Hier op aarde nemen we de tijd als vanzelfsprekend aan, nooit vermoed dat de stappen waarmee we het meten eigenlijk vrij relatief zijn. De manieren waarop we bijvoorbeeld onze dagen en jaren meten, zijn eigenlijk het resultaat van de afstand van onze planeet tot de zon, de tijd die nodig is om in een baan om de aarde te draaien en de tijd die nodig is om om zijn as te draaien. Hetzelfde geldt voor de andere planeten in ons zonnestelsel.
Terwijl wij aardbewoners rekenen op een dag die ongeveer 24 uur is van zonsopgang tot zonsopgang, is de lengte van een enkele dag op een andere planeet heel anders. In sommige gevallen zijn ze erg kort, terwijl ze in andere gevallen langer dan jaren meegaan - soms aanzienlijk! Laten we eens kijken hoe tijd werkt op andere planeten en kijken hoe lang hun dagen kunnen zijn, zullen we?
Een dag op Mercurius:
Mercurius is de planeet die het dichtst bij onze zon ligt, variërend van 46.001.200 km in het perihelium (het dichtst bij de zon) tot 69.816.900 km in het aphelion (verste). Omdat het 58.646 aardse dagen duurt voordat Mercurius eenmaal om zijn as draait - ook bekend als. zijn siderische rotatieperiode - dit betekent dat Mercurius iets meer dan 58 aardse dagen nodig heeft om een enkele dag te ervaren.
Dit wil echter niet zeggen dat Mercurius in iets meer dan 58 dagen twee zonsopkomsten ervaart. Vanwege de nabijheid van de zon en de hoge snelheid waarmee hij eromheen cirkelt, duurt het equivalent van 175,97 aardse dagen voordat de zon weer op dezelfde plek aan de hemel verschijnt. Dus terwijl de planeet eens in de 58 aardse dagen draait, is het ongeveer 176 dagen van de ene zonsopgang tot de andere op Mercurius.
Bovendien kost het slechts Mercurius 87.969 aardse dagen om een enkele baan van de zon te voltooien (ook bekend als de omlooptijd). Dit betekent dat een jaar op Mercurius het equivalent is van ongeveer 88 aardse dagen, wat op zijn beurt betekent dat een enkel Mercuriaans (of Hermian) jaar slechts de helft van een Mercurische dag duurt.
Bovendien staan de noordelijke poolgebieden van Mercurius constant in de schaduw. Dit komt doordat de as slechts 0,034 ° wordt gekanteld (vergeleken met de 23,4 ° van de aarde), wat betekent dat hij geen extreme seizoensvariaties ervaart waar dagen en nachten maanden kunnen duren, afhankelijk van het seizoen. Aan de palen van Mercurius is het altijd donker en schaduwrijk. Je zou dus kunnen zeggen dat de palen constant in de schemering staan.
Een dag op Venus:
Venus, ook bekend als 'Tweeling van de aarde', is de op één na dichtste planeet bij onze zon - variërend van 107,477,000 km in het perihelium tot 108,939,000 km in aphelion. Venus is helaas ook de langzaamst bewegende planeet, een feit dat duidelijk wordt gemaakt door naar de polen te kijken. Terwijl elke andere planeet in het zonnestelsel afvlakking aan hun polen heeft ervaren vanwege de snelheid van hun spin, heeft Venus een dergelijke afvlakking niet ervaren.
Venus heeft een rotatiesnelheid van slechts 6,5 km / h (4,0 mph) - vergeleken met de rationele snelheid van de aarde van 1670 km / h (1040 mph) - wat leidt tot een siderische rotatieperiode van 243,025 dagen. Technisch gezien is het -243,025 dagen, aangezien de rotatie van Venus retrograde is. Dit betekent dat Venus in de richting draait die tegengesteld is aan zijn baan rond de zon.
Dus als je boven de noordpool van Venus was en hem rond de zon zag cirkelen, zou je zien dat hij met de klok mee beweegt, terwijl de rotatie tegen de klok in draait. Desalniettemin betekent dit nog steeds dat Venus meer dan 243 aardse dagen nodig heeft om eenmaal om zijn as te draaien. Net als Mercurius betekent de orbitale snelheid en langzame rotatie van Venus dat een enkele zonnedag - de tijd die de zon nodig heeft om terug te keren naar dezelfde plek aan de hemel - ongeveer 117 dagen duurt.
