Το αστρονομικό ρολόι της Πράγας |
Αντίθετα, η κατασκευή ενός αρειανού ρολογιού μεγάλης ακρίβειας μπορεί να αποδειχτεί πολύ δύσκολη υπόθεση, ανάλογα με το πόσο ακριβές θέλουμε να είναι. Οταν αρχίσει κανείς να τεμαχίζει τον χρόνο σε όλο και μικρότερα κομμάτια, το πρόβλημα περνά από τον χώρο της Μηχανικής στον χώρο της θεμελιώδους Φυσικής, επειδή η μέτρηση της ροής του χρόνου σε κλίμακες χιλιοστών και εκατομμυριοστών του δευτερολέπτου επηρεάζεται από τη σχετικότητα, τη βαρύτητα και την ουράνια Μηχανική, που διαφέρουν ριζικά από πλανήτη σε πλανήτη.
Η Θεωρία της Σχετικότητας του Αλμπερτ Αϊνστάιν προβλέπει - ανάμεσα στ' άλλα - ότι ο χρόνος δεν ρέει το ίδιο γρήγορα σε δύο ανεξάρτητα μεταξύ τους αντικείμενα. Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα είναι το ρολόι με δείκτες που σε έναν ακίνητο παρατηρητή φαίνονται να γυρίζουν πιο αργά, όταν το ρολόι κινείται σε σχέση με αυτόν. Η επίπτωση της κίνησης είναι πολύ μικρή μέχρι η σχετική ταχύτητα των δύο αντικειμένων να πλησιάσει την ταχύτητα του φωτός, οπότε γίνεται πολύ μεγάλη.
Αλλά υπάρχει και μια άλλη πλευρά όπου επιδρά η σχετικότητα. Πέρα από τη σχετική κίνηση, η βαρύτητα επίσης επηρεάζει τη ροή του χρόνου. Οσο ισχυρότερη είναι η βαρύτητα, τόσο το ρολόι θα χτυπάει πιο αργά συγκριτικά με το ρολόι κάποιου παρατηρητή που βρίσκεται μακριά, εκεί όπου το βαρυτικό πεδίο είναι πιο ασθενές. Και τα δύο αυτά φαινόμενα μας επηρεάζουν στη Γη. Για παράδειγμα, οι δορυφόροι των συστημάτων GPS περιφέρονται ψηλά πάνω από τη Γη, όπου η βαρύτητα είναι πιο ασθενής κι έτσι τα ρολόγια τους τρέχουν πιο γρήγορα από εκείνα στην επιφάνεια του πλανήτη. Αλλά η γρήγορη τροχιακή κίνηση των δορυφόρων κάνει τα ρολόγια τους να επιβραδύνουν. Συνδυασμένα αυτά τα δύο φαινόμενα κάνουν τα ρολόγια των δορυφόρων GPS να χτυπούν περίπου 38 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου πιο γρήγορα από εκείνα στο έδαφος. Αυτό επηρεάζει καθοριστικά την ακρίβειά τους στην εξεύρεση θέσης στο έδαφος κατά 10 χιλιόμετρα κάθε μέρα. Αν δεν είχαν ληφθεί υπόψη αυτοί οι παράγοντες, τότε μισή ώρα μετά από έναν συγχρονισμό με τα επίγεια ρολόγια τα GPS θα έδειχναν λάθος θέση κατά εκατοντάδες μέτρα. Ο διαρκής υπολογισμός της διαφοράς στη ροή του χρόνου στους δορυφόρους, που έχει ενσωματωθεί στα προγράμματα των υπολογιστών τους, κάνει τα GPS να είναι πολύ ακριβή.
