее Меркурий за един ден.
Това обаче не означава, че Меркурий изживява два изгрева за малко повече от 58 дни. Поради близостта си до Слънцето и бързата скорост, с която го обикаля, са необходими еквивалента от 175,97 земни дни, за да може Слънцето да се появи отново на едно и също място в небето. Следователно, докато планетата се върти веднъж на 58 земни дни, това е приблизително 176 дни от един изгрев до следващия на Меркурий.
Нещо повече, отнема само на Меркурий 87.969 земни дни, за да завърши една орбита на Слънцето (т.е. Орбиталният му период). Това означава, че една година на Меркурий е еквивалентна на около 88 земни дни, което от своя страна означава, че една единична Меркурийска (или Ермиева) година трае само половината, колкото Меркурийски ден.
Нещо повече, северните полярни райони на Меркурий са постоянно в сянка. Това се дължи на това, че оста му е наклонена на едва 0,034 ° (в сравнение със земната 23,4 °), което означава, че тя не изпитва екстремни сезонни изменения, при които дните и нощите могат да продължат месеци в зависимост от сезона. На полюсите на Меркурий винаги е тъмно и сенчесто. Така че можете да кажете, че полюсите са в постоянно състояние на здрач.
Ден на Венера:
Известна още като „Земният близнак“, Венера е втората най-близка планета до нашето Слънце - с разстояние от 107 477 000 км в перихелион до 108 939 000 км при афелион. За съжаление, Венера е и най-бавно движещата се планета, факт, който става очевиден, като се гледат полюсите й. Докато всяка друга планета в Слънчевата система е изпитвала сплескване на полюсите си поради скоростта на въртенето им, Венера не е имала такова сплескване.
Венера има скорост на въртене от едва 6.5 km / h (4.0 mph) - в сравнение с рационалната скорост на Земята от 1670 km / h (1.040 mph) - което води до страничен период на въртене от 243.025 дни. Технически това е -243.025 дни, тъй като въртенето на Венера е ретроградно. Това означава, че Венера се върти в посока, обратна на орбиталния си път около Слънцето.
Така че, ако бяхте над северния полюс на Венера и го наблюдавате как се движи около Слънцето, ще видите, че се движи по посока на часовниковата стрелка, докато въртенето му е обратно на часовниковата стрелка. Независимо от това, това все още означава, че Венера отнема 243 земни дни, за да се завърти веднъж на оста си. Въпреки това, подобно на Меркурий, орбиталната скорост на Венера и бавното въртене означава, че един слънчев ден - времето, необходимо на Слънцето да се върне на едно и също място в небето, продължава около 117 дни.
И така, докато една венезийска (или цитерейска) година работи до 224.701 земни дни, тя преживява по-малко от два пълни изгрева и залеза през това време. Всъщност една венерианска / цитерска година продължава толкова, колкото 1,92 венериански / цитерски дни. Хубаво е, че Венера има други общи неща със Земята, защото е сигурна, че това не е нейният дневен цикъл!
Ден на Земята:
Когато мислим за ден на Земята, ние сме склонни да мислим за това като прост интервал от 24 часа. В интерес на истината, на Земята са нужни точно 23 часа 56 минути и 4.1 секунди, за да се завърти веднъж на оста си. Междувременно, средно слънчевият ден на Земята е дълъг 24 часа, което означава, че е необходимо толкова време, за да се появи Слънцето на едно и също място в небето. Между тези две стойности казваме, че един ден и нощен цикъл продължава дори 24.
В същото време на планетата има вариации в продължителността на един ден на базата на сезонни цикли. Поради аксиалния наклон на Земята количеството слънчева светлина, изпитвано в определени полукълба, ще варира. Най-крайният случай на това се случва на полюсите, където денят и нощта могат да продължат дни или месеци в зависимост от сезона.
На Северния и Южния полюс през зимата една нощ може да продължи до шест месеца, което е известно като "полярна нощ". През лятото полюсите ще изпитат това, което се нарича „среднощно слънце“, където един ден продължава цели 24 часа. Така че наистина дните не са толкова прости, колкото обичаме да си представяме. Но в сравнение с другите планети в Слънчевата система, управлението на времето все още е по-лесно тук, на Земята.