Dus terwijl een enkel Venusiaans (of Cytherean) jaar uitkomt op 224.701 aardse dagen, ervaart het in die tijd minder dan twee volle zonsopkomsten en zonsondergangen. In feite duurt een enkel Venusiaans / Cytherean-jaar zo lang als 1,92 Venusiaans / Cytherean-dagen. Maar goed dat Venus andere dingen gemeen heeft met de aarde, want het is zeker niet zijn dagelijkse cyclus!
Een dag op aarde:
Wanneer we denken aan een dag op aarde, hebben we de neiging om het te beschouwen als een eenvoudig interval van 24 uur. In werkelijkheid heeft de aarde precies 23 uur, 56 minuten en 4,1 seconden nodig om eenmaal om zijn as te draaien. Ondertussen is een zonnedag op aarde gemiddeld 24 uur lang, wat betekent dat het zo lang duurt voordat de zon op dezelfde plek aan de hemel verschijnt. Tussen deze twee waarden zeggen we dat een enkele dag- en nachtcyclus een even 24 duurt.
Tegelijkertijd zijn er variaties in de lengte van een enkele dag op aarde op basis van seizoenscycli. Vanwege de axiale kanteling van de aarde zal de hoeveelheid zonlicht die op bepaalde hemisferen wordt ervaren, variëren. Het meest extreme geval hiervan vindt plaats aan de polen, waar dag en nacht afhankelijk van het seizoen dagen of maanden kan duren.
Op de Noord- en Zuidpool kan in de winter een enkele nacht tot zes maanden duren, wat bekend staat als een 'poolnacht'. Tijdens de zomer ervaren de palen een zogenaamde "middernachtzon", waar een dag 24 uur duurt. Dus echt, dagen zijn niet zo eenvoudig als we ons graag voorstellen. Maar vergeleken met de andere planeten in het zonnestelsel is tijdbeheer hier op aarde nog steeds eenvoudiger.
Een dag op Mars:
In veel opzichten kan Mars ook wel 'Earth's Twin' worden genoemd. Naast het feit dat er polaire ijskappen, seizoensvariaties en water (hoewel bevroren) op het oppervlak zijn, komt een dag op Mars vrij dicht in de buurt van wat een dag op aarde is. In wezen heeft Mars 24 uur, 37 minuten en 22 seconden nodig om een enkele rotatie om zijn as te voltooien. Dit betekent dat een dag op Mars gelijk is aan 1,025957 dagen.
De seizoensgebonden cycli op Mars, die te wijten zijn aan het feit dat het een axiale kanteling heeft die vergelijkbaar is met die van de aarde (25,19 ° in vergelijking met de 23,4 ° van de aarde), lijken meer op die we op aarde ervaren dan op enige andere planeet. Als gevolg hiervan ervaren Martiaanse dagen vergelijkbare variaties, waarbij de zon eerder opkomt en later in de zomer ondergaat en dan in de winter het omgekeerde ervaart.
Seizoensgebonden variaties duren echter twee keer zo lang op Mars, omdat Mars zich op grotere afstand van de zon bevindt. Dit leidt ertoe dat het Marsjaar ongeveer twee aardse jaren lang is - 686.971 aardse dagen om precies te zijn, wat neerkomt op 668.5991 Martiaanse dagen (of Sols). Hierdoor kunnen op de Rode Planeet worden verwacht dat langere dagen en langere nachten veel langer duren. Iets voor toekomstige kolonisten om te overwegen!
Een dag op Jupiter:
Gezien het feit dat het de grootste planeet in het zonnestelsel is, zou je verwachten dat een dag op Jupiter lang zou duren. Maar het blijkt dat een joviaanse dag officieel slechts 9 uur, 55 minuten en 30 seconden lang is, wat betekent dat een enkele dag iets meer dan een derde van de lengte van een aardse dag is. Dit komt doordat de gasreus een zeer hoge rotatiesnelheid heeft, die 12,6 km / s (45.300 km / h of 28148.115 mph) aan de evenaar is. Deze snelle rotatiesnelheid is ook een van de redenen waarom de planeet zulke gewelddadige stormen heeft.
