Περιεχόμενα Άρθρου
Χρησιμοποιώντας τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, οι φυσικοί ανακάλυψαν ότι τα ρολόγια στο φεγγάρι θα έτρεχαν 56 μικροδευτερόλεπτα πιο γρήγορα από τα ρολόγια στη Γη. Αυτό το εύρημα θα βοηθήσει τις μελλοντικές σεληνιακές αποστολές να πλοηγηθούν.
Τον Απρίλιο του 2024, ο Λευκός Οίκος ζήτησε από τους επιστήμονες να καθιερώσουν ένα πρότυπο σεληνιακής ώρας, προσβλέποντας σε αυξημένη διεθνή παρουσία στη Σελήνη και πιθανές ανθρώπινες βάσεις ως μέρος της πρωτοβουλίας Artemis της NASA. Το πραγματικό ερώτημα που αναρωτιέται δεν είναι «Τι ώρα είναι;» αλλά, μάλλον, «Πόσο γρήγορα περνάει ο χρόνος ;»
Στα πρώτα χρόνια του 20ου αιώνα, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν προσδιόρισε ότι δύο παρατηρητές δεν θα συμφωνήσουν για τη διάρκεια μιας ώρας εάν δεν κινούνται με την ίδια ταχύτητα προς την ίδια κατεύθυνση. Αυτή η διαφωνία ισχύει επίσης μεταξύ ενός ατόμου στην επιφάνεια της Γης και ενός άλλου σε τροχιά ή στη Σελήνη.
«Αν βρισκόμαστε στη Σελήνη, τα ρολόγια θα μετρούν διαφορετικά [από ό,τι στη Γη]», δήλωσε ο θεωρητικός φυσικός Bijunath Patla του Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) στο Boulder, Colo. Σημείωσε ότι η κίνηση της Σελήνης κάνει τα ρολόγια να τρέχουν πιο αργά από το πρότυπο της Γης, αλλά η χαμηλότερη βαρύτητά της αναστρέφει την κατάσταση. «Λοιπόν, αυτά είναι δύο αντίθετα πράγματα, και το καθαρό αποτέλεσμα αυτής της κατάστασης είναι μια μετατόπιση 56 μικροδευτερόλεπτων ανά ημέρα». (Αυτό είναι 0,000056 δευτερόλεπτα.)
Ο Patla και ο συνάδελφός του στο NIST Neil Ashby χρησιμοποίησαν τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν για να υπολογίσουν αυτόν τον αριθμό, μια βελτίωση σε σχέση με προηγούμενες αναλύσεις. Δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο Astronomical Journal.
Μια ελάχιστη απόκκλιση, αλλά τόσο σημαντική
Αν και μια διαφορά 56 μικροδευτερόλεπτων είναι μικρή για τα ανθρώπινα πρότυπα, είναι σημαντική όταν πρόκειται για την καθοδήγηση πολλαπλών αποστολών με ακριβή ακρίβεια ή για την επικοινωνία μεταξύ Γης και Σελήνης.
«Το θεμελιώδες πράγμα είναι η ασφάλεια της πλοήγησης στο πλαίσιο ενός σεληνιακού οικοσυστήματος όταν έχετε πολύ περισσότερη δραστηριότητα στη Σελήνη από ό,τι έχετε τώρα», δήλωσε η Cheryl Gramling, μηχανικός συστημάτων στο Goddard Space Flight Center της NASA. «Όσον αφορά την πλοήγηση, μια μετατόπιση 56 μικροδευτερόλεπτων σε μια ημέρα μεταξύ ενός ρολογιού στη Σελήνη και [ένα ρολογιού] στη Γη είναι μια μεγάλη διαφορά, επομένως πρέπει να το προσαρμόσετε».
Η σύγχρονη πλοήγηση ακριβείας βασίζεται στον συγχρονισμό των ρολογιών, ο οποίος περιλαμβάνει συντονισμό χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα, τα οποία ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός. Ο Γκράμλινγκ σημείωσε ότι το φως ταξιδεύει 30 εκατοστά (11,8 ίντσες) σε 1 νανοδευτερόλεπτο (0,001 μικροδευτερόλεπτο) -ένα απίστευτα μικρό χρονικό διάστημα για τα ανθρώπινα πρότυπα- επομένως η αποτυχία να ληφθεί υπόψη η διαφορά των 56 μικροδευτερόλεπτων θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει σε σφάλματα πλοήγησης τόσο μεγάλα όσο 17 χιλιόμετρα ανά ημέρα. Ακόμη και ένα μικρό μέρος αυτού είναι απαράδεκτο όταν πρόκειται για αποστολές Artemis , οι οποίες θα απαιτούν να γνωρίζετε τη θέση κάθε ρόβερ, προσεδάφισης ή αστροναύτη σε απόσταση 10 μέτρων ανά πάσα στιγμή.
