今年夏天，當NASA的新型火星探測車「好奇號」登陸火星時，我們可以推測，對於位於加州的噴射推進實驗室（探測車科學和工程團隊的所在地）來說，著陸時間應該是上午或下午早些時候。這意味著美國東部時間是下午，歐洲是晚上，以此類推——計算時區相當容易。但是火星上的時間是什麼呢？ 「好奇號」火星車所在的時區是哪裡？我們又該如何判斷呢？
火星上的計時方式有點像地球上的計時方式，因為這兩個星球在許多方面都很相似。但它們之間也存在一些差異，足以讓人有點抓狂。
首先，火星日（或稱「火星日」）比地球日長39分35秒。這看似不多，但對於生活在火星時間裡的人來說——就像「好奇號」團隊即將經歷的那樣——時間長短累積起來就相當可觀了。火星年長達668.59個火星日，約為地球年的1.88倍。由於火星軌道極度偏心，火星的季節持續時間更長，變化也更極端。
「感覺就像每天向東飛行40分鐘一樣，」參與「勇氣號」和「機遇號」火星車以及「鳳凰號」登陸器研發的噴氣推進實驗室科學家黛博拉·巴斯說道，「你總是感覺時差很嚴重。雖然只是輕微的，因為一個小時——誰會在意呢，那不算久了，難免會感到疲憊。」
正如我們以時間流逝來標記人生一樣，太空任務也是如此。大多數火星探測任務都依靠太陽能，這意味著探測器必須在白天工作。 「好奇號」火星車配備了核動力發電機，但在許多方面它仍然是一艘太陽能探測器——它的相機和其他儀器需要陽光才能工作，而大氣現象，例如火星上晝夜溫差巨大的現象，也隨著太陽的運作而變化。因此，工程師需要一種可靠的方法來記錄火星上的時間。戈達德太空研究所的榮譽教授邁克爾·艾利森（Michael Allison）一直致力於研究火星時間。 「從某種程度上來說，我對火星時間的了解甚至比對地球時間的了解還要多，」他開玩笑說。
首先，他解釋說，要確定地方正午，也就是太陽穿過頭頂子午線的那一刻。這被稱為地方真太陽時。但是火星（和地球）的軌道是橢圓形的，一年中會不斷靠近或遠離太陽，因此隨著太陽在天空中高度的變化，地方正午的時間可能會有幾分鐘的誤差。為了更精確地確定時間，天文學家使用一種稱為「虛擬平均太陽」的東西，它會根據太陽的平均位置移動。這個位置——由一張叫做日行跡圖的圖表給出——就是地方平均太陽時。天文學家就是用這個時間來計時的。
現在你可以算出你當地的正午時間了。你也可以根據特定地點（本初子午線）的平均太陽時來計算當地時間。在地球上，這以前被稱為格林尼治標準時間，現在被稱為協調世界時（UTC）。美國東部時間是 UTC-5 小時，以此類推。在火星上，它被稱為火星時間（MTC）。
艾利森說，火星本初子午線的選定時間比地球的本初子午線還要早。天文學家在1840年選定了這條子午線，以便繪製觀測地圖，最終選定了一片被稱為子午線灣（Sinus Meridiani）的暗區。 （順便一提，機遇號火星車就降落在該區域的西部。）艾里-0隕石坑位於該區域，它標誌著真正的本初子午線。天文學家在1960年代根據水手號探測器拍攝的照片選擇了它。艾里是為了紀念英國天文學家喬治·艾里，他於1884年建造了格林尼治望遠鏡，該望遠鏡最終被選為地球本初子午線的基準點。
火星月份：一月、二月、布拉德伯里月、克拉克月和三月。
順便提一下，既然我們談到了時間的安排，那就別用火星月或公曆了。火星的衛星火衛一和火衛二繞火星運行速度極快，所以根據它們的相位來劃分曆法毫無意義。科學家改用太陽經度來標記曆法。從火星上看，當太陽直射火星赤道並開始向北移動時，一年就開始了——這標誌著春季的開始。當太陽位於90度時，北半球的冬季就開始了，以此類推。
艾利森也著手解決這個問題，他創造了一個多了十個月的火星曆。他希望火星上的月份在春分、秋分等時間節點上與地球的月份保持一致，所以他不時地添加一些額外的月份。 「我有1月、2月、布拉德伯里月、克拉克月和3月，」他笑著說。 “你不可能根據火星衛星的軌道來構建一個方便的季節劃分標準。但如果人們真的去了火星，他們或許需要某種月份劃分方式。這對我們來說是一種很方便的時間劃分方式。”
艾利森的大部分職業生涯都在外太陽系度過，他曾擔任卡西尼號、朱諾號和其他探測任務的專案科學家。在他開始研究火星時間之前，天文學家會根據火星的位置，計算任務計畫壽命前後幾年的日行跡和火星時間尺度。艾利森決定開發一個通用的火星時間計算器，計算火星在126個火星年內的位置。
「我覺得用更通用的方式來定義這個概念，並且一勞永逸地解決它，會很有趣，」他說。他繪製了一條日行跡線，追蹤太陽在火星天空中的平均運動軌跡。它看起來像一滴淚珠。艾利森繪製了一個火星上的虛擬平均太陽軌跡，並基於此計算結果創建了平均太陽時的定義。這需要一些高深的數學知識，因為火星的軌道會受到木星和其他因素的影響，但艾利森說這是一個有趣的暑期計畫。美國宇航局至今仍在使用他的演算法。
你也可以透過造訪戈達德研究所的網站，下載艾莉森的同事羅伯‧施蒙克製作的火星時鐘來了解火星的運作。 Mars24網站會提供一張精美的火星圖像，並標明「勇氣號」、「機遇號」、「鳳凰號」、「海盜號」和其他火星探測任務的位置。當「好奇號」著陸火星時，它將擁有自己的專屬圖示。
如果你下載 Mars24 網站，你會發現那裡沒有時區。每個登陸器都使用當地平均太陽時的估算值作為參考系，就像1884年標準時間制定之前城市所做的那樣。但每個著陸器都有其實際的時區。例如，「勇氣號」和「機會號」的時區就相差12小時。
巴斯說，在噴射推進實驗室（JPL），牆上的時鐘會記錄這些火星時間。當火星車執行任務時，系統會同時記錄火星車本地時間和JPL時間。勇氣號和機遇號火星車任務開始時，NASA甚至訂購了客製化的火星手錶，有些團隊成員還配備了火星鬧鐘。
「我們有世界時，然後是太空船時鐘時間。接著是當地平均太陽時，也就是火星時間。然後是太平洋標準時間、東部標準時間——不同時間系統之間的轉換非常複雜，」巴斯說。 “從這個意義上講，火星時間只不過是另一個時區而已。”