Ден на Марс:
В много отношения Марс може да бъде наречен още „Земният близнак“. Освен че има полярни ледени шапки, сезонни вариации и вода (макар и замръзнала) на повърхността си, ден на Марс е доста близък до деня на Земята. По същество на Марс са необходими 24 часа 37 минути и 22 секунди, за да завърши едно въртене по оста си. Това означава, че един ден на Марс е еквивалентен на 1,025957 дни.
Сезонните цикли на Марс, които се дължат на това, че имат аксиален наклон, подобен на земния (25.19 ° спрямо земния 23.4 °), са по-подобни на тези, които преживяваме на Земята, отколкото на която и да е друга планета. В резултат на това марсианските дни изпитват подобни вариации, като Слънцето изгрява по-рано и залязва по-късно през лятото, а след това преживява обратното през зимата.
Въпреки това сезонните вариации продължават два пъти по-дълго на Марс, благодарение на това, че Марс е на по-голямо разстояние от Слънцето. Това води до това, че марсианската година е дълга около две земни години - 686.971 земни дни, за да бъдем точни, което е 668.5991 марсиански дни (или Sols). В резултат на това на Червената планета могат да се очакват по-дълги дни и по-дълги нощи. Нещо, което бъдещите колонисти да обмислят!
Ден на Юпитер:
Предвид факта, че това е най-голямата планета в Слънчевата система, би се очаквало, че един ден на Юпитер ще продължи дълго. Но както се оказва, денят на Йовиан официално е дълъг само 9 часа, 55 минути и 30 секунди, което означава, че един ден е малко над една трета от земния ден. Това се дължи на газовия гигант, който има много бърза скорост на въртене, която е 12,6 км / с (45 300 км / ч, или 28148,115 мили / ч) в екватора. Тази бърза скорост на въртене също е една от причините планетата да има такива бурни бури.
Обърнете внимание на употребата на думата официално, Тъй като Юпитер не е твърдо тяло, горната му атмосфера претърпява различна скорост на въртене в сравнение с екватора му. По принцип въртенето на полярната атмосфера на Юпитер е около 5 минути по-дълго от това на екваториалната атмосфера. Поради това астрономите използват три системи като референтна рамка.
Система I се прилага от географските ширини 10 ° С до 10 ° Ю, където нейният период на въртене е най-краткият на планетата, за 9 часа, 50 минути и 30 секунди. Система II се прилага на всички географски ширини северно и южно от тях; периодът му е 9 часа, 55 минути и 40,6 секунди. Система III съответства на въртенето на магнитосферата на планетата и периодът се използва от IAU и IAG за определяне на официалното въртене на Юпитер (т.е. 9 часа 44 минути и 30 секунди)
Така че, ако теоретично бихте могли да застанете на облачните върхове на Юпитер (или евентуално върху плаваща платформа в геосинхронна орбита), ще станете свидетели на изгрева на слънцето в пространството на по-малко от 10 часа от всяка географска ширина. И в пространството на една-единствена Йовиан година, слънцето ще изгрява и залязва общо около 10 476 пъти.
Ден на Сатурн:
Ситуацията на Сатурн е много подобна на ситуацията на Юпитер. Въпреки огромния си размер, планетата има прогнозна скорост на въртене от 9,87 km / s (35 500 km / h или 22058,677 mph). Като такъв Сатурн отнема около 10 часа и 33 минути, за да завърши едно единствено странично въртене, което прави един ден на Сатурн по-малко от половината от това, което е тук на Земята. И тук това бързо движение на атмосферата води до някои супер бури, да не говорим за шестоъгълния модел около северния полюс на планетата и вихрова буря около южния полюс.
И също като Юпитер, Сатурн отделя времето си в орбита на Слънцето. С орбитален период, който е еквивалентен на 10 759,22 земни дни (или 29 4571 земни години), една сатурнична (или кронийска) година продължава приблизително 24 491 сатурниански дни. Обаче, подобно на Юпитер, атмосферата на Сатурн се върти с различна скорост в зависимост от географската ширина, което изисква астрономите да използват три системи с различни референтни рамки.
Система I обхваща екваториалната зона, Южния екваториален пояс и северния екваториален пояс и има период от 10 часа и 14 минути. Система II обхваща всички други сатурниански ширини, с изключение на северния и южния полюс, и им е назначен период на въртене 10 ч. 38 мин. 25,4 сек. Система III използва радиоемисии да се измерете скоростта на вътрешно въртене на Сатурн, която даде период на въртене от 10 ч. 39 мин. 22.4 сек.
