科学家利用爱因斯坦的相对论，精确计算出了火星上的时间流逝速度。研究考虑了火星较弱的重力及其受太阳、地球和月球引力共同影响的复杂轨道。结果表明，火星上的时钟比地球上的走得稍快，这一发现为未来火星探测和通信所需的精确导航系统奠定了基础。
一个比想象中更复杂的问题
“火星上现在几点？”这个问题听起来简单，但回答起来却异常棘手。除了火星日比地球日长约40分钟、火星年几乎是地球年的两倍之外，更深层的复杂性源于爱因斯坦的相对论。
相对论告诉我们，引力会影响时间的流逝。引力越强的地方，时钟走得越慢；引力越弱的地方，时钟则走得越快。
因此，要计算火星上的时间，首先必须精确理解其引力环境。
破解时间的奥秘
美国国家标准与技术研究院（NIST）的物理学家在研究中综合考虑了多种因素，将这个问题变成了一个复杂的“四体问题”。
他们需要精确计算的影响包括：
- 火星自身的引力： 火星表面的引力大约只有地球的五分之一，这意味着时间流逝速度会更快。
- 太阳的引力： 火星的轨道是椭圆形，导致它与太阳的距离在火星年内不断变化，太阳引力的影响也随之波动。
- 地球和月球的引力： 这两个天体的引力也会对火星产生微小但不可忽视的拖拽效应。
一位研究人员表示：“它的轨道和与太阳的距离使得时间变化更大。我们处理的是太阳、地球、月球和火星四个天体，这个难题比最初想象的要艰巨得多。”
计算结果：火星时间有多快？
在综合所有因素后，团队得出了一个精确的结论：
- 平均而言，火星上的时钟每天比地球上的时钟快约 477 微秒（百万分之 477 秒）。
- 然而，这个差异不是固定的。在一个火星年内，由于轨道变化，这一差异的波动幅度可达 226 微秒。
为什么微秒级的差异至关重要？
“百万分之一秒”听起来微不足道，但对于现代技术而言，这种差异是巨大的。精确的时间是所有导航系统（如 GPS）实现精确定位的基石。
“就像我们现在使用的全球导航系统一样，这些系统依赖于精确的时钟。我们可以借助爱因斯坦的广义相对论来分析时钟速率受到的影响。”
即使是微小的计时误差，在经过高速通信和长距离传输后，也会被放大成巨大的定位偏差。因此，这项研究为未来在火星表面部署探测车、建立通信网络和人类基地提供了必不可少的时间基准，确保未来火星上的导航和探索能够安全、准确地进行。