Här på jorden tenderar vi att ta tid för givet, aldrig misstänkt att de steg som vi mäter det faktiskt är ganska relativa. De sätt vi till exempel mäter våra dagar och år är faktiskt resultatet av vår planet avstånd från solen, den tid det tar att kretsa och den tid det tar att rotera på sin axel. Detsamma gäller för de andra planeterna i vårt solsystem.
Medan vi jordgubbar räknar med att en dag är ungefär 24 timmar från sunup till sunup, är längden på en enda dag på en annan planet ganska annorlunda. I vissa fall är de mycket korta, medan de i andra kan vara längre än år - ibland avsevärt! Låt oss gå igenom hur tiden fungerar på andra planeter och se hur länge deras dagar kan vara, ska vi?
En dag på kvicksilver:
Kviksølv är den närmaste planeten till vår sol, från 46 001 200 km vid perihelion (närmast solen) till 69 816 900 km vid aphelion (längst). Eftersom det tar 58.646 jorddagar för Merkurius att rotera en gång på sin axel - alias. dess siderala rotationsperiod - det innebär att det tar drygt 58 jorddagar för Merkurius att uppleva en enda dag.
Detta betyder dock inte att Mercury upplever två soluppgångar på drygt 58 dagar. På grund av dess närhet till solen och den snabba hastigheten med vilken den cirklar, tar det motsvarande 175,97 jorddagar för att solen dyker upp igen på samma plats på himlen. Därför, medan planeten roterar en gång var 58 jorddagar, är det ungefär 176 dagar från en soluppgång till nästa på Merkurius.
Dessutom tar det bara Merkur 87.969 jorddagar att slutföra en enda bana av solen (alias dess omloppsperiod). Detta betyder att ett år på Merkurius motsvarar cirka 88 jorddagar, vilket i sin tur innebär att ett enda Mercurian (eller Hermian) år varar bara hälften så länge som en Mercurian dag.
Dessutom är Merkurius nordliga polära regioner ständigt i skuggan. Detta beror på att den är lutad på bara 0,034 ° (jämfört med jordens 23,4 °), vilket innebär att den inte upplever extrema säsongsvariationer där dagar och nätter kan pågå i månader beroende på säsong. På kvicksilverens poler är det alltid mörkt och skuggigt. Så man kan säga att polerna är i ett konstant skymningstillstånd.
En dag på Venus:
Också känd som "Earth's Twin", är Venus den näst närmaste planeten till vår sol - från 107 477 000 km perihelion till 108 939 000 km vid aphelion. Tyvärr är Venus också den långsammast rörande planeten, ett faktum som framgår genom att titta på dess poler. Medan varje annan planet i solsystemet har upplevt plattning vid sina poler på grund av hastigheten på deras snurr, har Venus inte upplevt någon sådan utplattning.
Venus har en rotationshastighet på bara 6,5 km / h (4,0 mph) - jämfört med jordens rationalhastighet på 1 670 km / h (1 040 mph) - vilket leder till en siderisk rotationsperiod på 243,025 dagar. Tekniskt sett är det -243.025 dagar, eftersom Venus rotation är retrograd. Detta innebär att Venus roterar i motsatt riktning mot sin omloppsbana runt solen.
Så om du var ovanför Venus nordpol och såg att den cirklar runt solen, skulle du se att den rör sig medsols, medan dess rotation är moturs. Ändå betyder detta fortfarande att Venus tar över 243 jorddagar att rotera en gång på sin axel. Men precis som Mercury innebär Venus 'orbitalhastighet och långsam rotation att en enda soldag - den tiden det tar solen att återvända till samma plats på himlen - varar cirka 117 dagar.
Så medan ett enda venusiansk (eller cytherean) år fungerar till 224.701 jorddagar, upplever det mindre än två fulla soluppgångar och solnedgångar under den tiden. I själva verket varar ett enda venusiskt / cytereaniskt år så länge som 1,92 venusianska / cytheriska dagar. Bra att Venus har andra saker gemensamt med Jorden, för det är säkert inte dess dagliga cykel!
En dag på jorden:
När vi tänker på en dag på jorden tenderar vi att tänka på den som ett enkelt 24 timmars intervall. I själva verket tar det jorden exakt 23 timmar 56 minuter och 4,1 sekunder att rotera en gång på sin axel. Under tiden är en soldag på jorden i genomsnitt 24 timmar lång, vilket innebär att det tar den tiden för solen att dyka upp på samma plats på himlen. Mellan dessa två värden säger vi att en enda dag- och nattcykel varar jämnt 24.
Samtidigt finns variationer i längden på en enda dag på planeten baserat på säsongscykler. På grund av jordens axiella lutning kommer mängden solljus som upplevs i vissa halvkuglar att variera. Det mest extrema fallet av detta inträffar vid polerna, där dag och natt kan pågå i dagar eller månader beroende på säsong.
