Марстағы хронометрия

Марста уақытты өлшеу үшін осы уақытқа дейін Жер уақыты мен жерлік күнтізбелерге тәуелсіз әртүрлі жүйелер қолданылып келген немесе қолдану ұсынылған. Ғылыми әдебиетте марстық жылдардың нөмірленуі 1955 жылғы 11 сәуірден — Марстың солтүстік жарты шардағы көктемгі теңелу күнінен басталады.

Марстың осьтік еңкеюі мен айналу кезеңі Жердікіне ұқсас. Сондықтан бұл ғаламшарда Жердегідей дерлік жыл мезгілдері — көктем, жаз, күз және қыс болады, ал тәуліктің ұзақтығы да Жерге жақын. Алайда Марстағы жыл Жердегіден шамамен екі есе ұзын, ал орбитасының эксцентриситеті Жердікінен әлдеқайда үлкен. Соның салдарынан Марста әртүрлі жыл мезгілдерінің ұзақтығы айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін, ал күн уақыты сағаттық уақыттан Жерге қарағанда әлдеқайда көбірек ауытқиды.

Тәуліктің ұзақтығы

Марстағы жұлдыздық тәуліктің орташа ұзақтығы (Халықаралық бірліктер жүйесі — SI негізінде) 24 сағат 37 минут 22,663 секундты құрайды. Ал күн тәулігінің ұзақтығы (оны белгілеу үшін ағылшынның solar — «күндік» сөзінен шыққан сол термині жиі қолданылады) 88 775,24409 секундқа, яғни 24 сағат 39 минут 35,24409 секундқа тең.

Салыстыру үшін, Жердегі осы шамалар сәйкесінше 23 сағат 56 минут 4,0916 секунд (жұлдыздық тәулік) және 24 сағат 00 минут 00,002 секунд (күн тәулігі) болады.

Осыдан сол/тәулік қатынасын есептеуге болады, оның мәні 1,0274912510 сол/тәулікке тең. Басқаша айтқанда, Марстың күн тәулігі Жердің күн тәулігінен небәрі 2,7 % ұзақ.

Марс бетінде жұмыс істейтін ғарыш аппараттарымен және оларға байланысты жобалармен ең алғашқы кезеңдерден бастап жергілікті күн уақытын бақылау дәстүрі қалыптасқан. Бұл ретте 24 сағаттық «марстық сағат» жүйесі қолданылады, онда сағат, минут және секунд ұзақтығы стандартты (жерлік) баламаларымен салыстырғанда 2,7 % ұзағырақ.

Mars Pathfinder, Mars Exploration Rover, Phoenix және Mars Science Laboratory сияқты миссиялар барысында операторлар командалары «марстық уақыт» бойынша жұмыс істеді, яғни Жердегі уақытқа қарамастан, жұмыс кестесі аппарат қонған Марс аймағының жергілікті уақытымен синхрондалды.

Осындай тәсілдің нәтижесінде әрбір команданың жұмыс кестесі күн сайын шамамен 40 минутқа ығысып отырды. Марстық уақытқа бейімделген (жерлік уақыттың орнына) қолсағаттар Mars Exploration Rover (MER)^[1]^[2] жобасының көптеген қатысушылары тарапынан пайдаланылды.

Жергілікті нақты күн уақыты Марстағы аппараттардың күнделікті жұмысын жоспарлауда шешуші рөл атқарады. Күндізгі жарық бетіндегі ғарыш аппараттарының, атап айтқанда, роверлер мен қону модульдерінің фотоэлектрлік панельдерінің тиімді жұмыс істеуінің маңызды шарты болып табылады. Марста Жердегідей тығыз атмосфера мен мұхиттар болмағандықтан, олар температуралық ауытқуларды тегістей алмайды, сондықтан беткі қабаттың температурасы күн шыққан кезде күрт көтеріліп, батқанда қатты төмендейді.

Марс үшін баламалы сағаттарды қолдану ұсынылған болатын, алайда олардың ешқайсысын пайдалатуға бірде-бір ғарыштық миссия келісім бермеген. Уақытты өлшеудің мұндай жүйелеріне, атап айтқанда, «милликүн» және «сантикүн» сияқты бірліктері бар метрикалық уақыт, сондай-ақ ұзартылған күн жүйесі (ағылш. extended day) жатады. Бұл жүйеде стандартты уақыт бірліктері қолданылады, алайда әрбір келесі эпоха ағымдағы эпоха басталғаннан кейін 24 сағ 39 мин 35 с өткен соң басталады.

Уақытты түзету

Жердегі сияқты, Марста да уақытты түзетудің өзіндік нұсқасы қолданылады. Ол күн уақыты мен нақты (сағаттық) уақыт арасындағы айырмашылықты есепке алудан тұрады. Уақытты түзету аналемма арқылы бейнеленеді. Орбитаның эксцентриситетіне байланысты күн тәулігінің ұзақтығы тұрақты болмай шығады. Ал Марстың орбиталық эксцентриситеті Жердің эксцентриситетінен үлкен екенін ескерсек, тәулік ұзақтығы орташа мәннен Жерге қарағанда айтарлықтай көп ауытқиды, сондықтан мұнда уақытты түзету Жердегіге қарағанда әлдеқайда күшті вариацияларды көрсетеді: Марста Күн аспан бойымен марстық сағаттар көрсеткен уақытпен салыстырғанда 50 минут баяу немесе 40 минут жылдам қозғалуы мүмкін (Жерде бұл шамалар сәйкесінше 14 минут 22 секунд кешігу және 16 минут 23 секунд жылдамдау болып табылады).

