月球上的時區:如何辨別太空中的時間以及歐洲太空總署為何推動它們?

“個人的一小步,人類的一大步。”

1969年7月21日,當美國太空人尼爾阿姆斯壯成為第一個踏上月球表面的人時,休士頓是22點56分,巴黎是05點56分,莫斯科是07點56分,東京是13點56分。

但月球上現在幾點了?

五十多年後,歐洲太空總署(ESA)正在尋求回答這個問題。本週,據報道,世界各地的太空組織正在研究建立「共同月球參考時間」的最佳方式,這一想法已於 2023 年 11 月在荷蘭舉行的一次會議上概述。

「現在正在發起一項國際聯合努力來實現這一目標,」航太局導航系統工程師彼得羅·佐丹奴(Pietro Giordano)說。

但地球上的時鐘設定的時間不能適用於地球以外的地方。

歐洲新聞採訪了倫敦大學學院的天文學家弗朗西斯科·迭戈,以便更好地了解如何在太空中測量時間。

在月球上一小時相當於多少小時?

在地球上,時間是根據其自身軸的旋轉來測量的。它們定義了我們所知道的黑夜和白天。一整週為 24 小時,繞太陽一圈(365 天)定義為一年。

但月球週期並非如此。

月球自轉的方式意味著「月球日持續 29 個半地球日。因此,在月球上我們可以看到太陽升起和落下的時間跨度為 14 天,」弗朗西斯科·迭戈解釋道。

「因此,定義這個時間也很重要,因為它將根據太陽距地平線的高度來確定,」他補充道。

這不僅僅是白天的長度。時鐘是另一個挑戰。

根據 ESA 的數據,月球上的時鐘走得更快:每天快快約 56 微秒或百萬分之一秒。這是因為它們在較強的引力場(例如地球的引力場)中運行速度較慢。

在月球上如何測量時間?

歐空局正在提議就參考系達成一項國際協議,“類似於國際陸地參考系在地球上所發揮的作用,它允許對地球上各個點之間的精確距離進行一致的測量。”

迭戈同意應該遵循一種類似地球經線或時區的測量方法。

天文學家解釋說:“它必須基於月球的中央子午線,我認為它是零緯度,即與月球處於虧缺或盈盈階段時出現的垂直線相對應的緯度。” 「從那裡,時區將以度為單位進行測量,但基於太陽的高度,這樣人們就可以算出當時的太陽時。”

國際太空站現在幾點了?

國際太空站上的太空人是一群已經知道在太空中必須看時鐘並安排時間的感覺的人。

然而,儘管它們的軌道距離地球表面 354 公里,但它們遵循地球時區,即世界時協調員 (UTC) 或格林威治本初子午線,位於休士頓和莫斯科之間。

這有其缺點。 「國際太空站的一天有 90 分鐘長,」迭戈指出。 “他們一天 24 小時內會看到太陽升起和落下 16 次。”

但這是迄今為止發現的最實用的措施,以維持與地球的通訊。

誰來決定農曆時間?

1884年,在美國的堅持下,在華盛頓特區召開了一次國際會議,決定「採用一條子午線作為全球共同的經度零點和計時標準」。

結果就是穿過英國倫敦皇家天文台的格林威治子午線。它成為零度經度的國際標準。

歐洲太空總署也希望達成國際協議來確定月球時間的測量方式。

迭戈說:“這些都是非常危險的任務,需要所有國家的大量幫助,我們必須作為一個統一的人類,按照相同的規定探索太空。”

天文學家認為此類協議必須以聯合國成員國 1967 年簽署的《太空條約》為框架。它包括必須如何進行月球的探索和利用。

為什麼現在迫切需要在月球上設定時間?

月球再次成為歐空局太空探索工作的中心,它計劃在未來十年內進行數十次月球任務,包括在其表面建造基地。

迭戈解釋說,「所有這些任務都需要保持月球和地球之間的通信……需要就格林威治標準時間達成一致」。

「但另一方面,一旦我們已經在多個國家的繞月軌道上執行了許多任務,那麼與地球的通信就會退居次要地位,然後它就會變得更加獨立,這就是月球時間將變得非常重要的地方。

歐空局表示:“一旦我們為月球建立了一個可運行的時間系統,我們就可以繼續為其他行星目的地做同樣的事情。”