خارج حدود الساعة الأرضية: كيف يسبق زمن المريخ زمننا بـ 477 ميكروثانية؟
مدار الساعة ـ نشر في 2025/12/31 الساعة 18:49
مدار الساعة -يُعدّ تحديد الوقت بدقة أمراً سهلاً، على كوكبنا، حيث يعتمد على نظام عالمي متطور يجمع بين الساعات الذرية وأقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وشبكات الاتصالات فائقة السرعة للحفاظ على تزامن كل شيء.
وهذه الدقة بطبيعة الحال لا تمتد إلى ما وراء الأرض، فقد أثبت ألبرت أينشتاين أن الزمن لا يسير بالوتيرة نفسها في كل مكان في الكون.
وتعتمد سرعة دقات الساعة على الجاذبية، ما يعني أن الساعات تعمل أبطأ قليلاً في الجاذبية القوية وأسرع في الجاذبية الضعيفة.
ويعد تنسيق الوقت على الأرض أمراً معقداً، فما بالك بتوسيع نطاق هذا التنسيق ليشمل النظام الشمسي بأكمله؟
أما بالنسبة للمستكشفين المستقبليين الذين يأملون في العيش والعمل على المريخ، لا بد من الإجابة أولاً على سؤال جوهري: ما هو الوقت على المريخ؟
توصل علماء الفيزياء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) إلى إجابة دقيقة. تُظهر حساباتهم أن الساعات على المريخ، في المتوسط، تدق أسرع بمقدار 477 ميكروثانية (جزء من مليون من الثانية) يومياً من الساعات على الأرض.
هذا الفرق ليس ثابتاً، فبسبب مدار المريخ الممتد وتأثيرات الجاذبية من الأجرام الأخرى، قد يختلف فرق التوقيت بما يصل إلى 226 ميكروثانية يومياً على مدار السنة المريخية.
وقد نُشر البحث مؤخراً في مجلة علم الفلك، وهو يستند إلى دراسة أجريت عام 2024 حيث وضع علماء المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا إطاراً لضبط الوقت بدقة عالية على سطح القمر.
قال الفيزيائي بيجوناث باتلا من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) إن فهم كيفية مرور الوقت على سطح المريخ أمر بالغ الأهمية للبعثات المستقبلية.
ومع استعداد وكالة ناسا لاستكشاف المريخ بشكل أكثر تقدماً، سيكون التوقيت الدقيق حاسماً للملاحة والاتصالات والتنسيق عبر المسافات الكوكبية.
قال باتلا: "الوقت مناسب تماماً للقمر والمريخ. هذه هي أقرب لحظة وصلنا فيها إلى تحقيق رؤية الخيال العلمي المتمثلة في التوسع عبر النظام الشمسي."
التوقيت المريخي
يختلف المريخ عن الأرض في عدة جوانب، فاليوم المريخي أطول بنحو 40 دقيقة من اليوم الأرضي، والسنة المريخية تعادل 687 يوماً أرضياً مقارنةً بـ 365 يوماً على الأرض.
وإلى جانب هذه الاختلافات الواضحة، كان على العلماء تحديد ما إذا كانت كل ثانية على المريخ تمر بنفس سرعة مرورها على الأرض.
لو وُضعت ساعة ذرية على سطح المريخ، لكانت ستعمل بشكل طبيعي، ستدق الساعة نفسها تمامًا كما تدق على الأرض، لكن المشكلة تظهر عند مقارنة ساعة المريخ بساعة أرضية، مع مرور الوقت، يتباعد توقيت الساعتين، وكان على العلماء تحديد مقدار هذا التباعد بدقة، تمامًا كما هو الحال في تحديد المناطق الزمنية للكواكب.
أثبتت تلك الحسابات أنها أكثر تعقيداً مما كان متوقعاً، فبحسب نظرية النسبية لأينشتاين، تُغيّر الجاذبية مسار الزمن، تتباطأ الساعات في مناطق الجاذبية القوية وتتسارع في مناطق الجاذبية الضعيفة، كما تؤثر حركة الكوكب في الفضاء على كيفية مرور الزمن، حيث تُساهم سرعة دورانه في إحداث تغييرات إضافية.