Марстың нөлдік меридианы ретінде Эйри-0 шағын кратері арқылы өтетін меридиан қабылданған. Алайда Марс үшін Жердегідей басты меридианнан біркелкі аралықтармен есептелетін сағаттық белдеулер анықталмаған. Сондықтан әлі күнге дейін Марстағы барлық жерүсті аппараттары тәулік уақыты бойынша бағдарлау ыңғайлылығы үшін жергілікті күн уақытының жуық мәнін пайдаланды, дәл XIX ғасырда стандартты уақыт енгізілгенге дейін Жердегі ірі қалалар жасағандай. Mars Exploration Rover бағдарламасы аясында жұмыс істеген екі марсоход жергілікті күн уақытының өзара айырмашылығы шамамен 12 сағат 1 минутты құрайтын әртүрлі мәндерін пайдаланды.

Атап өту керек, Марстағы бойлықты өлшеудің заманауи стандарттары бойынша «планетоцентрлік бойлық» деген ұғым бар. Ол 0°-тан 360°-қа дейін шығысқа қарай өлшенеді және Марстың орталығынан бұрыштарды өлшеуден тұрады. Ескі әдіс – «планетографиялық бойлық» – батысқа қарай 0°-тан 360°-қа дейін өлшеуден тұрды, бұл ретте Марс бетінің картасына түсірілген координаттар пайдаланылды^[3].

Марстық үйлестірілген уақыт (MTC)

MTC (ағылш. Coordinated Mars Time) — Марс үшін ұсынылған, Жерде қабылданған Дүниежүзілік уақыттың (UT) баламасы. Ол Марстың бас меридианындағы орташа күн уақыты ретінде анықталады (яғни, Эйри-0 кратерінің орталығында).

MTC қысқартуы бұл уақыт өлшеу жүйесінің Жердегі Үйлестірілген әмбебап уақытпен (UTC) ұқсастығын көрсету мақсатында қолданылады, алайда бұл толықтай дәл емес: UTC уақытын UT жүйесінің басқа түрлерінен ерекшелендіретін жалғыз нәрсе — оның құрамында енгізілген кібісе секундтардың болуы, ал MTC мұндай түзету схемасын пайдаланбайды. Ұқсастық іздеген жағдайда, MTC Жердегі UT1 уақытына анағұрлым жақын.

«MTC» терминін Марс үшін ғаламшарлық уақыт стандартының атауы ретінде қолдану алғаш рет Mars24 тәуліктік сағаттарында^[4] жүзеге асты, оны баптаумен НАСА-ның Годдард атындағы ғарыштық зерттеулер институты айналысты. Бұл жаңа термин бұрынғы – «Эйри бойынша орташа уақыт» (ағылш. Airy Mean Time, AMT) атауының орнына келді. Бұл атау, мәні бойынша, Гринвич бойынша орташа уақыттың (ағылш. Greenwich Mean Time, GMT) тікелей аналогы еді. Астрономиялық контексте «GMT» – Дүниежүзілік уақыттың (ағылш. Universal Time), нақтырақ айтсақ, UT1-дің ескірген атауы.

AMT әлі күнге дейін ресми ғарыштық миссияда уақыт өлшеу жүйесі ретінде қолданылған жоқ. Бұл ішінара Эйри-0 кратерінің нақты орнын анықтауда белгілі бір қателік барлығына байланысты, яғни AMT бойынша бағдарлау ғаламшар бетіндегі зерттеу жүргізілген нүктелердегі жергілікті уақыт бойынша бағдарлау сияқты дәл уақытты анықтауға мүмкіндік бермес еді. Mars Exploration Rover миссиясының бастапқы кезеңінде Эйри-0 орнын анықтаудағы позициялық қателік AMT бойынша уақытты анықтаудың шамамен 20 секундтық қателігіне сәйкес келді.

Уақыт белдеулері

Марс бетіне қонуды жүзеге асырған әрбір миссия өзінің жеке уақыт белдеулерін пайдаланды. Бұл белдеулер қону орнындағы жергілікті орташа күн уақытына сәйкес келді. Бүгінгі күні Марсқа сәтті қонған алты миссияның бесеуі уақыттық бағдар ретінде жерүсті ғарыш аппараты орналасқан жердің жергілікті орташа күн уақытын (LMST, ағылш. local mean solar time) қолданса, алтыншы қону (Mars Pathfinder) жергілікті нақты күн уақытын (LTST, ағылш. local true solar time) пайдаланды^[5]^[6].

Mars Pathfinder қонған нүктедегі жергілікті нақты күн уақытын пайдаланды. Оның уақыт белдеуі AAT−02:13:01 болды, мұндағы AAT — Эйри бойынша нақты уақыт (ағылш. Airy Apparent Time), яғни Эйри-0 кратеріндегі нақты күн уақыты.

Mars Exploration Rover миссиясы барысында жіберілген екі марсоход қону орнындағы LMST нақты мәнін пайдаланбайды. Осы миссияның марсоходтарының кейінгі жұмысына ыңғайлы болу үшін олар үшін уақыт шкаласы анықталды. Бұл шкала әрбір марсоходта қолданылатын сағаттарды миссияның номиналды жоспарланған 90 солдық жолының шамамен жартысында орналасқан нүктедегі нақты күн уақытының мәніне сәйкес келетіндей етіп баптауға мүмкіндік берді. Миссияларды жоспарлауда мұндай уақыттық схема «гибридті жергілікті күн уақыты» (ағылш. Hybrid Local Solar Time) терминімен анықталады. Бұл уақыт шкалалары орташа күн уақыты тұрғысынан тұтас болып табылады (шын мәнінде, олардың әрқайсысы белгілі бір бойлық үшін орташа уақыт болып табылады) және марсоход ғаламшар бетімен қозғалған кезде түзетуді қажет етпейді. Әдетте марсоходтар жергілікті күн уақытынан бірнеше секундқа ығысуға сәйкес келетін қашықтыққа жылжиды. «Спирит» AMT+11:00:04 уақытын пайдаланады. Оның қону орнындағы орташа уақыт — AMT+11:41:55. «Опортьюнити» AMT−01:01:06 уақытын пайдаланады. Оның қону орнындағы орташа уақыт — AMT−00:22:06. Бұл марсоходтардың ешқайсысы миссия үшін қабылданған уақыт жергілікті орташа уақытпен теңесетін бойлыққа жете алмайды. Ғылыми мақсатта жергілікті нақты күн уақыты (LTST) қолданылады. «Кьюриосити» марсоходының жергілікті уақыты — AMT+09:09:46.

