現在幾點了？
2024 年 4 月，白宮向科學家發出挑戰，要求建立月球時間標準，並期待增加國際在月球上的存在和潛在的人類基地，作為月球時間的一部分。的。真正令人困惑的問題不是“現在幾點了？”而是「多快經過？
任何計時員都可以設定時鐘的讀數，但物理學決定了時間流逝的速度。 20世紀初期，確定如果兩個觀察者沒有以相同的速度朝同一方向移動，他們就不會就一小時有多長達成一致。這種分歧也存在於地球表面的人和軌道上或月球上的人之間。
理論物理學家說：“如果我們在月球上，時鐘的滴答聲將與地球上的不同。”比朱納斯·帕特拉他指出，月球相對於我們的運動使時鐘運行得比地球標準慢，但其較低的重力導致時鐘運行得更快。 “因此，這是兩種相互競爭的影響，最終結果是每天 56 微秒的漂移。” （即 0.000056 秒。）
帕特拉和他的 NIST 物理學家同事尼爾·阿什比 使用愛因斯坦的廣義相對論來計算這個數字，比之前的分析有所改進。他們將結果發表在天文雜誌。
儘管以人類標準來看，56 微秒的差異很小，但對於精確引導多項任務或地球與月球之間的通訊而言，這一差異卻意義重大。
「最根本的是月球生態系統中的導航安全，因為月球上的活動比現在多得多，」說謝麗爾·格拉姆林，系統工程師戈達德太空飛行中心。 「就導航而言，月球上的時鐘和地球上的時鐘之間一天內 56 微秒的漂移是一個很大的差異，所以你必須適應這一點。”
現代精確導航依賴同步時鐘，這涉及使用以光速傳播的無線電波進行協調。 Gramling 指出，光在1 奈秒（0.001 微秒）內傳播30 公分（11.8 英寸）——以人類標準來看，這是一個令人難以置信的短時間——因此，如果不考慮56 微秒的差異，可能會導致高達17 公里的導航誤差每天。即使是其中的一小部分也是不可接受的阿爾忒彌斯任務需要始終了解每個漫遊器、著陸器或太空人的位置，誤差範圍在 10 公尺以內。
我自由了！自由落體！
的一個關鍵結果是就是不存在絕對時間這樣的東西。由於引力效應，地球表面的時鐘比軌道上的時鐘慢，這就是 GPS 衛星必須考慮相對論的原因。 （協調世界時和地球上的其他標準使用時鐘網路來修正微小的誤差不同海拔高度的重力差異， 也。
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確定地球和月球之間的計時差異會增加額外的複雜性。由於我們的自轉及其圍繞我們的軌道，月球相對於地球表面的任何點都在移動，這意味著從我們的角度來看，任何月球時鐘都會顯得更慢。此外，月球上的任何時鐘都會受到月球的影響 和地球的。 （人造衛星的大小不足以使其自身的引力效應發揮作用。）
正確處理相對論的這些影響需要選擇合適的參考系。阿什比和帕特拉透過承認地月系統處於自由落體狀態（僅在太陽引力的影響下移動）來解決這個問題，每個系統都繞著它們共同的質心運行。這使他們能夠計算出每種複雜情況的貢獻：每個物體的旋轉、潮汐力、完美球體的形狀偏差等等。
阿什比和帕特拉還對地球和月球之間軌道上的引力穩定位置（稱為拉格朗日點）進行了計算，該位置可用於通訊中繼衛星。
同時，理論物理學家謝爾蓋·科佩金密蘇里大學的天文學家喬治·卡普蘭美國海軍天文台獨立計算出地球和月球之間 56 微秒的時移。他們也計算了由於太陽和木星的微小潮汐力變化而導致的時鐘速率的較小週期性波動，儘管如此，為了獲得 10 公尺尺度或更好的導航精度，需要考慮奈秒的影響。
「[相對論]社區透過出版所有這些工作為我們提供了巨大的服務，」格拉姆林說。 “現在我們有一些東西可以帶給整個國際計時專家界，並問他們，‘這是我們可以為月球標準化的模型嗎？’”
月球上需要很多年或幾十年的時間才能擁有足夠的人類和機器人來滿足這種程度的計時需求。然而，科學家和工程師早就認識到，在必要之前製定月球標準時間是多麼重要。現在，他們已經邁出了艱難的第一步，以了解月球上的時間。
