Dagar och år på varje värld

På Venus roterar planeten så långsamt att ett varv tar längre tid än en resa runt solen. En dag är inte densamma överallt, och det är inte heller ett år. Här är hur man kan arbeta ut båda, på vilken värld som helst.

En dag och ett år är två olika klockor, och varje värld ställer in dem på olika sätt.

Titta.

En dag är hur lång tid det tar en värld att snurra en gång. Ett år är den tid det tar för en planet att gå runt solen. På jorden är det ungefär 24 timmar och 365 dagar. Andra världar är mycket annorlunda.

Värld	Dagslängd	Årets längd
Kvicksilver	176 jorddagar	88 jorddagar
Venus	117 jorddagar	225 jorddagar
Jorden	24 timmar	365 dagar
Mars	24 timmar 40 minuter	687 jorddagar
Jupiter	9.9 timmar	11,9 jordår
Saturnus	10,7 timmar	29,4 jordår
Uranus	17,2 timmar	84 jordår
Neptunus	16.1 timmar	164,8 jordår

Några överraskningar:

• På Kvicksilver, en dag (soluppgång till soluppgång) varar två av sina år.
• Venus snurrar bakåt och mycket långsamt.
• Jätteplaneterna roterar snabbast av alla, trots att de är de största.
• En Mars dag är nästan densamma som vår, vilket är praktiskt för rover-team på jorden.

Använd jämförelsepanelen under orrery för att jämföra två världar.

Förstå

Det finns två typer av dag, och skillnaden är viktig.

• Det sidriska dygnet är en rotation mätt mot de avlägsna stjärnorna. Jordens är 23 timmar 56 minuter och 4 sekunder.
• Den soldag är från en middag till nästa. När jorden roterar, rör den sig också ungefär 1/365 av vägen runt sin bana, så den måste vända lite extra (ungefär 1 grad) innan solen är tillbaka över huvudet. Det tar ca 4 minuter till, vilket ger 24 timmar.

För de flesta planeter är de två dagarna nästan lika. För långsamma spinnare är de helt annorlunda. Merkurius roterar en gång var 58,6 jorddagar och dess år är 88 dagar. De två rörelserna kombineras så att en soldag varar 176 jorddagar: exakt två Merkuriusår. Merkurius roterar exakt tre gånger för varje två omlopp, ett lås som orsakas av solens tidvatten.

Venus snurrar baklänges (retrograd), en gång var 243 jorddagar. Eftersom rotation och omloppsbana går åt motsatt håll, lägger de ihop sig, och soldagen är kortare än rotation: cirka 117 jorddagar.

Åren blir längre med avståndet av två skäl: banan är längre, och planeten rör sig långsammare. Jorden rör sig med en hastighet av cirka 29,8 km/s; Neptunus med cirka 5,4 km/s längs en bana som är 30 gånger längre.

Master

Soldagen följer av de två vinkelhastigheterna. Med den sideriska rotationsperioden P_rot (negativ för retrograd) och omloppsperioden P_orb, båda mätta i samma riktning:

1 / P_solar = 1 / P_rot − 1 / P_orb

Kontrollera jorden: 1/0,99727 − 1/365,256 = 1,00274 − 0,00274 = 1,00000 per dag, så P_solar = 1 dag.

Kontrollera Merkurius: 1/58,646 − 1/87,969 = 0,017052 − 0,011368 = 0,005684, så P_solar = 175,9 dagar.

Kontrollera Venus (retrograd, P_rot = −243.018 dagar): 1/(−243.018) − 1/224.701 = −0.004115 − 0.004450 = −0.008565, så |P_solar| = 116.75 dagar. Minustecknet talar om för dig att solen går upp i väster på Venus.

År följer Keplers tredje lag: T² ∝ a³ för allt som kretsar kring solen. Med T i år och a i au, är T = a^1.5. Neptunus vid a = 30,07 AU ger T = 30,07^1,5 = 164,9 år, vilket matchar de observerade 164,79. Den lilla skillnaden beror på avrundning och planeternas små massor, som Newtons version av lagen inkluderar.