Tady na Zemi máme sklon považovat čas za samozřejmost, nikdy jsme netušili, že přírůstky, se kterými je měříme, jsou ve skutečnosti poměrně relativní. Například způsoby, kterými měříme naše dny a roky, jsou ve skutečnosti výsledkem vzdálenosti naší planety od Slunce, času potřebného k oběžné dráze a času potřebného k rotaci na její ose. Totéž platí pro ostatní planety naší sluneční soustavy.
Zatímco my pozemšťané počítáme s tím, že den bude asi 24 hodin od východu do slunce, délka jednoho dne na jiné planetě je docela jiná. V některých případech jsou velmi krátké, zatímco v jiných mohou trvat déle než roky - někdy výrazně! Pojďme se podívat, jak čas pracuje na jiných planetách a uvidíme, jak dlouho mohou být jejich dny, že?
Den na Merkuru:
Merkur je nejbližší planetou k našemu Slunci, sahající od 46 001 200 km u perihelionu (nejblíže ke Slunci) do 69 816 900 km u aphelionu (nejvzdálenější). Protože Merkuru trvá 58,646 dní, než se jednou otočí na své ose - aka. jeho období hvězdné rotace - to znamená, že Merkuru potrvá něco přes 58 dní, než prožije jediný den.
To však neznamená, že Merkur zažije dvě svítání za pouhých 58 dní. Vzhledem ke své blízkosti ke Slunci a rychlé rychlosti, se kterou ji obíhá, trvá, než se Slunce znovu objeví na stejném místě na obloze, ekvivalent 175,97 Země. Proto, zatímco se planeta otáčí jednou za 58 pozemských dnů, je to zhruba 176 dnů od jednoho východu k druhému na Merkuru.
A navíc, Merkur potřebuje 87,969 dní Země, aby dokončil jednu oběžnou dráhu Slunce (aka. Jeho orbitální období). To znamená, že rok na Merkuru je ekvivalentem asi 88 pozemských dnů, což znamená, že jeden Merkuriánský (nebo Hermianský) rok trvá jen polovinu, jako je Merkuriánský den.
A co víc, severní polární oblasti Merkuru jsou neustále ve stínu. Je to způsobeno naklopením osy o pouhých 0,034 ° (ve srovnání s 23,4 ° na Zemi), což znamená, že nedochází k extrémním sezónním výkyvům, kdy dny a noci mohou trvat měsíce v závislosti na ročním období. Na sloupech Merkuru je vždy temná a stinná. Dalo by se tedy říci, že póly jsou ve stálém stavu soumraku.
Den na Venuši:
Venuše, známá také jako „Země je dvojče“, je druhou nejbližší planetou k našemu Slunci - sahá od 107 477 000 km u perihelionu do 108 939 000 km u aphelionu. Venuše je bohužel také nejpomalejší pohyblivou planetou, což je zřejmé z pohledu na její póly. Zatímco každá jiná planeta ve Sluneční soustavě zažila zploštění u svých pólů kvůli rychlosti jejich rotace, Venuše žádné takové zploštění nezažila.
Venuše má rotační rychlost pouhých 6,5 km / h (4,0 mph) - ve srovnání s racionální rychlostí Země 1 670 km / h (1 040 mph) - což vede k periodě rotace 243 025 dní. Technicky je to -243 025 dní, protože rotace Venuše je retrográdní. To znamená, že Venuše se otáčí ve směru opačném ke své oběžné dráze kolem Slunce.
Takže pokud jste byli nad severním pólem Venuše a pozorovali, jak se točí kolem Slunce, viděli byste, jak se pohybuje ve směru hodinových ručiček, zatímco jeho rotace je proti směru hodinových ručiček. Přesto to stále znamená, že Venuše trvá 243 pozemských dnů, než se jednou otočí na své ose. Podobně jako Merkur, orbitální rychlost a pomalá rotace Venuše však znamená, že jediný sluneční den - čas, kdy se Slunce vrátí na stejné místo na obloze - trvá asi 117 dní.
Takže zatímco jediný venušský (nebo cyterský) rok vyjde na 224 701 dní Země, zažije v té době méně než dvě úplná svítání a západy slunce. Ve skutečnosti jediný venušský / cyterský rok trvá jen 1,92 venušských / cyterských dnů. Dobrá věc Venuše má se Zemí společné i jiné věci, protože je jisté, že to není její denní cyklus!
Den na Zemi:
Když myslíme na jeden den na Zemi, máme sklon myslet na něj jako na jednoduchý 24hodinový interval. Ve skutečnosti to trvá přesně 23 hodin, 56 minut a 4,1 sekundy, než se jednou otočí na své ose. Mezitím je sluneční den na Zemi v průměru 24 hodin, což znamená, že zabere tolik času, než se Slunce objeví na stejném místě na obloze. Mezi těmito dvěma hodnotami říkáme, že jeden den a noční cyklus trvá dokonce 24.