الجاذبية والمدارات والنسبية
لإجراء الحسابات، اختار باحثو المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) نقطة مرجعية محددة على سطح المريخ، تُضاهي مستوى سطح البحر عند خط استواء الأرض، وباستخدام بيانات جُمعت على مدار سنوات من مهمات استكشاف المريخ، قدّر باتلا وزميله الفيزيائي نيل آشبي من المعهد نفسه جاذبية سطح المريخ، والتي تُعدّ أضعف بخمس مرات تقريباً من جاذبية الأرض.
لم تكن جاذبية المريخ وحدها كافية لتفسير الصورة الكاملة، فالنظام الشمسي بيئة ديناميكية مليئة بأجسام ضخمة تجذب بعضها بعضاً باستمرار، تحتوي الشمس على أكثر من 99% من إجمالي كتلة النظام الشمسي، ويهيمن تأثير جاذبيتها على حركة الكواكب.
يُجبر موقع المريخ في النظام الشمسي -بُعده عن الشمس وجيرانه كالأرض والقمر والمشتري وزحل- على اتخاذ مدار أكثر استطالة وانحرافًا. في المقابل، تسير الأرض والقمر في مدارات مستقرة نسبياً. ونتيجةً لذلك، يمر الوقت على القمر أسرع بمقدار 56 ميكروثانية يوميًا من الوقت على الأرض.
"لكن الأمر مختلف بالنسبة للمريخ. فبُعده عن الشمس ومداره الإهليلجي يجعلان التغيرات الزمنية أكبر.
بعد الأخذ في الاعتبار جاذبية سطح المريخ، والحركة المدارية، والتأثيرات الجاذبية للشمس والأرض والقمر، توصل باتلا وآشبي إلى حساباتهما النهائية.
تمهيد الطريق لإنترنت النظام الشمسي
قد يبدو فرق 477 جزءاً من المليون من الثانية ضئيلاً، فهو يُعادل تقريبًا جزءًا من ألف من زمن الرمشة. ومع ذلك، فإن هذه الفروقات الدقيقة تُحدث فرقًا كبيرًا في التكنولوجيا الحديثة. فعلى سبيل المثال، تتطلب أنظمة اتصالات الجيل الخامس دقة توقيت تصل إلى عُشر الميكروثانية.
اكتشاف يقلب الساعة الكونية… توقيت المريخ يُحسب بدقة غير مسبوقة
وهذه الدقة بطبيعة الحال لا تمتد إلى ما وراء الأرض، فقد أثبت ألبرت أينشتاين أن الزمن لا يسير بالوتيرة نفسها في كل مكان في الكون.
وتعتمد سرعة دقات الساعة على الجاذبية، ما يعني أن الساعات تعمل أبطأ قليلاً في الجاذبية القوية وأسرع في الجاذبية الضعيفة.
ويعد تنسيق الوقت على الأرض أمراً معقداً، فما بالك بتوسيع نطاق هذا التنسيق ليشمل النظام الشمسي بأكمله؟
أما بالنسبة للمستكشفين المستقبليين الذين يأملون في العيش والعمل على المريخ، لا بد من الإجابة أولاً على سؤال جوهري: ما هو الوقت على المريخ؟
توصل علماء الفيزياء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) إلى إجابة دقيقة. تُظهر حساباتهم أن الساعات على المريخ، في المتوسط، تدق أسرع بمقدار 477 ميكروثانية (جزء من مليون من الثانية) يومياً من الساعات على الأرض.
هذا الفرق ليس ثابتاً، فبسبب مدار المريخ الممتد وتأثيرات الجاذبية من الأجرام الأخرى، قد يختلف فرق التوقيت بما يصل إلى 226 ميكروثانية يومياً على مدار السنة المريخية.
وقد نُشر البحث مؤخراً في مجلة علم الفلك، وهو يستند إلى دراسة أجريت عام 2024 حيث وضع علماء المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا إطاراً لضبط الوقت بدقة عالية على سطح القمر.
قال الفيزيائي بيجوناث باتلا من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) إن فهم كيفية مرور الوقت على سطح المريخ أمر بالغ الأهمية للبعثات المستقبلية.
ومع استعداد وكالة ناسا لاستكشاف المريخ بشكل أكثر تقدماً، سيكون التوقيت الدقيق حاسماً للملاحة والاتصالات والتنسيق عبر المسافات الكوكبية.