På nord- och sydpolen under vintern kan en enda natt pågå i upp till sex månader, vilket kallas en ”polarnatt”. Under sommaren kommer polerna att uppleva det som kallas en "midnattssol", där en dag varar hela 24 timmar. Så dagar är egentligen inte så enkla som vi vill föreställa oss. Men jämfört med de andra planeterna i solsystemet är tidsstyrning fortfarande enklare här på jorden.
En dag på Mars:
I många avseenden kan Mars också kallas "Earth's Twin". Förutom att ha polära iskappar, säsongsvariationer och vatten (om än frysta) på ytan, är en dag på Mars ganska nära vad en dag på jorden är. I huvudsak tar Mars 24 timmar 37 minuter och 22 sekunder att slutföra en enda rotation på sin axel. Detta innebär att en dag på Mars motsvarar 1.025957 dagar.
De säsongsmässiga cyklerna på Mars, som beror på att den har en axiell lutning som liknar jordens (25,19 ° jämfört med jordens 23,4 °), är mer lik de vi upplever på jorden än på någon annan planet. Som ett resultat upplever Martian dagar liknande variationer, med solen som stiger förr och senare på sommaren och sedan upplever det omvända på vintern.
Säsongsvariationer varar dock två gånger så länge på Mars, tack vare att Mars befinner sig på ett större avstånd från solen. Detta leder till att Martianåret är ungefär två jordår långt - 686.971 Earth dagar för att vara exakt, vilket fungerar till 668.5991 Martian dagar (eller Sols). Som ett resultat kan längre dagar och längre nätter förväntas vara mycket längre på Röda planeten. Något för framtida kolonister att överväga!
En dag på Jupiter:
Med tanke på att det är den största planeten i solsystemet, kan man förvänta sig att en dag på Jupiter skulle hålla länge. Men som det visar sig är en jovisk dag officiellt bara 9 timmar, 55 minuter och 30 sekunder lång, vilket innebär att en enda dag är drygt en tredjedel av en jorddag. Detta beror på att gasjätten har en mycket snabb rotationshastighet, som är 12,6 km / s (45 300 km / h, eller 28148.115 mph) vid ekvatorn. Denna snabba rotationshastighet är också en av anledningarna till att planeten har så våldsamma stormar.
Notera användningen av ordet officiellt. Eftersom Jupiter inte är en solid kropp, genomgår dess övre atmosfär en annan rotationshastighet jämfört med ekvatorn. I grund och botten är rotationen av Jupiters polära atmosfär cirka 5 minuter längre än den för ekvatorialatmosfären. På grund av detta använder astronomer tre system som referensramar.
System I tillämpas från latitud 10 ° N till 10 ° S, där dess rotationsperiod är planetens kortaste, vid 9 timmar, 50 minuter och 30 sekunder. System II gäller vid alla breddegrader norr och söder om dessa; dess period är 9 timmar, 55 minuter och 40,6 sekunder. System III motsvarar rotationen av planetens magnetosfär, och den period används av IAU och IAG för att definiera Jupiters officiella rotation (dvs. 9 timmar 44 minuter och 30 sekunder)
Så om du teoretiskt skulle kunna stå på molntopparna på Jupiter (eller eventuellt på en flytande plattform i geosynkron bana), skulle du bevittna att solen stiger en inställning på mindre än 10 timmar från vilken latitud som helst. Och under ett enda joviskt år skulle solen stiga upp och sätta sammanlagt cirka 10.476 gånger.
En dag på Saturnus:
Saturnus situation är mycket lik Jupiters situation. Trots sin massiva storlek har planeten en uppskattad rotationshastighet på 9,87 km / s (35 500 km / h eller 22058.677 mph). Som sådan tar Saturn cirka 10 timmar och 33 minuter att slutföra en enda siderisk rotation, vilket gör en enda dag på Saturnus mindre än hälften av vad det är här på jorden. Även här leder denna snabba rörelse av atmosfären till några superstormar, för att inte tala om det sexkantiga mönstret runt planetens nordpol och en virvelstorm runt dess sydpol.
Och, liksom Jupiter, tar Saturn sin tid att kretsa runt solen. Med en omloppsperiod som motsvarar 10 759,22 jorddagar (eller 29,4571 jordår) varar ett enda Saturnian (eller Cronian) år ungefär 24 491 Saturnian dagar. Men som Jupiter roterar Saturns atmosfär med olika hastigheter beroende på latitud, vilket kräver att astronomer använder tre system med olika referensramar.