Эйри-0 кратерінің орналасу орны қазіргі уақытта жоғарыда аталған марсоходтар Марсқа қонған кездегіден әлдеқайда дәлірек белгілі болғандықтан, болашақ миссияларда толығымен бейстандартты уақыт белдеулерін пайдаланудың орнына, Эйри бойынша орташа уақытқа (ағылш. Airy Mean Time) байланыстырылған ыңғайлы уақыттық схеманы қолдану техникалық тұрғыдан мүмкін болады.

Сол

Сол термині (ағылш. sol) ғаламшар астрономдарымен Марстағы күн тәулігінің ұзақтығын анықтау үшін қолданылады^[7]. Марстағы орташа күн тәулігінің, яғни «солдың», ұзақтығы 24 сағат, 39 минут және 35,244 секундты құрайды^[6].

Ғарыш аппараты Марс бетінде жұмысын бастаған кезде, миссияның марстық күндері (солдары) қарапайым сандық реттік санақ арқылы есептеледі. Екі «Викинг» жерүсті миссиясы, Mars Phoenix, сондай-ақ Марстық ғылыми зертхананың «Кьюриосити» марсоходы марсоход Марс бетіне қонған күнді «сол 0» («sol 0») деп белгілесе, ал Mars Pathfinder және Mars Exploration Rover миссиясының екі марсоходы қону уақытын «сол 1» («sol 1») деп белгіледі^[8].

Марсоходтардың қону миссиялары екі рет жұп болып жүзеге асқанымен, әрбір жұптағы екі марсоход арасында солдардың санағын синхрондау үшін бірде-бір әрекет жасалмады. Сондықтан, мысалы, «Спирит» пен «Опортьюнити» Марс бетінде зерттеу жүргізу үшін бір уақытта жіберілгенімен, олардың әрқайсысы сол санағын өзінің қону сәтінен бастады, бұл екі жағдайда да «сол 1» деп анықталды, нәтижесінде бұл екі аппарат марстық күндерді санауда синхрондалмай қалды — айырмашылық шамамен 21 солды құрайды. «Спирит» пен «Опортьюнити» бойлықтарының айырмашылығы 179°-қа тең бойлықтарда орналасқан, сондықтан олардың біреуінде күн болса, екіншісінде түн болады, және олардың әрқайсысы бір-бірінен тәуелсіз жұмыс істейді.

Жерде астрономдар хронометрия мақсатында жиі юлиандық күнді – күндердің қарапайым реттік санағын – пайдаланады. Марс үшін осындай уақыт өлшеу жүйесінің ұсынылған баламасы Mars Sol Date (MSD) болып табылады. Бұл – 1873 жылғы 29 желтоқсаннан (астроном Карл Отто Лампландтың туған күні) бастап солтардың ағымдағы реттік санағы. Бұл жүйенің басқа нұсқасында санақ басталған күн (немесе эпоха) ретінде 1608 жылды (телескоптың ойлап табылған жылы) таңдау ұсынылады.

Осы екі жүйенің қайсысы таңдалса да, әрқайсысы Марсқа қатысты кез келген тарихи тіркелген оқиғалар сол жүйе пайда болғаннан кейін болғанына көз жеткізу мақсатын көздейді. Mars Sol Date санақ жүйесі математикалық түрде келесі формуламен анықталады:

$MSD={\frac {k-2451549.5}{1.0274912517}}+44796.0-0.0009626$ ,

мұндағы k – Эйри-0 кратері арқылы өтетін бас меридианның географиялық орналасуын анықтаудағы дәлсіздікті есепке алу үшін қажетті шамамен 0,00014 күнге (немесе 12 секундқа) тең шағын түзету.

«Yestersol» термині (ағылш. yesterday – кеше деген сөзінен) алғаш рет MER миссиясы барысында Марста зерттеу жүргізген НАСА тобымен алдыңғы солды белгілеу үшін қолданылды («кеше» сөзінің марстық ағылшын нұсқасы ретінде) және 2003 жылғы Mars Exploration Rover ғарыштық миссиясы кезінде осы ұйым шеңберінде айтарлықтай кең қолданысқа ие болды. Бұл сөз ағылшын тілді бұқаралық ақпарат құралдарында да жиі қолданыла бастады. Басқа неологизмдерге «tosol» (ағылш. today – бүгін деген сөзінен), сондай-ақ «nextersol», «morrowsol» немесе «solmorrow» («ертең» сөзінің марстық баламалары) сияқты сөздер жатады^[9].

Марстық жыл

Күнді айнала бір толық айналым жасауға қажетті уақыт ұзақтығы жұлдыздық жыл деп аталады және ол шамамен 686,98 жердегі күн тәулігін немесе 668,5991 солды құрайды. Марстық орбитаның эксцентриситетіне байланысты Марстағы жыл мезгілдерінің ұзақтығы бірдей емес. Марстағы мезгілдер күн мен түннің теңелуінен күн тоқырауына дейін және керісінше өзгеретіндіктен, L_s 0 (күн тоқырауы нүктесі) басталып, L_s 90 (күн мен түннің теңелуі нүктесі) аяқталатын мезгіл (солтүстік жарты шарда көктем / оңтүстік жарты шарда күз) ең ұзақ мезгіл болып табылады және ол 194 марстық солға созылады, ал L_s 180-ден L_s 270-ке дейінгі мезгіл (солтүстік жарты шарда күз / оңтүстік жарты шарда көктем) ең қысқа мезгіл болып табылады және бар болғаны 142 марстық солға созылады^[10]. Ғылыми әдебиеттегі бір жалпы қабылданған уақыт санақ жүйесі санақ нүктесі ретінде 1955 жылғы 11 сәуірдегі көктемгі күн мен түннің теңелуін ала отырып, жылдың реттік нөмірін анықтайды. Бұл күн 1-марстық жыл (ағылш. Mars Year 1, MY1) деп белгіленеді^[11].