قال باتلا: "الوقت مناسب تماماً للقمر والمريخ. هذه هي أقرب لحظة وصلنا فيها إلى تحقيق رؤية الخيال العلمي المتمثلة في التوسع عبر النظام الشمسي."
التوقيت المريخي
يختلف المريخ عن الأرض في عدة جوانب، فاليوم المريخي أطول بنحو 40 دقيقة من اليوم الأرضي، والسنة المريخية تعادل 687 يوماً أرضياً مقارنةً بـ 365 يوماً على الأرض.
وإلى جانب هذه الاختلافات الواضحة، كان على العلماء تحديد ما إذا كانت كل ثانية على المريخ تمر بنفس سرعة مرورها على الأرض.
لو وُضعت ساعة ذرية على سطح المريخ، لكانت ستعمل بشكل طبيعي، ستدق الساعة نفسها تمامًا كما تدق على الأرض، لكن المشكلة تظهر عند مقارنة ساعة المريخ بساعة أرضية، مع مرور الوقت، يتباعد توقيت الساعتين، وكان على العلماء تحديد مقدار هذا التباعد بدقة، تمامًا كما هو الحال في تحديد المناطق الزمنية للكواكب.
أثبتت تلك الحسابات أنها أكثر تعقيداً مما كان متوقعاً، فبحسب نظرية النسبية لأينشتاين، تُغيّر الجاذبية مسار الزمن، تتباطأ الساعات في مناطق الجاذبية القوية وتتسارع في مناطق الجاذبية الضعيفة، كما تؤثر حركة الكوكب في الفضاء على كيفية مرور الزمن، حيث تُساهم سرعة دورانه في إحداث تغييرات إضافية.
الجاذبية والمدارات والنسبية
لإجراء الحسابات، اختار باحثو المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) نقطة مرجعية محددة على سطح المريخ، تُضاهي مستوى سطح البحر عند خط استواء الأرض، وباستخدام بيانات جُمعت على مدار سنوات من مهمات استكشاف المريخ، قدّر باتلا وزميله الفيزيائي نيل آشبي من المعهد نفسه جاذبية سطح المريخ، والتي تُعدّ أضعف بخمس مرات تقريباً من جاذبية الأرض.
لم تكن جاذبية المريخ وحدها كافية لتفسير الصورة الكاملة، فالنظام الشمسي بيئة ديناميكية مليئة بأجسام ضخمة تجذب بعضها بعضاً باستمرار، تحتوي الشمس على أكثر من 99% من إجمالي كتلة النظام الشمسي، ويهيمن تأثير جاذبيتها على حركة الكواكب.
يُجبر موقع المريخ في النظام الشمسي -بُعده عن الشمس وجيرانه كالأرض والقمر والمشتري وزحل- على اتخاذ مدار أكثر استطالة وانحرافًا. في المقابل، تسير الأرض والقمر في مدارات مستقرة نسبياً. ونتيجةً لذلك، يمر الوقت على القمر أسرع بمقدار 56 ميكروثانية يوميًا من الوقت على الأرض.
"لكن الأمر مختلف بالنسبة للمريخ. فبُعده عن الشمس ومداره الإهليلجي يجعلان التغيرات الزمنية أكبر.
بعد الأخذ في الاعتبار جاذبية سطح المريخ، والحركة المدارية، والتأثيرات الجاذبية للشمس والأرض والقمر، توصل باتلا وآشبي إلى حساباتهما النهائية.
تمهيد الطريق لإنترنت النظام الشمسي
قد يبدو فرق 477 جزءاً من المليون من الثانية ضئيلاً، فهو يُعادل تقريبًا جزءًا من ألف من زمن الرمشة. ومع ذلك، فإن هذه الفروقات الدقيقة تُحدث فرقًا كبيرًا في التكنولوجيا الحديثة. فعلى سبيل المثال، تتطلب أنظمة اتصالات الجيل الخامس دقة توقيت تصل إلى عُشر الميكروثانية.
اكتشاف يقلب الساعة الكونية… توقيت المريخ يُحسب بدقة غير مسبوقة
مدار الساعة ـ نشر في 2025/12/31 الساعة 18:49