Současně na planetě existují rozdíly v délce jednoho dne na základě sezónních cyklů. V důsledku axiálního náklonu Země se bude množství slunečního světla v určitých polokoulích lišit. K nejextrémnějším případům dochází u pólů, kde den a noc mohou trvat dny nebo měsíce v závislosti na ročním období.
Na severním a jižním pólu v zimě může jedna noc trvat až šest měsíců, což se nazývá „polární noc“. Během léta zažijí Poláci to, co se nazývá „půlnoční slunce“, kde den trvá celých 24 hodin. Opravdu, dny nejsou tak jednoduché, jak si představujeme. Ale ve srovnání s ostatními planetami ve Sluneční soustavě je řízení času na Zemi stále snazší.
Den na Marsu:
V mnoha ohledech lze Mars nazvat také „Země dvojčata“. Kromě toho, že na povrchu mají polární ledové čepice, sezónní výkyvy a vodu (i když zamrzlou), je den na Marsu velmi blízko tomu, co je den na Zemi. Mars v podstatě trvá 24 hodin, 37 minut a 22 sekund, aby dokončil jednu rotaci na své ose. To znamená, že den na Marsu odpovídá 1 025 957 dní.
Sezónní cykly na Marsu, které jsou způsobeny tím, že mají axiální náklon podobný Zemi (25,19 ° ve srovnání s 23,4 ° na Zemi), jsou více podobné těm, které zažíváme na Zemi, než na kterékoli jiné planetě. Výsledkem je, že marťanské dny zažívají podobné variace: Slunce stoupá dříve a zapadá později v létě a poté v zimě dochází k obrácení.
Sezónní výkyvy však na Marsu trvají dvakrát tak dlouho, protože Mars je ve větší vzdálenosti od Slunce. To vede k tomu, že marťanský rok je dlouhý asi dva Země - přesně 686,971 dní Země, což vyjde na 668 5991 marťanských dnů (nebo Sols). V důsledku toho lze na Rudé planetě očekávat delší dny a delší noci. Něco, co by budoucí kolonisté měli zvážit!
Den na Jupiteru:
Vzhledem k tomu, že se jedná o největší planetu sluneční soustavy, lze očekávat, že den na Jupiteru bude trvat dlouho. Ale jak se ukazuje, jovianský den je oficiálně dlouhý pouze 9 hodin, 55 minut a 30 sekund, což znamená, že jeden den je jen o třetinu delší než den Země. To je způsobeno tím, že plynový gigant má velmi rychlou rotační rychlost, která je na rovníku 12,6 km / s (45 300 km / h, nebo 28148,115 mph). Tato rychlá rychlost rotace je také jedním z důvodů, proč má planeta takové násilné bouře.
Všimněte si použití slova oficiálně. Protože Jupiter není pevné těleso, jeho horní atmosféra prochází jinou rychlostí rotace než jeho rovník. V zásadě je rotace Jupiterovy polární atmosféry asi o 5 minut delší než rotace ekvatoriální atmosféry. Z tohoto důvodu astronomové používají jako referenční rámce tři systémy.
Systém I platí od zeměpisných šířek 10 ° S do 10 ° J, kde je jeho doba rotace nejkratší na planetě, 9 hodin, 50 minut a 30 sekund. Systém II platí ve všech zeměpisných šířkách severně a jižně od těchto; jeho doba je 9 hodin, 55 minut a 40,6 sekund. Systém III odpovídá rotaci magnetosféry planety a toto období používá IAU a IAG k definování oficiální rotace Jupiteru (tj. 9 hodin 44 minut a 30 sekund)
Takže pokud byste teoreticky mohli stát na vrcholcích mraků Jupiteru (nebo možná na plovoucí plošině na geosynchronní oběžné dráze), byli byste svědky toho, jak slunce stoupá v prostoru méně než 10 hodin od jakékoli zeměpisné šířky. A v prostoru jediného jovianského roku by slunce vyšlo a stanovilo celkem asi 10 476 krát.
Den v sobotu:
Saturnova situace je velmi podobná situaci Jupitera. Přes jeho obrovskou velikost, planeta má odhadovanou rotační rychlost 9,87 km / s (35,500 km / h, nebo 22058,677 mph). Saturn tak trvá asi 10 hodin a 33 minut, než dokončí jedinou hvězdnou rotaci, takže jediný den na Saturn nedosahuje poloviny toho, co je na Zemi. I zde tento rychlý pohyb atmosféry vede k několika super bouřím, nemluvě o hexagonálním vzoru kolem severního pólu planety a vířivé bouři kolem jeho jižního pólu.
A stejně jako Jupiter, i Saturn potřebuje svůj čas obíhat kolem Slunce. S orbitálním obdobím, které je ekvivalentem 10 759,22 pozemských dnů (nebo 29,4571 pozemských let), jediný saturnský (nebo kronický) rok trvá zhruba 24 491 saturnských dnů. Stejně jako Jupiter se však Saturnova atmosféra otáčí různou rychlostí v závislosti na zeměpisné šířce, což vyžaduje, aby astronomové používali tři systémy s různými referenčními rámci.
