Hvordan måles tid i verdensrommet?
Tid opptar oss daglig. Vi henger klokker på veggene og fester armbåndsur til håndleddene for å ha oversikt over tiden som passerer. Tidtagingen vår tar utgangspunkt i himmellegemenes bevegelser over himmelkulen vår. Men tiden er ikke den samme overalt, og hvordan tiden deles opp, som for eksempel i døgn, er avhengig av hvor i universet du befinner deg. I astronomien blir i tillegg fortid og nåtid blandet inn i hverandre. For når vi ser utover i verdensrommet, ser vi objektene slik de var for millioner til milliarder av år siden, avhengig av hvor langt unna oss de er. Det blir mange tidspunkter å holde styr på for en astronom!
Jeg skal ikke forsøke meg på å forklare hva tid er i dette innlegget, eller hvorfor tiden går én vei (fremover), for det vet jeg ikke om det finnes gode forklaringer på.
Tidens begynnelse
Tiden sies å ha blitt til i det store smellet. Det fantes ingen tid å snakke om før denne hendelsen. Det samme gjelder selve rommet og all materien. Det eksisterte rett og slett ingen ting før det store smellet.
Universet utviklet seg ufattelig raskt den første tiden av sin eksistens. Vi snakker gjerne om de første sekundene i universet historie. Men «sekund» er faktisk en alt for stor tidsenhet.
For å snakke om noe av det aller første som skjedde, må vi snakke om det første 10–43 sekundet (0,0000000000000000000000000000000000000000001 s)! Denne tidsenheten har faktisk et eget navn, og kalles Planck-tiden. Planck-tiden antas å være den tidsepoken i universets historie da fysikkens lover skal ha vært dominert av kvantegravitasjon – en kraft vi ikke vet noe om, men som vi trenger å finne ut hva er for å kunne forene alle de fire naturkreftene.
Universets historie. Figur: Wikipedia Commons
Siden det store smellet har tiden gått og universet er nå blitt rundt 13,8 milliarder år gammelt. Illustrasjonen ovenfor viser noen av de store utviklingene som har inntruffet underveis.
Tid i solsystemet
Her på Jorden bruker vi sekunder, minutter, timer, dager, uker, måneder og år for å snakke om tiden som passerer. Lengden på et døgn er definert utifra hvor lang tid Jorden bruker på å rotere rundt sin egen akse i forhold til Solen. Et år er definert utifra hvor lang tid Jorden bruker på en runde rundt Solen.
Når man snakker om tiden som passerer på et himmellegeme, skiller vi mellom en soldag (ofte kalt en sol) og en såkalt siderisk dag (stjernedag). Forskjellen er om rotasjonstiden måles i forhold til Solens plassering på himmelen sett fra Jorden (eller fra et annet himmellegeme) eller om rotasjonstiden måles i forhold til stjernehimmelen. Jorden bruker 23:56:04 på å rotere rundt sin egen akse i forhold til stjernene, mens det tar fire minutter lenger tid hvis man måler i forhold til Solen. Det er med andre ord ikke snakk om store forskjeller.
.png)
Rotasjonen fra 1 til 2 markerer en stjernedag. Mens rotasjonen fra 1 til 3 markerer en soldag. Figur: Wikipedia Commons
Planetene i solsystemet har ulik rotasjonstid, og dermed ulik lengde på døgnene sine. I tillegg bruker de ulik tid på å fullføre et baneomløp rundt Solen, og har derfor ulik lengde på årene sine. Det mest dramatiske tilfellet er kanskje Merkur hvor året varer 88 jorddøgn og døgnet er på rundt 176 jorddøgn – du vil bare oppleve at et døgn passerer hvert andre år!
Det korteste året har naturligvis den nærmeste planeten Merkur, mens det lengste året har planeten som ligger lengst unna Solen, nemlig Neptun hvor året varer nesten 165 jordår. Jo lengre unna en planet befinner seg Solen, desto lenger tid tar det å fullføre en runde.
Statistikk for rotasjon og baneomløp til de forskjellige planetene i solsystemet. Trykk på bildet for å se større versjon. Figur: Wikipedia Commons
Tid i universet
Objektene på nattehimmelen befinner seg i ulike avstander fra oss, og lyset fra dem bruker tid på å nå frem til oss. Det skyldes at lyset ikke kan bevege seg uendelig fort, men beveger seg med en gitt hastighet. Vi ser derfor disse objektene slik de så ut for lenge siden. Mange av objektene vi ser på himmelen vår finnes kanskje ikke lenger, men de er så langt unna at dødsøyeblikket ikke har nådd frem til oss ennå.