Let op het gebruik van het woord officieel. Omdat Jupiter geen solide lichaam is, ondergaat de bovenste atmosfeer een andere rotatiesnelheid dan de evenaar. In principe is de rotatie van de poolatmosfeer van Jupiter ongeveer 5 minuten langer dan die van de equatoriale atmosfeer. Daarom gebruiken astronomen drie systemen als referentiekaders.
Systeem I is van toepassing op de breedtegraden 10 ° N tot 10 ° S, waar de rotatieperiode de kortste is van de planeet, namelijk 9 uur, 50 minuten en 30 seconden. Systeem II is van toepassing op alle breedtegraden ten noorden en zuiden hiervan; de periode is 9 uur, 55 minuten en 40,6 seconden. Systeem III komt overeen met de rotatie van de magnetosfeer van de planeet, en de periode wordt gebruikt door de IAU en IAG om de officiële rotatie van Jupiter te definiëren (d.w.z. 9 uur 44 minuten en 30 seconden)
Dus als je theoretisch op de wolkentoppen van Jupiter zou kunnen staan (of mogelijk op een drijvend platform in een geosynchrone baan), zou je de zon zien opkomen in een ruimte van minder dan 10 uur vanaf elke breedtegraad. En in één Joviaans jaar zou de zon opgaan en in totaal ongeveer 10.476 keer ondergaan.
Een dag op Saturnus:
De situatie van Saturnus lijkt erg op die van Jupiter. Ondanks zijn enorme omvang heeft de planeet een geschatte rotatiesnelheid van 9,87 km / s (35.500 km / h of 22058.677 mph). Als zodanig duurt Saturnus ongeveer 10 uur en 33 minuten om een enkele siderische rotatie te voltooien, waardoor een enkele dag op Saturnus minder dan de helft is van wat hier op aarde is. Ook hier leidt deze snelle beweging van de atmosfeer tot enkele superstormen, om nog maar te zwijgen van het zeshoekige patroon rond de noordpool van de planeet en een vortexstorm rond de zuidpool.
En, net als Jupiter, neemt Saturnus de tijd in een baan om de zon. Met een omlooptijd die gelijk is aan 10.759,22 aardse dagen (of 29.4571 aardse jaren), duurt een enkel Saturniaans (of Cronisch) jaar ongeveer 24.491 Saturnische dagen. Net als Jupiter draait de atmosfeer van Saturnus echter met verschillende snelheden, afhankelijk van de breedtegraad, wat vereist dat astronomen drie systemen met verschillende referentiekaders gebruiken.
Systeem I omvat de equatoriale zone, de zuidelijke equatoriale gordel en de noordelijke equatoriale gordel en heeft een periode van 10 uur en 14 minuten. Systeem II bestrijkt alle andere breedtegraden van Saturnus, met uitzondering van de noord- en zuidpool, en heeft een rotatieperiode van 10 uur en 38 minuten en 25,4 seconden toegewezen gekregen. Systeem III maakt gebruik van radio-emissies naar meet de interne rotatiesnelheid van Saturnus, die een rotatieperiode van 10 uur en 39 minuten en 22,4 seconden opleverde.
Met behulp van deze verschillende systemen hebben wetenschappers door de jaren heen verschillende gegevens van Saturnus verkregen. Gegevens die in de jaren tachtig zijn verkregen door de Voyager 1 en 2 missies gaven aan dat een dag op Saturnus 10 uur, 39 minuten en 24 seconden lang was. In 2004 hebben gegevens van de Cassini-Huygens-ruimtesonde het zwaartekrachtveld van de planeet gemeten, wat een schatting opleverde van 10 uur, 45 minuten en 45 seconden (± 36 seconden).
In 2007 werd dit herzien door onderzoeken van het Department of Earth, Planetary and Space Sciences, UCLA, wat resulteerde in de huidige schatting van 10 uur en 33 minuten. Net als bij Jupiter komt het probleem van het verkrijgen van nauwkeurige metingen voort uit het feit dat, als gasreus, delen van Saturnus sneller draaien dan andere.
