Czas płynie szybciej na Księżycu. Dzięki Einsteinowi wiemy o ile szybciej
W świecie nauki i technologii nawet najmniejsze różnice mogą mieć ogromne znaczenie. Naukowcy odkryli, że zegary na Księżycu działają nieco szybciej niż ich ziemskie odpowiedniki. Różnica wynosi zaledwie 56 mikrosekund na dobę, co może wydawać się niezauważalne, ale w praktyce jest kluczowe dla precyzyjnej nawigacji kosmicznej i komunikacji między Ziemią a Księżycem.
Albert Einstein, jeden z najwybitniejszych umysłów w historii, na zawsze zmienił nasze wyobrażenia o czasie i przestrzeni. Jego teoria względności, ogłoszona ponad sto lat temu, dziś znajduje potwierdzenie w najnowszych badaniach.
Korzystając z teorii względności Einsteina, fizycy odkryli, że zegary na Księżycu będą chodzić szybciej niż zegary na Ziemi.
To, jaką godzinę wskazuje zegar, może ustalić każdy zegarmistrz, ale to fizyka decyduje, jak szybko mija czas. Na początku XX wieku Albert Einstein ustalił, że dwóch obserwatorów nie zgodzi się co do długości godziny, jeśli nie poruszają się z tą samą prędkością w tym samym kierunku. Ta rozbieżność występuje również między osobą na powierzchni Ziemi a inną osobą na orbicie lub na Księżycu
- pisze w EOS Matthew R. Francis, fizyk, dziennikarz i popularyzator nauki.
Tłumaczy on, że ruch Księżyca względem naszego sprawia, że zegary chodzą wolniej niż na Ziemi, ale jego mniejsza grawitacja sprawia, że zegary chodzą szybciej. Są to dwa konkurujące ze sobą efekty, a ich wynikiem netto jest różnica wynosząca 56 mikrosekund, czyli 0,000056 sekundy dziennie.
Obliczenia te są wynikiem pracy zespołu naukowców, a wyniki badań opublikowane zostały w Physical Review.
Więcej o Księżycu przeczytasz na Spider's Web:
Różnica, która ma znaczenie
Chociaż 56 mikrosekund dziennie może brzmieć jak nic nieznacząca wartość, w świecie technologii kosmicznej to ogromna różnica. Przy planowaniu misji, gdzie pojazdy kosmiczne muszą lądować z precyzją do kilku metrów, taka „niedokładność” może prowadzić do błędów w nawigacji i komunikacji.
Wyobraźcie sobie, że wysyłamy sondę na Księżyc, która ma wylądować w konkretnym miejscu. Nawet niewielka różnica w czasie może spowodować, że sonda ominie cel. Dlatego tak ważne jest, aby dokładnie wiedzieć, jak czas płynie na Księżycu i na Ziemi, aby móc precyzyjnie synchronizować zegary i obliczać trajektorie lotów.
Światło pokonuje 30 cm w ciągu 1 nanosekundy (0,001 mikrosekundy), niewiarygodnie krótki czas według ludzkich standardów, więc nieuwzględnienie 56-mikrosekundowej rozbieżności może potencjalnie skutkować błędami nawigacyjnymi o wielkości nawet 17 kilometrów dziennie
- podkreśla Matthew R. Francis.
Księżycowy GPS musi to uwzględnić
Odkrycie to jest więc kluczowe dla rozwoju systemów nawigacji kosmicznej, takich jak księżycowe GPS-y, które będą niezbędne w przyszłych misjach eksploracyjnych, np. w ramach programu Artemis, gdzie NASA planuje wysłać ludzi na Księżyc w połowie 2027 r.
Systemy te będą musiały precyzyjnie uwzględniać różnice w płynięciu czasu między Ziemią a Księżycem, aby zapewnić bezbłędną komunikację między lądownikami, satelitami a bazą na Ziemi. Warto wspomnieć, że już teraz zegary atomowe stosowane w satelitach GPS na Ziemi uwzględniają różnice wynikające z grawitacji i prędkości. Bez uwzględniania tych niewielkich różnic nigdy nie trafilibyśmy do celu.
Precyzja współczesnej nauki
Naukowcy planują wykorzystać te odkrycia, aby opracować jeszcze dokładniejsze systemy nawigacyjne, które będą działały nie tylko na Księżycu, ale również na Marsie i w dalszych zakątkach Układu Słonecznego.
Na razie jednak 56 mikrosekund przypomina nam, jak niezwykle precyzyjna jest współczesna nauka. I choć czas na Księżycu płynie trochę szybciej, jedno jest pewne – rozwój technologii kosmicznych nie zwalnia ani na moment.