Det fjerneste himmelobjektet vi har observert er en galakse. Den ser vi slik den var bare 400 millioner år etter det store smellet. Altså ser vi den nå slik den var for rundt 13,4 milliarder år siden.
- Les mer: List of the most distant astronomical objects (Wikipedia)
Den fjerneste galaksen i universet, GN-z11! Bilde: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University), og G. Illingworth (University of California, Santa Cruz)
Det er nyttig for oss at lyset har en endelig hastighet. For det betyr at vi kan bruke universet som en slags tidsmaskin. Ved å se på astronomiske objekter i ulike avstander fra oss, kan vi lære om utviklingen til universet og til de astronomiske objektene som befinner seg her!
Tid innen romfart
Når vi skyter opp romskip fra Jorden, teller vi ned før oppskytningen skjer. Nedtellingen kan begynne fra 72 til 96 timer før oppskytningen. I løpet av denne tiden klargjøres alt, og været blir holdt øye med, slik at man vet om oppskytningen kan finne sted som planlagt.
Det mest kjente uttrykket som brukes i forbindelse med oppskytning, er «T minus <tid>», hvor T-en står for «Test» eller «Time». Det opereres også med «L minus <tid>», som står for «Launch».
L-tiden er den faktiske tiden som vises på klokken, og teller ned til det planlagte oppskytningstidspunktet. T-tiden er ikke tid i vanlig forstand. T-tiden er egentlig en slags oppskrift på hva som skal skje til hvilken tid i prosessen før og under oppskytningen. T-tiden gjenspeiler sånn sett ikke hva som foregår på klokken og T-tiden kan stoppes når som helst, dersom det er grunner til at prosedyrer må avvente. Det er også gjerne lagt inn planlagte opphold i tiden, hvor T-tiden stoppes. T-tiden kan altså stoppe opp, mens L-tiden vil fortsette å gå. I utgangspunktet vil disse to tidene være synkronisert slik at de treffer 0 sekunder samtidig.
- Les mer: Countdown (Wikipedia)
Den gamle nedtellingsklokken som ble brukt til å telle ned til oppskytningene til Apollo-programmet. I dag er den plassert ved inngangen til Kennedy Space Center og teller ned til oppskytningene som skal foregå der. Bilde: meg
- Les mer: En ekte rakettoppskytning (blogginnlegg, 6.9.2017)
Det finnes også «E minus <tid>». E-en står for «Encounter» og brukes om romfartøy som allerede befinner seg i verdensrommet som skal møte et annet objekt. For eksempel et romfartøy som skal legge til Den internasjonale romstasjonen.
Ofte er det snakk om et oppskytningsvindu i forbindelse med rakettoppskytninger. Dette er et tidsvindu som raketten må skytes opp i løpet av for å treffe objektet det skal møte, for eksempel romstasjonen eller Mars, uten å bruke for mye drivstoff og trenge for mange manøvreringer. Oppskytningsvinduet kan være på sekunder eller flere uker, avhengig av destinasjonen. For Mars oppstår oppskytningsvinduet fra Jorden omtrent hvert andre år. For romfartøyet InSight som ble sendt i retning Mars 5. mai 2018, var oppskytningsvinduet fra 5. mai til 8. juni.
Tidens slutt
Det er ingen ting som har eksistert lenger enn universet – nesten 13,8 millarder år! Og universet vil fortsette en god stund til. Vil tiden ta slutt en gang?
Det finnes ulike scenarioer for hva som kan skje for universet i fjern fremtid. Basert på det vi observerer – som at universet utvider seg med stadig større hastighet – er det ett scenario som stikker seg ut som mest sannsynlig. Dette scenarioet kalles den kosmiske varmedøden.
I dette scenarioet vil universet fortsette å utvide seg og utvide seg, og bli kaldere og kaldere, helt til det går mot det absolutte nullpunkt. Da vil det ikke lenger være mulig for nye stjerner å dannes. Etter hvert blir universet kaldt, dødt og mørkt. Og sånn kan universet fortsette i det uendelige …
- Les mer: Ultimate fate of the universe (Wikipedia)
* * *
Les mer:
- Ask an Astronomer: Timekeeping (det er mange lenker nederst på siden)
Hovedbilde: klokke (Pexels) og NGC 602 (NASA/ESA/Hubble Collaboration)