Ο Αρης είναι ένας πετρώδης πλανήτης, όπως και η Γη, αν και πολύ μικρότερος, με μάζα περίπου το ένα δέκατο της γήινης. Ετσι, η επιφανειακή βαρύτητά του είναι περίπου τρεις φορές μικρότερη από αυτήν που νιώθουμε πάνω στη Γη. Το βάρος ενός ανθρώπου 90 κιλών θα ήταν εκεί 30 κιλά. Αλλά αυτό σημαίνει πως ένα ρολόι στον Αρη λειτουργεί σε χαμηλότερη βαρύτητα και δυστυχώς η αναγκαία προσαρμογή με βάση τις εξισώσεις του Αϊνστάιν για να υπολογιστεί πόσο πιο γρήγορα θα τρέχει δεν είναι εύκολη υπόθεση.
Κατ' αρχάς πρέπει να προσδιοριστεί η μέση επιφάνεια του Αρη, γιατί αν βρίσκεται κανείς πάνω σε ένα βουνό, τότε δέχεται μικρότερη βαρυτική έλξη απ' ό,τι όταν βρίσκεται σε μια κοιλάδα. Αλλά δεν αρκεί να βγάλεις τον μέσο όρο ανάμεσα στις ψηλότερες κορυφές και τις βαθύτερες κοιλάδες. Το υπέδαφος σε κάθε σημείο έχει διαφορετική πυκνότητα και εκεί που είναι πυκνότερο η τοπική βαρύτητα είναι μεγαλύτερη. Πάντως, ακόμη κι αν πάρει κανείς υπόψη αυτές τις διαφορές, αλλά και παράγοντες όπως ο ρυθμός περιστροφής και η επίδραση των πιο μεγάλων φεγγαριών, είναι δυνατό - αν και δύσκολο - να προσδιοριστεί η μέση επιφάνεια οποιουδήποτε πλανήτη. Αυτό επιτεύχθηκε προς το τέλος του 20ού αιώνα για τη Γη και χάρη στους τεχνητούς δορυφόρους, που έχουν τεθεί σε τροχιά γύρω από τον κόκκινο πλανήτη, επιτεύχθηκε πρόσφατα και για τον Αρη.
Αλλά κι αυτό δεν είναι αρκετό, καθώς ο Αρης περιφέρεται γύρω από τον ήλιο πιο μακριά από τη Γη. Ετσι η ηλιακή βαρύτητα σε αυτόν είναι μειωμένη και εξαιτίας αυτού τα ρολόγια πάνω του θα τρέχουν πιο γρήγορα απ' ό,τι στη Γη. Επιπλέον, περιφέρεται γύρω από τον ήλιο πιο αργά απ' ό,τι η Γη, οπότε τα ρολόγια θα τρέχουν ακόμη πιο γρήγορα. Επειδή επιπλέον η τροχιά του Αρη είναι ελλειπτική, μερικές φορές ο πλανήτης είναι κοντινότερα στον ήλιο (άρα κινείται στην τροχιά του πιο γρήγορα) και άλλες φορές πιο μακριά (οπότε κινείται πιο αργά και άρα τα ρολόγια πιο γρήγορα).
Οι εξισώσεις που σχετίζονται με όλα αυτά είναι ιδιαίτερα πολύπλοκες, αλλά οι επιστήμονες κατάφεραν να υπολογίσουν ότι ένα ρολόι στον Αρη θα προηγείται ενός ίδιου ρολογιού στη Γη κατά 0,4776 χιλιοστά του δευτερολέπτου κάθε μέρα. Αυτό, βέβαια, μόνο κατά μέσο όρο, καθώς η αυξομείωση της απόστασης από τον ήλιο προκαλεί μία χρονική διακύμανση κατά 0,113 χιλιοστά του δευτερολέπτου κατά τη διάρκεια ενός αρειανού έτους, που σημαίνει ότι τα ρολόγια στον Αρη θα προηγούνται εκείνων της Γης μεταξύ 364 και 590 μικροδευτερολέπτων κάθε μέρα. Για την καθημερινότητα των αστροναυτών στον Αρη αυτό δεν είναι πολύ, αλλά η ερευνητική επιστημονική δουλειά απαιτεί πολύ μεγάλη χρονική ακρίβεια. Ακόμη και ο συγχρονισμός μεταξύ γήινων και αρειανών διαδικτυακών συνδέσεων θα απαιτεί αυτήν τη σχετικιστική διόρθωση.