Жердегі сияқты, жұлдыздық жыл күнтізбе жүргізу кезіндегі қажеттіліктерді қанағаттандыра алатын уақыт бірлігі болып табылмайды. Бұл мақсатқа тропиктік жыл анағұрлым қолайлы, өйткені ол жыл мезгілдерінің ауысуымен көбірек сәйкес келеді. Марс айналу осінің прецессиясына байланысты тропиктік жыл жұлдыздық жылдан сәл қысқарақ. Марс үшін прецессия циклі 93 000 марстық жылды (шамамен 175 000 жердегі жылды) құрайды және сондықтан Жердің прецессия циклінен әлдеқайда ұзағырақ. Оның тропиктік жылдардағы ұзақтығын жұлдыздық жыл мен тропиктік жыл арасындағы айырманы тропиктік жылдың ұзақтығына бөлу арқылы есептеуге болады.

Тропикалық жылдың ұзақтығы Кеплердің ғаламшарлар қозғалысының екінші заңы бойынша таңдап алынған санақ нүктесіне байланысты. Оны күн мен түннің теңелуіне немесе күн тоқырауына қатысты өлшеуге болады, не болмаса әртүрлі ықтимал жылдардың орташа мәні ретінде анықтауға болады. Бұл орташа мәнге наурыздық (солтүстік бағыт) күн мен түннің теңелу жылы, шілделік (солтүстік) күн тоқырау жылы, қыркүйектік (оңтүстік бағыт) күн мен түннің теңелу жылы, желтоқсандық (оңтүстік) күн тоқырау жылы және осыған ұқсас басқа да жылдар кіреді. Григориан күнтізбесі наурыздық күн мен түннің теңелу жылын пайдаланады.

Жерде тропикалық жылдар ұзақтығының өзгерістері шамалы, ал Марста олар әлдеқайда үлкен. Марстағы көктемгі күн мен түннің теңелу жылы 668,5907 солды, жазғы күн тоқырау жылы — 668,5880 солды, күзгі күн мен түннің теңелу жылы — 668,5940 солды, ал қысқы күн тоқырау жылы — 668,5958 солды құрайды. Егер бүкіл орбиталық кезеңнің орташа мәнін алсақ, онда тропикалық жыл 668,5921 солды болады. Жердегі сияқты, Марстың солтүстік және оңтүстік жарты шарлары бір уақытта қарама-қарсы жыл мезгілдеріне ие болғандықтан, күн мен түннің теңелу және күн тоқырау нүктелерін нақтылау үшін жарты шарды көрсету керек: мысалы, солтүстік жарты шардағы көктемгі күн мен түннің теңелуі оңтүстік жарты шарда күзгі күн мен түннің теңелуі болып табылады және керісінше.

Марстық жылдар үшін Марстағы маусымдардың күндері^[12]
Марстық жыл	Көктемгі күн мен түннің теңелуі	Жазғы күн тоқырауы	Күзгі күн мен түннің теңелуі	Қысқы күн тоқырауы	Елеулі оқиғалар
1	1955-04-11	1955-10-27	1956-04-27	1956-09-21
2	1957-02-26	1957-09-13	1958-03-15	1958-08-09
3	1959-01-14	1959-08-01	1960-01-31	1960-06-26
4	1960-12-01	1961-06-18	1961-12-18	1962-05-14
5	1962-10-19	1963-05-05	1963-11-05	1964-03-31
6	1964-09-05	1965-03-22	1965-09-22	1966-02-15
7	1966-07-24	1967-02-07	1967-08-10	1968-01-03
8	1968-06-10	1968-12-25	1969-06-27	1969-11-20
9	1970-04-28	1970-11-12	1971-05-15	1971-10-08	1971-12-02: Марс бетіне әлемдегі бірінші жұмсақ қону (Марс-3).
10	1972-03-15	1972-09-29	1973-04-01	1973-08-25
11	1974-01-31	1974-08-17	1975-02-17	1975-07-13
12	1975-12-19	1976-07-04	1977-01-04	1977-05-30
13	1977-11-05	1978-05-22	1978-11-22	1979-04-17
14	1979-09-23	1980-04-08	1980-10-09	1981-03-04
15	1981-08-10	1982-02-24	1982-08-27	1983-01-20
16	1983-06-28	1984-01-12	1984-07-14	1984-12-07
17	1985-05-15	1985-11-29	1986-06-01	1986-10-25
18	1987-04-01	1987-10-17	1988-04-18	1988-09-11
19	1989-02-16	1989-09-03	1990-03-06	1990-07-30
20	1991-01-04	1991-07-22	1992-01-22	1992-06-16
21	1992-11-21	1993-06-08	1993-12-08	1994-05-04
22	1994-10-09	1995-04-26	1995-10-26	1996-03-21
23	1996-08-26	1997-03-13	1997-09-12	1998-02-06
24	1998-07-14	1999-01-29	1999-07-31	1999-12-25
25	2000-05-31	2000-12-16	2001-06-17	2001-11-11
26	2002-04-18	2002-11-03	2003-05-05	2003-09-29
27	2004-03-05	2004-09-20	2005-03-22	2005-08-16
28	2006-01-21	2006-08-08	2007-02-07	2007-07-04
29	2007-12-09	2008-06-25	2008-12-25	2009-05-21
30	2009-10-26	2010-05-13	2010-11-12	2011-04-08
31	2011-09-13	2012-03-30	2012-09-29	2013-02-23
32	2013-07-31	2014-02-15	2014-08-17	2015-01-11
33	2015-06-18	2016-01-03	2016-07-04	2016-11-28
34	2017-05-05	2017-11-20	2018-05-22	2018-10-16
35	2019-03-23	2019-10-08	2020-04-08	2020-09-02
36	2021-02-07	2021-08-25	2022-02-24	2022-07-21
37	2022-12-26	2023-07-12	2024-01-12	2024-06-07
38	2024-11-12	2025-05-29	2025-11-29	2026-04-25
39	2026-09-30	2027-04-16	2027-10-17	2028-03-12
40	2028-08-17	2029-03-03	2029-09-03	2030-01-28

