Nëse do të vendosnit dy orologje atomike identike — njërin në Tokë dhe njërin në Hënë — dhe i kontrolluanit pas një dite të saktë tokësore, orologja hënore do të ishte përpara me përafërsisht 56.02 mikrosekonda. Ky nuk është një defekt në orologjet. Ky është një veti themelore e universit, e parashikuar nga teoria e relativitetit të përgjithshëm të Ajnshtajnit para më shumë se një shekulli.
Përdredhja gravitacionale e kohës shpjeguar
Relativiteti i përgjithshëm i Ajnshtajnit, i botuar në 1915, përshkruan gravitetin jo si forcë, por si një lakime të hapësirë-kohës. Objektet masive si Toka dhe Hëna lakojnë pëlhurën e hapësirë-kohës rreth tyre, dhe kjo lakime ndikon se si kalon koha.
Parimi kryesor është i thjeshtë: sa më e fortë fushë gravitacionale, aq më ngadalë kalon koha. Ky efekt quhet përdredhja gravitacionale e kohës. Graviteti në sipërfaqen e Tokës është përafërsisht 9.8 m/s², ndërsa në Hënë është vetëm përafërsisht 1.62 m/s² — përafërsisht një e gjashta aq e fortë. Meqenëse tërheqja gravitacionale në Hënë është më e dobët, hapësirë-koha është më pak e lakmuar atje, dhe orologjet ecin më shpejt.
Numri 56 mikrosekonda
Norma e saktë në të cilën orologjet hënore ecin më shpejt varet nga diferenca në potenciale gravitacionale midis sipërfaqes së Tokës dhe Hënës, plus korrektime më të vogla për shpejtësinë orbitale dhe rrotullimin e Tokës.
Sinjalit gravitacional — orologjet ecin më shpejt në gravitet më të dobët — kontribuo rreth +58.7 mikrosekonda në ditë. Megjithatë, shpejtësia orbitale e Hënës (përafërsisht 1.022 km/s) shkakton një përdredhje kohe të vogël në drejtim të kundërt (efekti vartës nga shpejtësia nga relativiteti special), duke zvogëluar fitimin neto me përafërsisht 2.7 mikrosekonda në ditë. Rezultati i kombinuar është përafërsisht +56.02 mikrosekonda në ditë.
Ky numër është konfirmuar nga analiza të shumta të pavarura, përfshirë punën e Laboratorit të Propulsionit Reaktiv të NASA dhe Institutit Kombëtar të Standarteve dhe Teknologjisë.
Ky nuk është teorik — ky është i matur
Përdredhja gravitacionale e kohës është një nga parashikimet më saktë të testuar në të gjithën fizikën. Satelitët GPS, të cilët rrethojnë në përafërsisht 20,200 km lartësi ku graviteti është më i dobët, fitojnë përafërsisht 45 mikrosekonda në ditë krahasuar me orologjet në tokë. Pa korektim për këtë, pozicionet GPS do të zhvendoseshin për përafërsisht 10 km në ditë.
E njëjta fizikë zbatohet në Hënë. Ndërsa ne ende nuk kemi vendosur orologje atomike në sipërfaqen e hënës, efekti llogaritet nga të njëjtat ekuacione të mirë të testuara. Formula e përdredhjes gravitacionale të kohës jep parashikime të konfirmuara më mirë se një pjesë në një trilion.
Pse 56 mikrosekonda e rëndësishme
Për aktivitetet e përditshme njerëzore, 56 mikrosekonda nuk është e dukshme. Por për sisteme precize, kjo grumbullohet shpejt:
Pas një muaji, orologja hënore është përpara për përafërsisht 1.7 milisekonda. Pas një viti, zhvendosja rritet në përafërsisht 20 milisekonda. Që nga epoka J2000.0 (1 janar 2000), zhvendosja kumulative ka tejkaluar 0.5 sekonda.
Për navigim, drita udhëton përafërsisht 300 metra në mikrosekondë. Një gabim kohe 56 mikrosekonda korrespondon me përafërsisht 16 metra të pasigurimit pozicioni në ditë. Për ulkeset precize të kërkuara nga misionet Artemis — drejtuar drejt vendeve specifike pranë polit të jugut të hënës — ky nivel zhvendosje është i papranueshëm pa korektim.
Kjo është pikërisht pse Koha hënore e koordinuar (LTC) po zhvillohet: për të siguruar një standard kohe që arrin parasysh ndryshimin relativist dhe e mban gjithçka hënore të sinkronizuar.