С тех пор, как астронавты в последний раз покинули лунную поверхность 52 года назад, для Луны и Земли прошло разное время. По отношению к нам, землянам, Луна ждала нашего возвращения немного дольше, чем Земля — примерно на 1,1 секунды. Новое исследование было опубликовано на сервере препринтов arXiv и еще не прошло рецензирование.
Это не кажется чем-то большим, как и 57 миллионных (0,0000575) секунды, на которые время Луны каждый день опережает время нашей родной планеты.
Однако этот важный результат нового исследования ученых НАСА может стать решающим фактором в синхронизации навигационных систем, когда американское космическое агентство запустит свои давно ожидаемые пилотируемые миссии на Луну и дальше.
Ученые знали о способности гравитации замедлять время с тех пор, как Альберт Эйнштейн сформулировал свою общую теорию относительности. Но практические возможности измерения любых временных искажений, которые возникают из-за различий в гравитации, например, разницы между притяжением Земли и Луны, сильно отстают.
Только в последнее десятилетие у нас появились атомные часы, достаточно чувствительные, чтобы обнаружить небольшие различия во времени между двумя объектами, движущимися относительно друг друга или под действием разных гравитационных сил.
А с полувековой паузой между пилотируемыми посадками на Луну у ученых не было насущной причины разбираться, как эти крошечные временные различия проявляются между Землей и нашим лунным спутником. На Луне одна шестая гравитации от земной, но астронавты останавливались там лишь ненадолго, так что это не было большой проблемой.
Теперь у ученых есть крайний срок: НАСА планирует вернуть астронавтов на Луну к 2026 году в рамках миссии «Артемида», где они начнут исследовать возможные места для лунных баз, которые в один прекрасный день могут стать трамплином на Марс.
«Мы рассчитываем на устойчивое присутствие на Луне», — рассказала Шерил Грэмлинг из Центра космических полетов имени Годдарда в Мэриленде. «Инфраструктура на Земле, такая как GPS, обеспечивает время с точностью до наносекунды. Если вы пытаетесь совершить навигацию или приземлиться на Луне, а также избежать опасных зон, то эта точность имеет значение».
Ранее в этом году, в апреле, НАСА и другим агентствам США было поручено разработать единую систему отсчета времени для Луны, с которой могли бы согласиться другие космические агентства.
Это новое открытие помогает в этом отношении и находится в разработке уже некоторое время. Слава Турышев, физик из Лаборатории реактивного движения НАСА, который руководил исследованием, сказал: «Кто-то должен был сесть и поработать над математикой».
С Земли кажется, что Луна набирает 57 миллионных секунды за земные сутки. Турышев и его коллеги пришли к этому числу, рассчитав скользящую шкалу времени для Земли и Луны относительно барицентра Солнечной системы. Это общий центр масс Солнечной системы, вокруг которого Солнце, планеты и спутники вращаются в тонком равновесии.
Расчеты Турышева и коллег близки к 56,02 микросекундам, которые другая группа исследователей из Национального института стандартов и технологий США получила в феврале. Но даже крошечные доли секунды имеют значение на таких больших расстояниях, так что еще есть над чем поработать.
Ни один из результатов не был рецензирован, и окончательное определение лунного времени должно будет быть подтверждено рядом агентств и международных организаций, таких как Международное бюро мер и весов и Международный астрономический союз, которые планируют провести встречу в августе.
Нам также нужно будет следить за тем, как вращение нашей планеты Земля странным образом замедляется, делая наши дни немного длиннее, и как деятельность человека по добыче полезных ископаемых изменила ее вращение.