Күнтізбелік жүйелер және Марстағы маусымдық байланыс

Астрономиялық және планетологиялық зерттеулер мақсатында марстық маусымдық өзгерістерді гелиоцентрлік бойлық көмегімен есептеу қабылданған, оны маусымдық немесе солярлық бойлық деп те атайды. Ғылыми әдебиеттерде L_s символымен белгіленетін бұл параметр Марстың Күнге қатысты эллипстік орбитасы бойынша орнын анықтайтын бұрыштық координата болып табылады^[13].

Есептеу нүктесі (L_s = 0°) ретінде Марстың солтүстік жарты шарындағы көктемгі күн мен түннің теңелуі сәті алынады, яғни ғаламшар аспан экваторының жазықтығымен қиылысқан кез. Бұл жағдайда күн сәулелері марстық экваторға тік түседі, және бүкіл п ғаламшарда күн мен түннің ұзақтығы шамамен тең болады. Әрі қарай, Марстың орбиталық қозғалысы барысында L_s мәні монотонды түрде артады:

L_s = 90° — солтүстік жарты шардағы жазғы күн тоқырауы сәтіне (оңтүстік жарты шардағы қысқы күн тоқырауына) сәйкес келеді;
L_s = 180° — солтүстік жарты шардағы күзгі күн мен түннің теңелуіне (оңтүстік жарты шардағы көктемгі теңелуге) сәйкес келеді;
L_s = 270° — солтүстік жарты шардағы қысқы күн тоқырауына (оңтүстік жарты шардағы жазғы күн тоқырауына) сәйкес келеді.

Осылайша, L_s мәні нақты күнтізбеге қарамастан, Марстағы маусымдық кезеңді бірмағыналы анықтауға ыңғайлы құралға айналады.

Күнделікті жердік тәжірибеде адамзат негізінен григориандық күнтізбені пайдаланады. Тарихи қалыптасқан тұрақсыздықтарға (айлардың әртүрлі ұзақтығы, кібісе жылдардың болуы) қарамастан, бұл күнтізбе қолданбалы міндеттерді оңай шешуге мүмкіндік береді: оқиғалардың жылдық мерейтойларын анықтау, күнді белгілі бір маусымға жатқызу, күндер арасындағы аралықтарды есептеу. Юлиандық санау жүйесін (юлиандық күндер) пайдаланған кезде, керісінше, мұндай операциялар айтарлықтай көрнекілігін жоғалтады.

Марс бетінде ұзақ мерзімді қызметті — гипотетикалық ғылыми станциялар, зерттеу базалары немесе колониялар болсын — жоспарлағанда, Қызыл ғаламшардың маусымдық цикліне байланысты күнтізбеге деген өткір қажеттілік туындайды. Марстық жыл Жер жылынан екі есеге жуық ұзағырақ (шамамен 687 жер тәулігі), ал григориандық күнтізбе тікелей қолданылмайды.

Осындай ұсыныстардың ең жан-жақты қарастырылғандарының бірі — Дариc күнтізбесі (ағылш. Darian calendar). Оны 1985 жылы американдық аэроғарыштық инженер және саясаттанушы Томас Гангали (Thomas Gangale) жасаған және өзінің ұлы Дариустың құрметіне атаған. 1998 жылы Марс қоғамының құрылтай съезінде бұл күнтізбе Марсты болашақта отарлау кезінде қарастыруға болатын нұсқалардың бірі ретінде ұсынылды.^[14] Оның 24 «айы» бар, бұл ұзағырақ марстық жылды жердегі «ай» ұғымына бейімдеуге мүмкіндік береді, әрі марстық «ай» ұзақтығы жағынан жердегіге шынымен жақын. Жерден айырмашылығы, Марста «ай» ұғымы ғаламшардың кез келген серігінің айналу периодына ешқандай байланысы жоқ. Фобос пен Деймос Марстың айналасында бір айналымды тиісінше 7 сағат және 30 сағат ішінде жасайды. Дегенмен, егер Жер мен Ай Марстың көкжиегінен түнде көрінсе, оларды қарапайым көзбен де көруге болар еді, ал Айдың бір бағытта Жерден максималды қашықтық нүктесінен өтіп, сол нүктеге қайтып оралуына кететін уақыт (Марстан қарағанда) шамамен жердегі айға сәйкес келеді. Алайда, Дарис күнтізбесі де, басқа да марстық күнтізбелердің ешқайсысы да бүгінгі таңда Марсты зерттеу кезінде қолданылмайды.

