चंद्रावर समय अधिक वेगाने का चलता आहे

जर आपण दोन पूर्णपणे समान अणु घड्याळे ठेवले — एक पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर आणि एक चंद्रावर — आणि अगदी एक पृथ्वी दिवसानंतर तपास केला, चंद्र घड़ी अंदाजे 56.02 माइक्रोसेकंद पुढे असेल. हे घड्याळांमधील त्रुटी नाही. हे विश्वाचे मूलभूत गुणधर्म आहे, जो Albert Einstein च्या सामान्य सापेक्षता सिद्धांताद्वारे शंभर वर्षांपूर्वी अनुमानित होता.

गुरुत्वाकर्षण वेळ विस्तार स्पष्ट

Einstein च्या सामान्य सापेक्षता, 1915 मध्ये प्रकाशित, गुरुत्वाकर्षण शक्तीचे नव्हे तर spacetime च्या वक्रतेचे वर्णन करते. पृथ्वी आणि चंद्र सारख्या विशाल वस्तू त्यांच्या भोवती spacetime विकृत करतात, आणि हे वक्रता कसे वेळ जाते हावर परिणाम करते.

मुख्य तत्व सोपे आहे: गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र जितके मजबूत, वेळ जितका हळू जातो. या प्रभावास गुरुत्वाकर्षण वेळ विस्तार म्हणतात. पृथ्वीचे पृष्ठभागावर गुरुत्वाकर्षण अंदाजे 9.8 m/s² आहे, तर चंद्र फक्त अंदाजे 1.62 m/s² आहे — मोटेतोप एक-षष्ठ जितके मजबूत. चंद्राचे गुरुत्वाकर्षणीय खेचणे कमजोर असल्यामुळे, spacetime तेथे कमी वक्र आहे, आणि घड्याळे अधिक वेगाने चलतात.

56 माइक्रोसेकंद संख्या

चंद्रावरील घड्याळे किती वेगाने चलत असलेल्या अचूक दरावर गुरुत्वाकर्षण संभाव्यता फरक पृथ्वीच्या पृष्ठभागामधील आणि चंद्राच्या पृष्ठभागामधील, अतिरिक्त corrections कक्षीय velocity आणि पृथ्वीच्या rotationचे साठी.

गुरुत्वाकर्षण blueshift — कमजोर गुरुत्वाकर्षणात घड्याळे अधिक वेगाने चलणे — अंदाजे +58.7 माइक्रोसेकंद प्रति दिवस योगदान देते. तथापि, चंद्राची कक्षीय गती (अंदाजे 1.022 किमी/सेकंद) विरुद्ध दिशेत एक लहान वेळ विस्तार निर्माण करते (विशेष सापेक्षता पासून velocity-dependent प्रभाव), शुद्ध लाभ अंदाजे 2.7 माइक्रोसेकंद प्रति दिवसातून कमी करते. एकत्रित परिणाम अंदाजे +56.02 माइक्रोसेकंद प्रति दिवस आहे.

ही संख्या NASA च्या Jet Propulsion Laboratory आणि National Institute of Standards and Technology यांनी अनेक स्वतंत्र विश्लेषणांद्वारे पुष्टी केली गेली आहे.

हे सैद्धांतिक नाही — हे मापन केलेले आहे

गुरुत्वाकर्षण वेळ विस्तार सर्व भौतिकशास्त्रातील सर्वाधिक अचूकपणे परीक्षण केलेल्या अनुमानांपैकी एक आहे. GPS satellites, जे 20,200 किमी altitude वर कक्षा करतात जेथे गुरुत्वाकर्षण कमजोर आहे, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या सापेक्षे प्रति दिवस अंदाजे 45 माइक्रोसेकंद मिळवतात. यासाठी सुधारे शिवाय, GPS स्थिति प्रति दिवस अंदाजे 10 किमी drift होईल.

चंद्रावरही समान भौतिकशास्त्र लागू होते. जरी आपण अद्याप चंद्र पृष्ठभागावर अणु घड्याळे ठेवलेली नाहीत, प्रभाव समान well-tested equations पासून मोजले जाते. गुरुत्वाकर्षण वेळ विस्तार सूत्र एक ट्रिलियनपेक्षा अधिक चांगल्यापणे आहेत अशी अंदाज देते.

56 माइक्रोसेकंद महत्वपूर्ण का आहे

दैनंदिन मानव क्रियाकलापांसाठी, 56 माइक्रोसेकंद imperceptible आहे. परंतु अचूक प्रणालीसाठी, हे वेगाने जोडते:

एक महिन्यानंतर, चंद्र घड़ी पुढे अंदाजे 1.7 milliseconds आहे. एक वर्षानंतर, ऑफसेट अंदाजे 20 milliseconds पर्यंत वाढतो. J2000.0 युग (जानेवारी 1, 2000) पासून, संचयी विचलन 0.5 सेकंद ओलांडली आहे.

नेव्हिगेशनसाठी, प्रकाश प्रति माइक्रोसेकंद अंदाजे 300 मीटर प्रवास करतो. एक 56-माइक्रोसेकंद वेळ त्रुटी प्रति दिवस अंदाजे 16 मीटर स्थिति अनिश्चिततेशी संबंधित आहे. समन्वित चंद्र वेळ (LTC) विकसित केलेल्या Artemis missions द्वारे आवश्यक precision landings साठी — चंद्र दक्षिण ध्रुव जवळ विशिष्ट साइट्स target — हे drift स्तर सुधार शिवाय अस्वीकार्य आहे.

हेच कारण आहे समन्वित चंद्र वेळ (LTC) विकसित केली जात आहे: सापेक्षतावादी फरक हिशाब घेणार्या वेळ मानक प्रदान करण्यासाठी आणि सर्व चंद्र प्रणाली synchronized ठेवते.