Ένα βασικό αποτέλεσμα της θεωρίας της σχετικότητας είναι ότι δεν υπάρχει τέτοιο πράγμα όπως ο απόλυτος χρόνος. Ένα ρολόι στην επιφάνεια της Γης θα χτυπά πιο αργά από ένα σε τροχιά λόγω των βαρυτικών επιπτώσεων, γι’ αυτό οι δορυφόροι GPS πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τη σχετικότητα. (Η συντονισμένη παγκόσμια ώρα και άλλα πρότυπα στη Γη χρησιμοποιούν δίκτυα ρολογιών που διορθώνουν τις μικροσκοπικές βαρυτικές διαφορές σε διάφορα υψόμετρα , επίσης.)
Πως προσδιορίζεται η διαφορά
Ο προσδιορισμός της διαφοράς στη χρονομέτρηση μεταξύ Γης και Σελήνης προσθέτει επιπλέον επιπλοκές. Η Σελήνη κινείται σε σχέση με οποιοδήποτε σημείο στην επιφάνεια της Γης λόγω της περιστροφής μας και της τροχιάς της γύρω μας, πράγμα που σημαίνει ότι οποιοδήποτε σεληνιακό ρολόι θα φαίνεται σε εμάς να τρέχει πιο αργά. Επιπλέον, οποιοδήποτε ρολόι στη Σελήνη επηρεάζεται από τη βαρύτητα της Σελήνης και της Γης. (Οι τεχνητοί δορυφόροι δεν είναι αρκετά μεγάλοι ή ογκώδεις για να επηρεάσουν τα δικά τους βαρυτικά αποτελέσματα.)
Ο σωστός χειρισμός αυτών των επιπτώσεων της σχετικότητας απαιτεί την επιλογή ενός κατάλληλου πλαισίου αναφοράς. Ο Ashby και ο Patla αντιμετώπισαν το πρόβλημα αναγνωρίζοντας ότι το σύστημα Γης-Σελήνης βρίσκεται σε ελεύθερη πτώση -κινείται μόνο υπό την επίδραση της βαρύτητας του Ήλιου- με το καθένα να περιστρέφεται γύρω από το αμοιβαίο κέντρο μάζας του. Αυτό τους επέτρεψε να διατυπώσουν τις συνεισφορές από κάθε επιπλοκή: την περιστροφή κάθε σώματος, παλιρροϊκές δυνάμεις, αποκλίσεις στο σχήμα από τέλειες σφαίρες, και ούτω καθεξής.
- Οι Ashby και Patla πραγματοποίησαν επίσης τον υπολογισμό για βαρυτικά σταθερές θέσεις σε τροχιά μεταξύ Γης και Σελήνης, γνωστά ως σημεία Lagrange, τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για δορυφόρους αναμετάδοσης επικοινωνιών.
Εν τω μεταξύ, ο θεωρητικός φυσικός Sergei Kopeikin του Πανεπιστημίου του Μιζούρι και ο αστρονόμος George Kaplan του Ναυτικού Παρατηρητηρίου των ΗΠΑ υπολόγισαν ανεξάρτητα μια χρονική μετατόπιση 56 μικροδευτερόλεπτων μεταξύ της Γης και της Σελήνης . Υπολόγισαν επίσης μικρότερες, περιοδικές διακυμάνσεις στους ρυθμούς ρολογιού λόγω μικροσκοπικών διακυμάνσεων της παλιρροιακής δύναμης από τον Ήλιο και τον Δία, φαινόμενα σε επίπεδο νανοδευτερόλεπτου που, ωστόσο, πρέπει να ληφθούν υπόψη για να επιτευχθεί ακρίβεια πλοήγησης σε κλίμακα 10 μέτρων ή καλύτερη.
«Η κοινότητα [της σχετικότητας] μας έχει κάνει μια μεγάλη υπηρεσία δημοσιεύοντας όλο αυτό το έργο», είπε ο Gramling. «Τώρα έχουμε κάτι να φέρουμε σε ολόκληρη τη διεθνή κοινότητα των ειδικών του χρονισμού και να πούμε: Αυτό είναι το μοντέλο που μπορούμε να τυποποιήσουμε για τη Σελήνη;»
Θα περάσουν πολλά χρόνια ή δεκαετίες προτού η Σελήνη γεμίσει με αρκετούς ανθρώπους και ρομπότ για να χρειαστεί αυτό το επίπεδο χρονομέτρησης. Ωστόσο, οι επιστήμονες και οι μηχανικοί αναγνωρίζουν πόσο σημαντικό είναι να υπάρχει ένας σεληνιακός τυπικός χρόνος πολύ πριν είναι απαραίτητος. Τώρα έχουν κάνει αυτό το δύσκολο πρώτο βήμα για να μάθουν τι ώρα είναι στη Σελήνη.
Με πληροφορίες από LiveScience, Matthew R. Francis και Eos.org
VIA: Πηγή Άρθρου
Greek Live Channels Όλα τα Ελληνικά κανάλια:
Βρίσκεστε μακριά από το σπίτι ή δεν έχετε πρόσβαση σε τηλεόραση;
Το IPTV σας επιτρέπει να παρακολουθείτε όλα τα Ελληνικά κανάλια και άλλο περιεχόμενο από οποιαδήποτε συσκευή συνδεδεμένη στο διαδίκτυο.
Αν θες πρόσβαση σε όλα τα Ελληνικά κανάλια
Πατήστε Εδώ
Ακολουθήστε το TechFreak.GR στο Google News για να μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις τεχνολογίας.