Използвайки тези различни системи, учените са получили различни данни от Сатурн през годините. Например данни, получени през 1980 г. от Вояджър 1 и 2 мисиите посочиха, че един ден на Сатурн е дълъг 10 часа 39 минути и 24 секунди. През 2004 г. данните, предоставени от космическата сонда Касини-Хюйгенс, измерват гравитационното поле на планетата, което дава оценка от 10 часа, 45 минути и 45 секунди (± 36 сек).
През 2007 г. това беше преразгледано от проучвания в катедрата по Земни, планетарни и космически науки, UCLA, които доведоха до текущата оценка на 10 часа и 33 минути. Подобно на Юпитер, проблемът с получаването на точни измервания възниква от факта, че като газов гигант, части от Сатурн се въртят по-бързо от други.
Ден на Уран:
Когато стигнем до Уран, въпросът за това колко дълъг е денят става малко сложен. От една страна, планетата има страничен период на въртене от 17 часа 14 минути и 24 секунди, което е еквивалент на 0,71833 земни дни. Така че можете да кажете, че един ден на Уран трае почти толкова дълго, колкото ден на Земята. Вярно е, ако не беше изключително наклонен аксиален наклон, който този газов / леден гигант продължава.
С аксиален наклон от 97.77 °, Уран по същество обикаля около Слънцето на своя страна. Това означава, че или северният, или южният полюс е насочен почти директно към Слънцето в различни периоди от орбиталния му период. Когато единият полюс преминава през „лятото“ на Уран, той ще изпита 42 години непрекъсната слънчева светлина. Когато същият този полюс бъде насочен встрани от Слънцето (т.е. уранова „зима“), той ще изпита 42 години непрекъсната тъмнина.
Следователно може да се каже, че един ден - от един изгрев до следващия - трае цели 84 години на Уран! С други думи, един единствен урански ден е същото време като една урановска година (84.0205 земни години).
Освен това, както и при другите газови / ледени гиганти, Уран се върти по-бързо на определени географски ширини. Ерго, докато въртенето на планетата е 17 часа и 14,5 минути на екватора, на около 60 ° южно, видимите характеристики на атмосферата се движат много по-бързо, правейки пълно въртене само за 14 часа.
Ден на Нептун:
Не на последно място имаме Нептун. И тук измерването на един ден е донякъде сложно. Например, страничният период на въртене на Нептун е приблизително 16 часа, 6 минути и 36 секунди (еквивалент на 0,6713 земни дни). Но тъй като е газов / леден гигант, полюсите на планетата се въртят по-бързо от екватора.
Докато магнитното поле на планетата има скорост на въртене 16,1 часа, широката екваториална зона се върти с период от около 18 часа. Междувременно полярните региони се въртят най-бързо, за период от 12 часа. Това диференциално въртене е най-силно изразено от всяка планета в Слънчевата система и води до силно широтно срязване на вятъра.
В допълнение, аксиалният наклон на планетата от 28.32 ° води до сезонни вариации, подобни на тези на Земята и Марс. Дългият орбитален период на Нептун означава, че сезоните продължават четиридесет земни години. Но тъй като аксиалният му наклон е сравним с този на Земята, изменението в дължината на деня му през дългата му година не е по-крайно.
Както можете да видите от този малък град на различните планети в нашата Слънчева система, това, което представлява ден, зависи изцяло от вашата референтна рамка. Освен че той варира в зависимост от въпросната планета, вие също трябва да вземете предвид сезонните цикли и откъде на планетата се правят измерванията.
Както Айнщайн обобщи, времето е относително спрямо наблюдателя. Въз основа на вашата инерциална референтна рамка, преминаването й ще се различава. А когато стоите на планета, различна от Земята, вашата концепция за ден и нощ, която е зададена на земно време (и конкретна часова зона), вероятно ще се обърка доста!
Написахме много интересни статии за това как се измерва времето на други планети тук в Space Magazine. Например, ето колко е една година на другите планети? Коя планета има най-дълъг ден? Въртенето на Венера, Колко е ден на Марс? и колко дълго е един ден на Юпитер ?.
Ако търсите повече информация, разгледайте нашата Слънчева система на Space.com
Astronomy Cast има епизоди на всички планети, включително Епизод 49: Меркурий и Епизод 95: Хората до Марс, Част 2 - Колонисти