Интеркаляция (кібісе жылдар)

Кез келген күнтізбелік жүйе интеркаляцияны (кібісе жылдарды) қолдануға мәжбүр, себебі астрономиялық жылдың ұзақтығы күндердің бүтін санына сәйкес келмейді. Интеркаляция болмаған жағдайда, күнтізбелік жыл уақыт өте келе жүйелі қателік жинақтайды. Қазіргі уақытқа дейін әзірленген марс күнтізбелерінің көпшілігінде интеркаляция жеке солаттарға (марс тәуліктеріне) қолданылады, ал кейбір жағдайларда ол толық апталарға таратылады. Марсты зерттеумен айналысатын ғалымдар қазір пайдаланатын уақыт өлшеу жүйесі интеркаляцияны қажет етпейді, себебі онда уақыт «сол» ұғымына емес, Марстың Күнді айнала орбитадағы орнын есептеуге негізделген. Бұл жүйедегі деректер гелиоцентрлік бойлыққа сүйенеді.

Григориан күнтізбесі үшін кібісе жылды қолдану формуласы мынадай: әрбір 4-ші жыл кібісе жыл болып табылады, бірақ 100-ге еселі жылдардың көпшілігі кібісе емес, дегенмен 400-ге еселі жылдар қайтадан кібісе болып саналады. Бұл күнтізбелік жылдың орташа ұзақтығын 365,2425 күнтізбелік тәулік етіп береді, бұл жердегі көктемгі күн мен түннің теңелуі аралығындағы жылдың мәніне өте жақын. Марста да осыған ұқсас кібісе жылдар схемасы қажет болады. Егер интеркаляция жеке солаттарды қосу арқылы жүргізілсе, онда жылдардың көпшілігі кібісе болуға мәжбүр, себебі марстық жыл ұзақтығының бөлшек бөлігі (бүтін солаттар санынан қалған қалдық) 0,5-тен асады. Егер интеркаляция жеке апталарға қолданылып, апта жеті тәулік деп алынса, дәл осындай заңдылық сақталады. Интеркаляцияның мысалдарының бірі — әрбір тақ жылға және 10-ға еселі (әрбір оныншы) жылдарға бір кібісе күн қосылады, алайда 100-ге еселі жылдар бұл ережеден шығарылады, бірақ 500-ге еселі жылдарда кібісе күн қайта енгізіледі. Бұл схема күнтізбелік жылдың орташа ұзақтығын 668,592 сол құрайды: $1-{\frac {1}{2}}+{\frac {1}{10}}-{\frac {1}{100}}+{\frac {1}{500}}=0{,}592,$ , бұл орташа тропиктік жыл үшін (барлық маусымдар бойынша орташа мән) өте жақын көрсеткіш. Алайда мұндай схема күнтізбенің негізге алынған бастапқы нүктесіне шамалы тәуелділік көрсетеді: оңтүстік күн тоқырауы нүктесінен басталатын жылға негізделген күнтізбелер мен солтүстік күн мен түннің теңелуі нүктесінен басталатын жылға негізделген күнтізбелер шамамен әрбір екі жүз марстық жыл сайын бір солға айырмашылық береді.

Марс үшін ұсынылған күнтізбелердің бірі — Дарис күнтізбесі — өзінің интеркаляция кестесінде солтүстік күн мен түннің теңелуі сәтінен бастап есептелетін жыл ұзақтығын (668,5907 сол) негізге алады.

Интеркаляцияның басқа да схемалары мүмкін. Мысалы, еврей күнтізбесі (ай-күн күнтізбесі) интеркаляция үшін қарапайым математикалық формуланы қолданады: 19 жылдық цикл ішінде жеті қосымша ай қосылады. Қосымша ай мына жағдайда қосылады: (еврей күнтізбесі бойынша жыл нөмірі × 7 + 1) / 19 өрнегінің қалдығы 7-ден кіші болса. Шын мәнінде, еврей күнтізбесіндегі кібісе жыл ережесі біршама өзгеше тұжырымдалады, бірақ математикалық тұрғыдан жоғарыдағы формулаға эквивалентті. Мұндай интеркаляция схемасы кібісе жылдарды өзгермейтін кесте бойынша қосуды көздейді және, григориан күнтізбесінің интеркаляция схемасынан айырмашылығы, ешқандай ерекшеліктерді қамтымайды. Марс күнтізбесі үшін осыған ұқсас интеркаляция схемасын жасау үшін марстық жыл ұзақтығының бөлшектік баламасын табу қажет, бұл ретте бөлшектердің шамасын азайту үшін жиі тізбекті бөлшектер пайдаланылады. Мысалы, орташа марстық тропиктік жылдың ұзақтығы 668,5921 сол деп алынған, жеке күндерді қосуға негізделген интеркаляция схемасын 76 жыл ішінде 45 кібісе жылдан тұратын циклмен жуықтауға болады, себебі $668{\frac {45}{76}}\approx 668{,}592105$ , ал $0{,}5921\times 76=44{,}9996$ .

Солтүстік жартышардағы көктемгі күн мен түннің теңелуі нүктесінен бастап есептелетін жыл ұзақтығымен (668,5907 сол) барынша үйлесетін оңайырақ ереже бар болғаны 22 жылдан тұратын қысқа күнтізбелік цикл береді, оның 13 жылы кібісе болады. Сәйкес бөлшек мына түрде болады:

${\frac {13}{22}}=0{,}5909$ …. Мұндай жағдайда кібісе жылдарды модуль бойынша бөлуге негізделген бірыңғай ереже арқылы оңай анықтауға болады:

Жыл кібісе болып табылады, егер

({\text{жыл}}{\bmod {2}}2){\bmod {5}}\in \{0,2,3\}

Басқаша айтқанда, берілген жылдың кібісе екенін анықтау алгоритмі мынадай:

Жыл нөмірін 22-ге бөлгендегі қалдық (0-ден 21-ге дейінгі аралықта) есептеледі.

Алынған қалдық 5-ке бөлінеді, және жаңа қалдық (0-ден 4-ке дейінгі диапазонда) алынады.

Егер соңғы қалдық 0, 2 немесе 3-ке тең болса, онда қарастырылып отырған жыл кібісе болып табылады.

