Aois de Relativity Ginearálta. Cuid II: Cén Mhaith atá i Relativity?

Is minic a bhíonn daoine ag ceistiú, "Cad é an Maithiúnas?" Is gnách smaoineamh ar Relativity mar theoiric matamaiticiúil teibí agus an-arcane nach bhfuil aon iarmhairtí aici ar an saol laethúil. Níl aon rud níos faide ón bhfírinne.

Seo an dara cuid den tsraith: ‘A Century of General Relativity’. Léigh an chéad cheann anseo le do thoil: Cuid I: Stair agus Intuition.

Clúdaíonn an blag seo an fáth nach n-oibreoidh córais GPS an lae inniu gan choibhneasacht!

Gan choibhneasacht, ní oibreoidh córais GPS an lae inniu!
Grianghraf le NASA ar Unsplash

Réamhrá Tapa ar GPS

Tá córais GPS feistithe ar gach córas loingseoireachta nua-aimseartha lena n-áirítear na heitleáin. Soláthraíonn na córais seo do domhanleithead, domhanfhad agus airde ar domhan go cruinneas 5 go 10 méadar.

Grianghraf le David Grandmougin ar Unsplash

Is éard atá sa chumraíocht GPS reatha líonra de 24 satailít i bhfithis ard timpeall an Domhain. Fithisíonn gach satailít i réaltbhuíon GPS ag airde thart ar 20,000 km ón talamh agus tá luas fithiseach de thart ar 14,000 km / uair ann.

Tá an fith-thréimhse thart ar 12 uair an chloig - contrártha le creideamh an phobail, níl satailítí GPS i bhfithisí geo-sioncrónacha nó geochobhsaí.

Déantar na fithise satailíte a dháileadh ionas go mbeidh 4 shatailít ar a laghad le feiceáil ó aon phointe ar an Domhan ag aon toirt ar leith (le suas le 12 le feiceáil ag aon am amháin). Tá clog adamhach ag gach satailít a “thicíonn” le cruinneas 1 nanashoicind (1 billiún sa soicind)!

Grianghraf le Manlake Gabriel ar Unsplash

Cinneann glacadóir GPS in eitleán a shuíomh agus a cheannteideal reatha trí chomparáid a dhéanamh idir na comharthaí ama a fhaigheann sé ó roinnt satailítí GPS (6 go 12 de ghnáth) agus “tríthaobhach” a dhéanamh ar shuíomhanna aitheanta gach satailíte.

Tá a fhios agam go bhfuil tú caillte cheana féin. Breathnaímid ar an bhfíseán seo chun tuiscint níos fearr a fháil:

Ach conas a thagann Relativity i bhfeidhm?

Chun leibhéal ard beachtais a bhaint amach, ba cheart go mbeadh cruinneas 20-30 nanashoicind sna sceartáin clog ó na satailítí. Mar sin féin, toisc go mbíonn na satailítí ag gluaiseacht i gcónaí i gcoibhneas le breathnóirí ar an Domhan, ní mór a mheas go bhfuil na héifeachtaí tuartha ag an gCoibhneas Speisialta agus Ginearálta chun an cruinneas inmhianaithe 20-30 nanashoicind a bhaint amach.

Éifeacht mínithe ag Gaolmhaireacht Speisialta

Toisc go bhfeiceann breathnadóir ar an talamh na satailítí ag gluaiseacht i gcoibhneas leo, tuarann ​​Special Relative gur chóir dúinn a gclog a fheiceáil ag tic níos moille. Is cúis leis seo moill de thart ar 7 micreathonn in aghaidh an lae mar gheall ar an ráta tic níos moille mar gheall ar éifeacht dé-óid ama a ngluaiseachta coibhneasta.

Éifeacht mínithe ag Gaolmhaireacht Ghinearálta

Ina theannta sin, tá na satailítí i bhfithis ard os cionn an Domhain, áit a bhfuil cuaire an spáis-ama mar gheall ar mhais an Domhain níos lú ná mar atá sé ag dromchla an Domhain. Is é tuar na Gaolmhaireachta Ginearálta gur cosúil go ticfidh na cloig níos gaire do réad ollmhór níos moille ná iad siúd atá suite níos faide i gcéin. Mar sin, nuair a bhreathnaítear orthu ó dhromchla an Domhain, is cosúil go bhfuil na cloig ar an satailíte ag tic níos gasta ná cloig chomhionanna ar an talamh. Tuarann ​​ríomh ag baint úsáide as Gaolmhaireacht Ghinearálta gur chóir go mbeadh na cloig i ngach satailíte GPS chun tosaigh ar chlog ar an talamh faoi 45 micreathonn in aghaidh an lae.

Ciallaíonn an teaglaim den dá iarmhairt choibhneasta seo gur chóir go mbeadh thart ar 38 micreathonn in aghaidh an lae ag na cloig ar bord gach satailíte níos gasta ná na cloig chomhionanna ar an talamh.

Fuaimeann sé seo beag, ach teastaíonn cruinneas nanashoicind leis an cruinneas ard a theastaíonn ón gcóras GPS, is é 38 micreathonn 38,000 nanashoicind. Mura gcuirfí na héifeachtaí seo san áireamh i gceart, bheadh ​​socrú loingseoireachta bunaithe ar réaltbhuíon GPS bréagach tar éis ach 2 nóiméad, agus leanfadh earráidí i suíomh domhanda ag carnadh ag ráta thart ar 10 km gach lá! B’fhiú go mór an córas iomlán a nascleanúint i dtréimhse an-ghearr ama.

Conas a úsáidtear Gaolmhaireacht ansin?

Léiriú ar an difríocht idir cloig gluaisne agus GR

Chuir na hinnealtóirí a dhear an córas GPS na héifeachtaí coibhneasta seo san áireamh agus iad ag dearadh agus ag imscaradh an chórais. Mar shampla, chun dul i gcoinne éifeacht ‘Ginearálta Coibhneasta’ uair amháin i bhfithis, mhoilligh siad minicíocht tic an chloig adamhach sular seoladh iad ionas gur chosúil go raibh a gcuid cloig ag tic ag an ráta ceart nuair a bhí siad sna stáisiúin fhithis cheart i gcomparáid leis na cloig adamhacha tagartha ag stáisiúin talún GPS.

Tuilleadh Léitheoireachta

  1. Teoiric na Gaolmhaireachta Ginearálta Einstein
  2. Réamhrá Simplithe ar Theoiric na Relatachta Einstein