यदि तपाइँ दुई पूर्ण रूपमा समान परमाणु घडिहरु राख्नुहुन्थ्यो — एक पृथ्वीको सतहमा र एक चाँदमा — र ठीक एक पृथ्वी दिन पछि जाँच गर्नुहुन्थ्यो, चाँदको घडी लगभग 56.02 माइक्रोसेकेन्ड अगाडि हुनेछ। यो घडिहरु मा एक खराबी होइन। यो ब्रह्माण्डको एक बुनियादी गुणधर्म हो, Albert Einstein को सामान्य सापेक्षता सिद्धान्त द्वारा एक सदीपहिले पूर्वानुमान गरिएको।
गुरुत्वाकर्षण समय फरक व्याख्या
Einstein को सामान्य सापेक्षता, 1915 मा प्रकाशित, गुरुत्वाकर्षण लाई एक शक्तिको रूपमा होइन बरु spacetime को वक्रता को रूपमा वर्णन गर्छ। पृथ्वी र चाँद जस्तो विशाल वस्तुहरु तिनीहरु को वरिपरि spacetime लाई विकृत गर्छन्, र यो वक्रता प्रभावित गर्छ कि समय कसरी बित्छ।
कोर सिद्धान्त सरल छ: गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र जो मजबूत, समय जो सस्तो बित्छ। यो प्रभाव लाई गुरुत्वाकर्षण समय फरक भनिन्छ। पृथ्वीको सतह गुरुत्वाकर्षण लगभग 9.8 m/s² छ, जबकि चाँद केवल लगभग 1.62 m/s² छ — लगभग एक-छठ जतिको मजबूत। किनभने चाँदको गुरुत्वाकर्षण खेंचिन कमजोर छ, spacetime वहाँ कम विकृत छ, र घडिहरु तीव्र चलिन्छन्।
56 माइक्रोसेकेन्ड संख्या
जो सटीक दर चाँदमा घडिहरु तीव्र चलिन्छन् यो पृथ्वीको सतह र चाँदको सतह को बीच गुरुत्वाकर्षण सम्भाव्यता फरक मा निर्भर गर्छ, अतिरिक्त सुधार orbital velocity र पृथ्वीको rotation को लागि।
गुरुत्वाकर्षण blueshift — कमजोर गुरुत्वाकर्षणमा घडिहरु तीव्र चलना — लगभग +58.7 माइक्रोसेकेन्ड प्रति दिन मा योगदान गर्छ। तथापि, चाँदको orbital वेग (लगभग 1.022 km/s) विरुद्ध दिशामा एक साना समय फरक को कारण गर्छ (विशेष सापेक्षता बाट velocity-निर्भर प्रभाव), शुद्ध लाभ लगभग 2.7 माइक्रोसेकेन्ड प्रति दिन द्वारा कम गर्दै। संयुक्त परिणाम लगभग +56.02 माइक्रोसेकेन्ड प्रति दिन छ।
यो संख्या NASA को Jet Propulsion Laboratory र National Institute of Standards and Technology द्वारा कई स्वतन्त्र विश्लेषण द्वारा पुष्टि गरिएको छ।
यो सैद्धान्तिक होइन — यो नापिएको छ
गुरुत्वाकर्षण समय फरक सर्वभौमिक भौतिकी मा सबै भन्दा सटीक परीक्षण गरिएको पूर्वानुमान मध्ये एक हो। GPS सयंत्र, जो लगभग 20,200 किलोमीटर altitude मा orbit गर्छन् जहाँ गुरुत्वाकर्षण कमजोर छ, पृथ्वीको सतह को तुलनामा प्रति दिन लगभग 45 माइक्रोसेकेन्ड लाभ गर्छन्। यसको लागि सुधार गरे बिना, GPS स्थिति प्रति दिन लगभग 10 किलोमीटर द्वारा drift हुनेछ।
चाँदमा पनि एही भौतिकता लागू हुन्छ। जबकि हामीले अभी चाँदको सतहमा परमाणु घडिहरु राखेको छैन, प्रभाव एही अच्छी परीक्षण समीकरण बाट गणना गरिन्छ। गुरुत्वाकर्षण समय फरक सूत्र पूर्वानुमान गर्छ जो एक ट्रिलियन को भन्दा राम्रो छ।
56 माइक्रोसेकेन्ड महत्वपूर्ण किन हो
दैनिक मानव गतिविधि को लागि, 56 माइक्रोसेकेन्ड imperceptible छ। तर सटीक प्रणाली को लागि, यो चाँडो जमा हुन्छ:
एक महिना पछि, चाँदको घडी लगभग 1.7 मिलीसेकेन्ड अगाडि छ। एक वर्ष पछि, offset लगभग 20 मिलीसेकेन्ड मा बढ्छ। J2000.0 epoch (जनवरी 1, 2000) बाट, संचयी फरक 0.5 सेकेन्ड भन्दा अधिक को लागि छ।
नेविगेशन को लागि, प्रकाश प्रति माइक्रोसेकेन्ड लगभग 300 मीटर यात्रा गर्छ। एक 56-माइक्रोसेकेन्ड समय त्रुटि प्रति दिन लगभग 16 मीटर स्थिति अनिश्चितता को साथ संबंधित छ। Artemis missions द्वारा आवश्यक सटीक landings को लागि — चाँदको दक्षिण पोल को पास विशेष साइटहरु को लक्ष्य गर्दै — यो drift स्तर सुधार बिना अस्वीकार्य छ।
यो ही कारण छ Coordinated Lunar Time (LTC) विकसित गरिरहेको छ: एक समय मानक प्रदान गर्न जो सापेक्षिक फरक को हिसाब गर्छ र सबै चन्द्र प्रणाली synchronized राख्छ।