Mars Atmosphere Data Assimilation Workshop кестесі

Марстық жыл 668,6 солаға тең деп қабылданған, әрбір солдың ұзақтығы 88775,245 секундты құрайды.

Марстық айлар әрқайсысы 30° Ls бойынша анықталған. Марс орбитасының эксцентриситетіне байланысты осылайша анықталған марстық айдың ұзақтығы төмендегі кестеде көрсетілгендей 46-дан 67 солаға дейін өзгереді:

Ай №-ы	Сектор		Сол			Оқиғалар (солтүстік жарты шар үшін)
Ай №-ы	басталуы	аяқталуы	басталуы	аяқталуы	ұзақтығы	Оқиғалар (солтүстік жарты шар үшін)
1	0°	30°	0,0	61,2	61,2	Көктемгі күн мен түннің теңелуі (Ls = 0°)
2	30°	60°	61,2	126,6	65,4
3	60°	90°	126,6	193,3	66,7	Афелий (Күннен ең қашық нүкте) Ls = 71° кезінде
4	90°	120°	193,3	257,8	64,5	Жазғы күн тоқырауы Ls = 90° кезінде
5	120°	150°	257,8	317,5	59,7
6	150°	180°	317,5	371,9	54,4	Шаңды дауылдар маусымының басталуы
7	180°	210°	371,9	421,6	49,7	Күзгі күн мен түннің теңелуі (Ls = 180°)
8	210°	240°	421,6	468,5	46,9
9	240°	270°	468,5	514,6	46,1	Перигелий (Күнге ең жақын нүкте) Ls = 251° кезінде
10	270°	300°	514,6	562,0	47,4	Қысқы күн тоқырауы Ls = 270° кезінде
11	300°	330°	562,0	612,9	50,9
12	330°	360°	612,9	668,6	55,7	Шаңды дауылдар маусымының аяқталуы

Дереккөзі: Mars Atmosphere Data Assimilation Workshop (Марс атмосферасының деректерін ассимиляциялау жөніндегі семинар)Mars Atmosphere Data Assimilation Workshop.

Ғылыми фантастикадағы Марс уақыты тұжырымдамасы

Ким Стэнли Робинсонның «Марс трилогиясында» Марс сағаттары стандартты жердегі секундтарды, минуттарды және сағаттарды есептейді, бірақ әр тәулік сайын түн ортасында 39,5 минутқа тоқтайды. Осы шығармаларда бейнеленген Марсты отарлау үдерісі дамыған сайын, бұл уақыттық үзіліс бір түрлі «сиқырлы сағатқа» айналады — тыйымдар мен шектеулер жойылып, марстық қоғамның Жер мен жердегі қауымдардан барған сайын айқындала түсетін дербестігі атап өтілетін кезең. Дегенмен трилогияда мұндай мерекелеу бүкіл планета бойынша бір мезгілде өте ме, әлде әрбір бойлық үшін жергілікті түн ортасына байланысты ма — бұл нақтыланбаған.

Сонымен қатар, «Марс трилогиясында» күнтізбелік жыл 24 айға бөлінген. Ай аттары григориан күнтізбесіндегілермен сәйкес келеді, бірақ әр айдың алдына сол жылдағы бірінші немесе екінші рет кездесетінін көрсететін «1» немесе «2» цифры қойылады (мысалы: 1-қаңтар, 2-қаңтар, 1-ақпан, 2-ақпан).

Кодзуэ Аманоның терраформаланған Марста өтетін «Ария» манга және аниме сериясында да жыл 24 айға бөлінген. Негізге қазіргі жапон күнтізбесі алынған, алайда айлардың атаулары жоқ, олар жай ғана 1-ден 24-ке дейін реттік нөмірленеді^[15].

MJD/UTC-ны MSD/MTC-ге түрлендіру формуласы

Модификацияланған юлиандық күн тіркеуі (MJD)
${\text{MJD}}={\text{JD}}-2\,400\,000,5$

Дүниежүзілік үйлестірілген уақыт (UTC)
${\text{UTC}}=({\text{MJD}}{\bmod {8}}6400)\times 24$

Марстық күн тіркеуі (MSD)
MSD = (2000 жылғы 6 қаңтар сағат 00:00:00 UTC-дан бастап өткен секундтар саны) / 88775,244 + 44795,9998.

Марстық үйлестірілген уақыт (MTC)^[6]
${\text{MTC}}=({\text{MSD}}{\bmod {8}}6400)\times 24$