Een dag op Uranus:
Als we bij Uranus komen, wordt de vraag hoe lang een dag is een beetje ingewikkeld. Enerzijds heeft de planeet een siderische rotatieperiode van 17 uur, 14 minuten en 24 seconden, wat overeenkomt met 0,71833 aardse dagen. Je zou dus kunnen zeggen dat een dag op Uranus bijna net zo lang duurt als een dag op aarde. Het zou waar zijn, ware het niet voor de extreme axiale kanteling die deze gas / ijsreus aan de gang heeft.
Met een axiale kanteling van 97,77 ° draait Uranus in wezen rond de zon. Dit betekent dat de noord- of zuidpool op verschillende tijdstippen in de omlooptijd bijna direct op de zon is gericht. Wanneer een pool op Uranus door de "zomer" gaat, zal hij 42 jaar continu zonlicht ervaren. Als diezelfde pool van de zon af wordt gericht (dat wil zeggen een Uranische "winter"), zal hij 42 jaar onafgebroken duisternis ervaren.
Daarom zou je kunnen zeggen dat een enkele dag - van zonsopgang tot zonsopgang - 84 jaar duurt op Uranus! Met andere woorden, een enkele Uraanse dag is even lang als een enkel Uraans jaar (84.0205 aardse jaren).
Bovendien roteert Uranus, net als bij de andere gas / ijsreuzen, sneller op bepaalde breedtegraden. Ergo, terwijl de rotatie van de planeet 17 uur en 14,5 minuten is op de evenaar, op ongeveer 60 ° zuid, bewegen zichtbare delen van de atmosfeer veel sneller, waardoor ze in slechts 14 uur volledig roteren.
Een dag op Neptunus:
Last but not least hebben we Neptunus. Ook hier is het meten van een enkele dag enigszins gecompliceerd. De siderische rotatieperiode van Neptunus is bijvoorbeeld ongeveer 16 uur, 6 minuten en 36 seconden (het equivalent van 0,6713 aardse dagen). Maar omdat het een gas / ijsreus is, draaien de polen van de planeet sneller dan de evenaar.
Terwijl het magnetische veld van de planeet een rotatiesnelheid heeft van 16,1 uur, roteert de brede equatoriale zone met een periode van ongeveer 18 uur. Ondertussen draaien de poolgebieden met een periode van 12 uur het snelst. Deze differentiële rotatie is de meest uitgesproken van alle planeten in het zonnestelsel en resulteert in een sterke longitudinale windschering.
Bovendien resulteert de axiale kanteling van de planeet van 28,32 ° in seizoensvariaties die vergelijkbaar zijn met die op aarde en Mars. De lange omlooptijd van Neptunus betekent dat de seizoenen veertig aardse jaren duren. Maar omdat de axiale kanteling vergelijkbaar is met die van de aarde, is de variatie in de lengte van de dag in de loop van het lange jaar niet extremer.
Zoals je kunt zien aan de hand van dit kleine overzicht van de verschillende planeten in ons zonnestelsel, hangt wat een dag vormt volledig af van je referentiekader. Naast dat het varieert afhankelijk van de planeet in kwestie, moet je ook rekening houden met seizoenscycli en waar op de planeet de metingen worden genomen.
Zoals Einstein samenvatte, is tijd relatief ten opzichte van de waarnemer. Op basis van uw traagheidsreferentiekader zal de doorgang verschillen. En wanneer je op een andere planeet dan de aarde staat, zal je concept van dag en nacht, dat is ingesteld op aardetijd (en een specifieke tijdzone), waarschijnlijk behoorlijk in de war raken!
We hebben veel interessante artikelen geschreven over hoe tijd wordt gemeten op andere planeten hier bij Space Magazine. Hier is bijvoorbeeld hoe lang is een jaar op de andere planeten ?, Welke planeet heeft de langste dag ?, De rotatie van Venus, Hoe lang duurt een dag op Mars? en hoe lang duurt een dag op Jupiter ?.
Als je op zoek bent naar meer informatie, bekijk dan ons zonnestelsel op Space.com
Astronomy Cast heeft afleveringen op alle planeten, inclusief aflevering 49: Mercurius en aflevering 95: mens tot Mars, deel 2 - kolonisten