System I omfattar Ekvatorialzonen, South Equatorial Belt och North Equatorial Belt och har en period på 10 timmar och 14 minuter. System II täcker alla andra saturniska breddegrader, exklusive nord- och sydpolen, och har tilldelats en rotationsperiod på 10 timmar och 38 min 25,4 sek. System III använder radioutsläpp till mäta Saturns interna rotationsfrekvens, vilket gav en rotationsperiod på 10 timmar och 39 min 22,4 sek.
Med hjälp av dessa olika system har forskare fått olika data från Saturn under åren. Till exempel data som erhållits under 1980-talet av Voyager 1 och 2 uppdrag indikerade att en dag på Saturn var 10 timmar 39 minuter och 24 sekunder lång. År 2004 mätte data från rymdsonden Cassini-Huygens planetens gravitationsfält, vilket gav en uppskattning på 10 timmar, 45 minuter och 45 sekunder (± 36 sek).
2007 reviderades detta av undersökningar vid Institutionen för jord-, planet- och rymdvetenskap, UCLA, vilket resulterade i den nuvarande uppskattningen på 10 timmar och 33 minuter. Liksom med Jupiter uppstår problemet med att få exakta mätningar av det faktum att delar av Saturnus roterar snabbare än andra som gasgigant.
En dag på Uranus:
När vi kommer till Uranus blir frågan om hur lång dag är lite komplicerad. Å ena sidan har planeten en siderisk rotationsperiod på 17 timmar 14 minuter och 24 sekunder, vilket motsvarar 0,71833 jorddagar. Så man kan säga att en dag på Uranus varar nästan lika länge som en dag på jorden. Det skulle vara sant, om det inte var för den extrema axiella lutningen som denna gas / is-jätten har pågått.
Med en axiell lutning på 97,77 °, kretsar Uranus väsentligen solen på sin sida. Detta innebär att antingen dess nord- eller sydpol är nästan direkt riktad mot solen vid olika tidpunkter under sin omloppsperiod. När en pol går igenom "sommar" på Uranus kommer den att uppleva 42 år av kontinuerligt solljus. När samma pol pekas bort från solen (dvs en uransk "vinter") kommer den att uppleva 42 år av kontinuerligt mörker.
Därför kan du säga att en enda dag - från en soluppgång till nästa - varar hela 84 år på Uranus! Med andra ord, en enda uranisk dag är samma tid som ett enda uraniskt år (84,0205 jordår).
Dessutom, som med de andra gas / isjättarna, roterar Uranus snabbare på vissa breddegrader. Ergo, medan planetens rotation är 17 timmar och 14,5 minuter vid ekvatorn, cirka 60 ° söder, rör sig synliga drag i atmosfären mycket snabbare, vilket gör en full rotation på så lite som 14 timmar.
En dag på Neptun:
Sist, men inte minst, har vi Neptune. Även här är det lite komplicerat att mäta en enda dag. Exempelvis är Neptuns sidereala rotationsperiod ungefär 16 timmar, 6 minuter och 36 sekunder (motsvarande 0,6713 jorddagar). Men på grund av att det är en gas / is-jätten, roterar planetens poler snabbare än ekvatorn.
Medan planetens magnetfält har en rotationshastighet på 16,1 timmar, roterar den stora ekvatorialzonen med en period av cirka 18 timmar. Under tiden roterar de polära regionerna snabbast, under en period av 12 timmar. Denna differentiella rotation är den mest uttalade av någon planet i solsystemet, och den resulterar i stark latitudinal vindskjuvning.
Dessutom resulterar planetens axiella lutning på 28,32 ° i säsongsvariationer som liknar dem på Jorden och Mars. Neptuns långa omloppsperiod betyder att säsongerna varar i fyrtio jordår. Men eftersom dess axiella lutning är jämförbar med jordens, är variationen i dagens längd under det långa året inte mer extrem.
Som du kan se från denna lilla sammanfattning av de olika planeterna i vårt solsystem, beror det som utgör en dag helt på din referensram. Förutom att det varierar beroende på planeten i fråga måste du också ta hänsyn till säsongscykler och var på planeten mätningarna tas från.
Som Einstein sammanfattade är tiden relativt observatören. Baserat på din tröghetsreferensram kommer dess passage att variera. Och när du står på en annan planet än Jorden, kommer ditt begrepp dag och natt, som är inställt på jordtid (och en specifik tidszon) att bli ganska förvirrat!
Vi har skrivit många intressanta artiklar om hur tiden mäts på andra planeter här på Space Magazine. Till exempel, här är hur länge är ett år på de andra planeterna ?, Vilken planet har den längsta dagen?, Rotationen av Venus, hur lång tid är en dag på Mars? och hur lång tid är en dag på Jupiter?
Om du letar efter mer information, kolla in vårt solsystem på Space.com
Astronomy Cast har avsnitt på alla planeter, inklusive avsnitt 49: Mercury, och avsnitt 95: Humans to Mars, Part 2 - Colonists