Дереккөздер

↑ Watchmaker with time to lose (ағыл.). MER. (8 қаңтар 2004). Басты дереккөзінен мұрағатталған 27 қараша 2013. Тексерілді, 4 мамыр 2019.
↑ After finding Mars was habitable, Curiosity Rover to keep roving (ағыл.). SPACE.com. (18 наурыз 2013). Басты дереккөзінен мұрағатталған 20 сәуір 2019. Тексерілді, 4 мамыр 2019.
↑ ESA — Mars Express — Where is zero degrees longitude on Mars? (ағыл.). Esa.int. (19 тамыз 2004). Басты дереккөзінен мұрағатталған 22 қыркүйек 2008. Тексерілді, 13 шілде 2012.
↑ NASA GISS: Mars24 Sunclock — Time on Mars (ағыл.). Giss.nasa.gov. (5 тамыз 2008). Басты дереккөзінен мұрағатталған 15 желтоқсан 2019. Тексерілді, 13 шілде 2012.
↑ Allison, M.; McEwen, M. A post-Pathfinder evaluation of areocentric solar coordinates with improved timing recipes for Mars seasonal/diurnal climate studies (ағыл.). Planet. Space Sci.. (2000). doi:10.1016/S0032-0633(99)00092-6.Басты дереккөзінен мұрағатталған 5 қыркүйек 2008.
1 2 3 Allison, Michael Technical Notes on Mars Solar Time (ағыл.). Giss.nasa.gov. (5 тамыз 2008). Басты дереккөзінен мұрағатталған 25 қараша 2015. Тексерілді, 13 шілде 2012.
↑ NASA — Opportunity's View, Sol 959 (Vertical) (ағыл.). Nasa.gov. Басты дереккөзінен мұрағатталған 22 қазан 2012. Тексерілді, 13 шілде 2012.
↑ Phoenix Mars Mission — Mission — Mission Phases — On Mars (ағыл.). Phoenix.lpl.arizona.edu. (29 ақпан 2008). Басты дереккөзінен мұрағатталған 8 ақпан 2012. Тексерілді, 13 шілде 2012.
↑ Martinez-Frias. Marte: “yestersol”, “tosol” y “solmorrow” (исп.), El Mundo, Мадрид, Испания: Unidad Editorial S.A. (28 Septiembre 2002).
↑ J. Appelbaum, G. A. Landis, Solar Radiation on Mars-- Update 1991, NASA Technical Memorandum TM-105216, September 1991 (also published in Solar Energy, Vol. 50, No. 1 (1993)).
↑ An intercomparison of ground-based millimeter, MGS TES, and Viking atmospheric temperature measurements: Seasonal and interannual variability of temperatures and dust loading in the global Mars atmosphere. Journal of Geophysical Research, №105 (2000)
↑ Tables of Seasonal Data for Mars. Басты дереккөзінен мұрағатталған 4 шілде 2020. Тексерілді, 4 сәуір 2024.
↑ H. H. Kieffer, B. M. Jakowsky and C. W. Snyder, "Mars' Orbit and Seasons", Mars, H. H. Kieffer, B. M. Jakowsky, C. W. Snyder and M. S. Matthews, eds., U. Arizona Press 1992, p. 24—28.
↑ Gangale, Thomas. (1986-06-01). «Martian Standard Time». Journal of the British Interplanetary Society. Vol. 39, No. 6, p. 282—288.
↑ {{Amano, Kozue. Navigation 06: My First Customer // Aqua volume 2 (англ.). — Tokyopop, 2008. — P. 7. — ISBN 978-1427803139.}}

[1] Watchmaker with time to lose (ағыл.). MER. (8 қаңтар 2004). Басты дереккөзінен мұрағатталған 27 қараша 2013. Тексерілді, 4 мамыр 2019.

[2] After finding Mars was habitable, Curiosity Rover to keep roving (ағыл.). SPACE.com. (18 наурыз 2013). Басты дереккөзінен мұрағатталған 20 сәуір 2019. Тексерілді, 4 мамыр 2019.

[3] ESA — Mars Express — Where is zero degrees longitude on Mars? (ағыл.). Esa.int. (19 тамыз 2004). Басты дереккөзінен мұрағатталған 22 қыркүйек 2008. Тексерілді, 13 шілде 2012.

[4] NASA GISS: Mars24 Sunclock — Time on Mars (ағыл.). Giss.nasa.gov. (5 тамыз 2008). Басты дереккөзінен мұрағатталған 15 желтоқсан 2019. Тексерілді, 13 шілде 2012.

[5] Allison, M.; McEwen, M. A post-Pathfinder evaluation of areocentric solar coordinates with improved timing recipes for Mars seasonal/diurnal climate studies (ағыл.). Planet. Space Sci.. (2000). doi:10.1016/S0032-0633(99)00092-6.Басты дереккөзінен мұрағатталған 5 қыркүйек 2008.

[giss1-6] 1 2 3 Allison, Michael Technical Notes on Mars Solar Time (ағыл.). Giss.nasa.gov. (5 тамыз 2008). Басты дереккөзінен мұрағатталған 25 қараша 2015. Тексерілді, 13 шілде 2012.

[7] NASA — Opportunity's View, Sol 959 (Vertical) (ағыл.). Nasa.gov. Басты дереккөзінен мұрағатталған 22 қазан 2012. Тексерілді, 13 шілде 2012.

[8] Phoenix Mars Mission — Mission — Mission Phases — On Mars (ағыл.). Phoenix.lpl.arizona.edu. (29 ақпан 2008). Басты дереккөзінен мұрағатталған 8 ақпан 2012. Тексерілді, 13 шілде 2012.

[9] Martinez-Frias. Marte: “yestersol”, “tosol” y “solmorrow” (исп.), El Mundo, Мадрид, Испания: Unidad Editorial S.A. (28 Septiembre 2002).

[10] J. Appelbaum, G. A. Landis, Solar Radiation on Mars-- Update 1991, NASA Technical Memorandum TM-105216, September 1991 (also published in Solar Energy, Vol. 50, No. 1 (1993)).

[11] An intercomparison of ground-based millimeter, MGS TES, and Viking atmospheric temperature measurements: Seasonal and interannual variability of temperatures and dust loading in the global Mars atmosphere. Journal of Geophysical Research, №105 (2000)

[12] Tables of Seasonal Data for Mars. Басты дереккөзінен мұрағатталған 4 шілде 2020. Тексерілді, 4 сәуір 2024.

[13] H. H. Kieffer, B. M. Jakowsky and C. W. Snyder, "Mars' Orbit and Seasons", Mars, H. H. Kieffer, B. M. Jakowsky, C. W. Snyder and M. S. Matthews, eds., U. Arizona Press 1992, p. 24—28.

[14] Gangale, Thomas. (1986-06-01). «Martian Standard Time». Journal of the British Interplanetary Society. Vol. 39, No. 6, p. 282—288.

[15] {{Amano, Kozue. Navigation 06: My First Customer // Aqua volume 2 (англ.). — Tokyopop, 2008. — P. 7. — ISBN 978-1427803139.}}

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]