.

Я большой поклонник Альберта Эйнштейна. Многие физики согласны, что его теория чистейшего выражение гения в истории человечества со всеми вытекающими отсюда приложениями. В этом случае, мы говорим о глобальной системе позиционирования (GPS).

GPS была разработана американскими военными в середине холодной войны в 60-е годы. Первоначально он был использован ВМФ для целей навигации. В предыдущей версии, судно может обновить данные о положении только один раз в час. В течение следующих десятилетий, Соединенные Штаты продолжали совершенствовать систему путем запуска большего количества спутников. В 80, администрация Рейгана решила сделать доступную технологию GPS для гражданских целей. Толчком для решения был пассажирский самолет Korean Airlines сбит СССР 1983, случайно пролетал над СССР на пути от Аляски до Кореи.

Система GPS состоит из 24 Спутники летать вокруг Земли в высокой орбите. Эти спутники двигаются со скоростью около 14.500 км в час, а их орбиты на высоте 19.000 км. (Для сравнения, Высота орбиты Международной космической станции составляет около 400 км). Каждый спутник имеет атомные часы, точность которого составляет около 1 nanosecondo. Спутники распределены таким образом, что из любой части поверхности Земли, по крайней мере, четыре из них находятся в прямой видимости. Приемник GPS на земле (или на самолете в полете) Он получает данные о времени и местоположении этих спутников с помощью радиочастотного сигнала, 1,575 ГГц.

Без теории относительности, Альберт Эйнштейн не будет существовать GPS. Идеи, как сумасшедшие медленной на высокой скорости или согнуть предмет называется четырехмерного пространственно-временного континуума, массивным объектом, имеют решающее значение для работы GPS. Вместо того, чтобы точно измерить положение (и для военных, в дюймах) без учета теорий Эйнштейна, Вы бы измерять только в милях. Но для точного указания пути, что не хватает. В течение очень короткого периода времени, такие ошибки будут накапливаться и вся система станет бесполезной.

Приемник GPS-можно вычислить расстояние до каждого спутника от времени, затраченному радиоволн, распространяющихся со скоростью света. Зная точное расстояние трех спутников закодированы в сигнале и их положение, микропроцессор приемника может определять свои координаты с помощью трилатерации. Трилатерациями являются более сложной формой триангуляции, которая использует пересекающиеся сферы для определения местоположения на основании расстояния от остальных трех точек трехмерного пространства. четвертый спутник необходим для проверки резервного копирования и временных исправлений к неатомарному приемника.

Измеряют время прохождения радиоволн, распространяющихся на эти относительно короткие расстояния требует чрезвычайно высокой точности. GPS требует точности в течение нескольких наносекунд. И это требует обращения к специальной и общей теории относительности Эйнштейна. Особые пожелания относительность объектов, движущихся с высокой скоростью, в то время как общая теория относительности является теория гравитации.

Эйнштейн опубликовал свою теорию относительности в 1905 и навсегда изменили наши фундаментальные представления о Вселенной. Он показал, что в отличие от Ньютона и здравого смысла, скорость света, и не время и расстояние, Это действительно универсальная константа. Его теория гласит, что в то время как скорость объекта приближается к скорости света, время замедляется по отношению к наблюдателю “недвижимый” на Земле. Я выделил слово “недвижимый” в кавычках, потому что в действительности нет ничего недвижимости, и сейчас мы двигаемся на Земле, что делают обороты вокруг Солнца в галактике, которая вращается в расширяющейся Вселенной

Согласно специальной теории относительности, если ваш брат-близнец улетает на космическом корабле со скоростью, близкой к скорости света, его время будет замедляться по отношению к вашему. Он может вернуться через час он был только час для него и посмотреть, что вы 50 года его. Разница во времени целиком и полностью зависит от того, насколько близко это его скорость со скоростью света. Этот эффект известен как замедление времени и выражается следующей формулой преобразования Лоренца:

голубь

T это время в инерциальной системе отсчета (в системе, которая движется с постоянной скоростью, такие как приемник GPS на Земле),
T ‘ Это время, в другой инерциальной системе отсчета (например, спутник на орбите),
v Это относительная скорость между двумя системами отсчета,
с Это скорость света.

Когда относительная скорость мала по сравнению со скоростью света, приведенная выше формула сводится к т «= т, а именно отсутствие замедления времени. Это наш повседневный мир. Но когда его скорость приближается к скорости света, бесконечность (то есть, время замедляется или даже останавливается на скорости света). Для спутников GPS, которые движутся со скоростью 14.500 км all'ora, Время обтекает 7000 наносекунд в день медленнее, чем время приемника на Земле.

Причина, по которой теория относительности была определена специальной в том, что эта теории имела предел, работает только в специальном случае, когда ускорение равно нулю. Уравнения специальной теории относительности Эйнштейна справедливы только тогда, когда объект движется со скоростью постоянного по прямой линии таким образом, что нет никакого ускорения.

Эйнштейн, в конце концов, Он понял, что ускорение и сила тяжести эквивалентны (так называемый принцип эквивалентности). в 1915, после того, как почти десять лет борьбы с математикой за его новую теорию, Он опубликовал свой шедевр, общая теория относительности. Математическая основа общей теории относительности, известный как анализ тензора, во много раз более сложный, чем это необходимо для специальной теории относительности. После более чем 200 лет господства, теория тяготения Ньютона была свергнута новой теории гравитации Эйнштейна.

Общая теория относительности показала, что масса гравитация искажает ткань пространственно-временного континуума. тяжесть, а также скорости в специальной теории относительности, Именно из-за замедления времени. В случае GPS, спутники в космосе проходят несколько меньшую плотность, чем приемник на Земле. Из-за этой разницы тяжести, время для протекания спутника 45.000 наносекунды в день быстрее, чем наземный приемник.

Теория относительности утверждает, что для быстро движущихся спутников, время замедляется, в то время как общая теория относительности предсказывает, что для спутников, время бежит быстрее, потому что они испытывают меньше тяжести. Сочетание этих эффектов приводит к тому, что для спутников относительно наземного приемника, Время проходит быстрее 38.000 (45.000 – 7.000) наносекунд в день. Радиоволны от спутников движутся со скоростью около 30 см в nanosecondo. Это означает, что без релятивистских эффектов, расстояние от каждого спутника будет искаженно о 11,5 Км в сутки!

Независимо от того, показывает ли система направление к ресторану, позволяют пилотам точно определить свое местоположение в любой точке мира или помочь вам найти домашнее животное неуместно, GPS затрагивает многие аспекты жизни каждого из нас. Только помните, что если сто лет назад не существовало человека, который страстно хотел знать природу, все было бы невозможно. «У меня нет никаких особых талантов. Я просто любопытно душевнобольно “, Альберт Эйнштейн однажды сказал:.

С этим я попытался сделать понятную тему, которая всегда была его аура таинственности. Я, конечно, не объяснить все, что в отдельных аспектах, который действительно вовлечен будет идти в том, что, для других будут говорить, что они знают что-то о нем, Они никогда не имели желания углубить. 😉

AMILCARE Приветствия