Co IKOL zawdzięcza Einsteinowi?

Teoria względności nie ma żadnego wpływu na nasze codzienne życie? Ma, i to ogromne!

Każdy satelita GPS krąży po orbicie okołoziemskiej na wysokości 20 000 kilometrów z prędkością 14 000 km/h. Wbrew powszechnej opinii satelity GPS nie krążą po orbicie geostacjonarnej- okrążenie Ziemi zajmuje im 12 godzin.

Atomowa precyzja

Na pokładzie każdego z satelitów nawigacji GPS znajduje się niezwykle precyzyjny zegar atomowy, który tyka co jedną miliardową część sekundy. Twój lokalizator GPS, np. IKOL, w Smartfonie, w samochodzie, przenośny – jakikolwiek – nie odbiera od satelitów żadnej innej informacji, tylko ten czas. Nawigacja GPS to tak naprawdę satelitarny zegarek.

Einstein w służbie nawigacji

W tym momencie do gry wchodzi teoria względności. Znamy prędkość światła (ok. 300 000 km/s). Mamy bardzo dokładne zegary (dokładność do 1 nanosekundy, czyli jednej miliardowej sekundy). Czy wystarczy porównać czasy z kliku satelitów i na tej podstawie określić odległość od nich, a więc naszą pozycję? Nie.

Uciekające satelity

Satelita, by nie spaść na Ziemię, musi krążyć wokół niej. Jak wspomniano, minimalna prędkość satelity wynosi 14 000 km/h. To bardzo szybko. Tak szybko, że ma wpływ nawet na czas i miejsce wysyłania sygnału. System GPS nie wie dokładnie gdzie jest satelita, musi tę pozycję przewidywać na podstawie wyjątkowej teorii względności opracowanej przez Alberta Einsteina.

Czas w kosmosie płynie szybciej

Co więcej, według ogólnej teorii względności, czas płynie wolniej przy masywnych obiektach, takich jak Ziemia. Co to oznacza? Gdyby umieścić dwa identycznej konstrukcji zegary i jeden umieścić na orbicie, a drugi na Ziemi, ten na orbicie byłby szybszy aż o 38 mikrosekund na dzień! Gdybyśmy nie brali pod uwagę efektów relatywistycznych, GPS byłby przez to całkowicie nieprecyzyjny.