Se voi piazzassite dui orologi atomici perfettamenti identichi — unu nantu à a superficia di a Terra è unu nantu à a Luna — è vui li cuntrolassite doppu esattamenti un ghjornu terrestre, l'orologiu lunare serebbe avanti di approssimatamenti 56.02 microsecondi. Questu ùn hè micca un difettu in l'orologi. Hè una pruprità fundamentale di l'universu, predicta da a teoria genera di relatività di Albert Einstein più d'un seculu fà.
Gravitational Time Dilation Spiegata
A relatività genera di Einstein, publicata in 1915, descrive a gravità ùn cum'è una forza ma cum'è una curvatura di spacetime. L'oggetti massicci cum'è a Terra è a Luna distòrcenu u tassiu di spacetime intornu à elli, è sta curvatura affetta cume l'ora passa.
U principiu chjave hè simplice: u più forte u campu gravitaziunale, u più lentamenti l'ora passa. Questu effettu hè chjamatu gravitational time dilation. A gravità di a superficia di a Terra hè approssimatamenti 9.8 m/s², mentre quella di a Luna hè solu approssimatamenti 1.62 m/s² — apprussimativamenti un-sestu cusì forte. Perchè a tirata gravitaziunale di a Luna hè più debule, spacetime hè menu curvata là, è l'orologi vibru più veloce.
U Numeru di 56 Microsecondi
U ritmu precisu à chì l'orologi lunari curranu più veloce dipende da a diffarenza in putenziale gravitaziunale trà a superficia di a Terra è a superficia di a Luna, più picciule correzioni per a velocità orbitale è a rotazione di a Terra.
U gravitational blueshift — l'orologi chì curranu più veloce in a gravità più debule — contribuisce approssimatamenti +58.7 microsecondi ogni ghjornu. Però, a velocità orbitale di a Luna (approssimatamenti 1.022 km/s) causa una piccola dilation di tempu in a direzzione opposta (l'effettu dipendente da a velocità da a relatività speciale), riducendu u guadagna netu di approssimatamenti 2.7 microsecondi ogni ghjornu. U risultatu cumbin atu hè approssimatamenti +56.02 microsecondi ogni ghjornu.
Questu numeru hè statu cunfirmatu da analize indipendenti multipli, inclusa l'travagliu da JPL di NASA è l'Istitutu Naziunale di Standards è Tecnulugia.
Questu Ùn hè Micca Teòricu — Hè Misuratu
Gravitational time dilation hè una di l'prediczioni più precisamenti testati in tutta a fisica. I satelliti GPS, chì orbitu à approssimatamenti 20.200 km d'altitudine induve a gravità hè più debule, guadagnanu approssimatamenti 45 microsecondi ogni ghjornu relativu à a superficia di a Terra. Senza curreghja per questu, l'pusizioni GPS si scarichirianu di apprussimativamenti 10 km ogni ghjornu.
A stessa fisica si applica à a Luna. Mentre noi ùn avemu micca ancu piazatu orologi atomici nantu à a superficia lunare, l'effettu hè calculatu da l'istessi equazioni ben-testate. A formula gravitational time dilation prìdice prediczioni chì sò statu cunfirmate à menu di una parte in un trillionu.
Perchè 56 Microsecondi Importa
Per l'attività umane ghjornaliere, 56 microsecondi hè imperceptibile. Ma per i sistemi di precisione, hè aghjunte rapidu:
Doppu un mese, l'orologiu lunare hè avanti di approssimatamenti 1.7 millisecundu. Doppu un annu, u sfasamenti cresce à approssimatamenti 20 millisecundu. Dapoi l'epoca J2000.0 (1 ghjinnaiu 2000), a deriva accumulata hà superatu 0.5 secondi.
Per a navigazione, a lume viaghja approssimatamenti 300 metri per microsecundu. Un errore di timing di 56 microsecondi currisponde à approssimatamenti 16 metri di incertezza di pusizione ogni ghjornu. Per l'sbarcaghi di precisione richesti da missioni Artemis — cibendu siti specifichi vicinu à u polu sud lunare — questu livellu di deriva hè inaccettabile senza correzione.
Questu hè esattamenti perchè Coordinated Lunar Time (LTC) hè sviluppata: per furnisce un standard di tempu chì cuntabilizza a diffarenza relativistica è mantindria tutti i sistemi lunari sincronizzati.