Ikiwa ungeweka saa mbili za atomiki zinazolingana kabisa — moja kwenye uso wa Ardhi na moja kwenye Mwezi — na kuangalia baada ya saa moja ya Ardhi haswa, saa ya Mwezi itakuwa mbele kwa microseconds takriban 56.02. Hii si hitilafu katika saa. Hii ni mali ya msingi ya ulimwengu, iliyokadiria na Albert Einstein's jumla ya sehemu ya nadharia kwa karne kadhaa iliyopita.
Upanuzi wa Saa wa Mvuto Ulielezwa
Uhusiano wa jumla wa Einstein, ulichapishwa mwaka 1915, hauelewi mvuto kama nguvu lakini kama vuta ya spacetime. Kitu kikubwa kama Ardhi na Mwezi vinanguja spacetime kuzunguka zao, na vuta hii huhusu jinsi saa inaendelea.
Kaida ya msingi ni rahisi: mvuto wa nguvu, saa ya suda inaendelea polepole. Athari hii inaitwa upanuzi wa saa wa mvuto. Mvuto wa uso wa Ardhi ni takriban 9.8 m/s², wakati Mwezi ni tu takriban 1.62 m/s² — takriban sita kwa nguvu. Kwa sababu mvuto wa Mwezi ni dhaifu, spacetime huko ni kidogo vipande vipande, na saa zinaendelea haraka zaidi.
Namba ya Microseconds 56
Kiwango sahihi ambacho saa kwenye Mwezi inaendelea haraka zaidi inategemea tofauti ya mvuto kati ya uso wa Ardhi na uso wa Mwezi, pamoja na marekebisho machache kwa orbital velocity na kuzunguka kwa Ardhi.
Blueshift ya mvuto — saa inaendelea haraka zaidi katika mvuto dhaifu — inachangia takriban +58.7 microseconds kwa kila siku. Walakini, orbital velocity ya Mwezi (takriban 1.022 km/s) husababisha upanuzi wa saa mdogo kinyume (uhusiano wa jumla wa kiufundi kutoka relativity), na kupunguza mapato ya jumla kwa microseconds takriban 2.7 kwa kila siku. Matokeo ya pamoja ni takriban +56.02 microseconds kwa kila siku.
Namba hii imethibitishwa na uchambuzi kadhaa wa kuzaliwa kwa JPL ya NASA na National Institute of Standards and Technology.
Hii si Nadharia — Inapimwa
Upanuzi wa saa wa mvuto ni moja ya tabirifu za fiziika zinazojaribishwa kwa usahihi zaidi. Satellite za GPS, ambazo zizunguka takriban umbali 20,200 wa kilomita ambapo mvuto ni dhaifu, zinapata takriban microseconds 45 kwa kila siku jamaa na uso wa Ardhi. Bila kurekebisha kwa hii, nafasi za GPS itakuendelea kwa takriban kilomita 10 kwa siku.
Uhusiano huo huo unatumika kwa Mwezi. Ingawa hatuja bado kuweka saa za atomiki kwenye uso wa Mwezi, athari inahesabiwa kutoka kwa equations iliyojaribwa vizuri. Upanuzi wa saa wa mvuto formula inatabiri mahesabu yaliyo kwenye sehemu moja ya trilioni.
Kwa nini Microseconds 56 ni Muhimu
Kwa shughuli za kila siku za mwanadamu, microseconds 56 haionekani. Lakini kwa mifumo sahihi, inahfadhi haraka:
Baada ya mwezi mmoja, saa ya Mwezi ni mbele na takriban 1.7 milliseconds. Baada ya mwaka mmoja, offset inaongezeka hadi takriban 20 milliseconds. Tangu J2000.0 epoch, upanuzi wa jumla umezidi sekunde 0.5.
Kwa kupanda, mwanga husafiri takriban mita 300 kwa microsecond. Hitilafu ya wakati ya 56-microseconds inafaa na takriban mita 16 ya kutokuwa na uhakika wa msongamano kwa kila siku. Kwa kukamatia kwa usahihi kinachohitajika na missions ya Artemis — lengo sehemu maalum karibu na ncha ya kusini ya Mwezi — kiwango hiki cha upanuzi bila marekebisho hakiwezi kukubali.
Hii ni kwa nini Coordinated Lunar Time (LTC) inaendelea kutengeneza: kutoa kiwango cha saa kinachohesabu kwa tofauti ya jamaa na kuweka mifumo yote ya Mwezi iliyosama.