Systém I zahrnuje rovníkovou zónu, jižní rovníkový pás a severní rovníkový pás a má období 10 hodin a 14 minut. Systém II pokrývá všechny ostatní saturnské zeměpisné šířky, kromě severních a jižních pólů, a bylo jim přiděleno rotační období 10 hodin 38 min 25,4 s. Systém III používá rádiové emise na změřte míru vnitřní rotace Saturn, která poskytla dobu rotace 10 hodin 39 minut 22,4 sekund.
Pomocí těchto různých systémů získali vědci v průběhu let různá data od Saturn. Například data získaná v 80. letech 20. století Voyager 1 a 2 mise naznačovaly, že den na Saturn byl 10 hodin, 39 minut a 24 sekund. V roce 2004 měřily údaje poskytnuté kosmickou sondou Cassini-Huygens měřením gravitačního pole planety, což přineslo odhad 10 hodin, 45 minut a 45 sekund (± 36 sekund).
V roce 2007 to bylo revidováno výzkumy na Ústavu Země, planetární a kosmické vědy, UCLA, což vyústilo v současný odhad 10 hodin a 33 minut. Stejně jako u Jupiteru, problém získávání přesných měření vychází ze skutečnosti, že jako plynový gigant rotují části Saturn rychleji než ostatní.
Den na Uranu:
Když přijedeme na Uran, otázka, jak dlouho je den, se stává trochu komplikovanou. Na jedné straně má planeta hvězdnou rotační periodu 17 hodin, 14 minut a 24 sekund, což je ekvivalent 0,71833 pozemských dnů. Takže byste mohli říct, že den na Uranu trvá téměř stejně dlouho jako den na Zemi. To by byla pravda, kdyby to nebyl extrémní axiální náklon tohoto obřího plynu a ledu.
S axiálním sklonem 97,77 ° Uran v podstatě obíhá kolem Slunce na své straně. To znamená, že buď jeho severní nebo jižní pól je namířen téměř přímo na Slunce v různých časech v orbitální době. Když jeden pól prochází „léto“ na Uranu, zažije 42 let nepřetržitého slunečního světla. Když je tentýž pól namířen od Slunce (tj. Uranská „zima“), zažije 42 let nepřetržité temnoty.
Dalo by se tedy říci, že jediný den - od jednoho východu do druhého - trvá na Uranu celých 84 let! Jinými slovy, jeden uranský den je stejné množství času jako jediný uranský rok (84.0205 pozemských let).
Kromě toho, stejně jako u ostatních obrů plyn / led, Uran rotuje v určitých zeměpisných šířkách rychleji. Ergo, zatímco rotace planety je 17 hodin a 14,5 minuty na rovníku, asi 60 ° na jih, viditelné rysy atmosféry se pohybují mnohem rychleji, takže úplná rotace za pouhých 14 hodin.
Den na Neptunu:
V neposlední řadě máme Neptun. I zde je měření jednoho dne poněkud komplikované. Například doba Neptunovy hvězdné rotace je zhruba 16 hodin, 6 minut a 36 sekund (ekvivalent 0,6713 pozemských dnů). Ale protože to byl obří plyn / led, póly planety rotují rychleji než rovník.
Zatímco magnetické pole planety má rotační rychlost 16,1 hodiny, široká rovníková zóna se otáčí s periodou asi 18 hodin. Mezitím se polární oblasti otáčejí nejrychleji, po dobu 12 hodin. Tato diferenciální rotace je nejvýraznější ze všech planet ve Sluneční soustavě a má za následek silný podélný střih větru.
Navíc axiální sklon planety 28,32 ° má za následek sezónní výkyvy podobné těm na Zemi a na Marsu. Dlouhé orbitální období Neptunu znamená, že roční období trvá čtyřicet pozemských let. Ale protože je jeho axiální náklon srovnatelný se Zemským, kolísání délky jeho dne v průběhu jeho dlouhého roku není o nic extrémnější.
Jak můžete vidět z tohoto malého zhroucení různých planet naší sluneční soustavy, to, co představuje den, závisí zcela na vašem referenčním rámci. Kromě toho, že se liší v závislosti na dané planetě, musíte také brát v úvahu sezónní cykly a odkud jsou měření přijímána.
Jak Einstein shrnul, čas je relativní k pozorovateli. Na základě vašeho inerciálního referenčního rámce se bude jeho průchod lišit. A když stojíte na jiné planetě než na Zemi, vaše představa dne a noci, která je nastavena na čas Země (a konkrétní časové pásmo), bude pravděpodobně docela zmatená!
Zde jsme v Space Magazine napsali mnoho zajímavých článků o tom, jak se měří čas na jiných planetách. Zde je například: Jak dlouho je rok na jiných planetách ?, Která planeta má nejdelší den ?, Rotace Venuše, jak dlouho je den na Marsu? a jak dlouho je den na Jupiteru ?.
Pokud hledáte více informací, podívejte se na naši sluneční soustavu na Space.com
Astronomie Cast má epizody na všech planetách, včetně epizody 49: Mercury a 95. epizody: Humans to Mars, 2. část - Kolonisté
