1樓:鐸素枝鬱環
以全球定位系統。
gps)衛星為例——
gps衛星攜帶著原子鐘。
它者碰們計時極為準確,誤差不超過十萬億分之一,即每天的誤差不超過10納秒(1納秒等於10億分之一秒),並不停地發射無線電訊號報告時間和軌道位置……
gps衛星以每小時14000千公尺的芹拍速度繞地球飛行。根據狹義相對論。
當物體運動時,時間會變慢,運動速度越快,時間就越慢。因此在地球上看gps衛星,它們攜帶的時鐘要走得比較慢,用狹義相對論的公式可以計算出,每天慢大約7微秒。
gps衛星位於距離地面大約2萬千公尺的太空中。根據廣義相對論。
物質質量的存在會造成時空的彎曲,質量越大,距離越近,就彎曲得越厲首首談害,時間則會越慢。受地球質量。
的影響,在地球表面的時空要比gps衛星所在的時空更加彎曲,這樣,從地球上看,gps衛星上的時鐘就要走得比較快,用廣義相對論的公式可以計算出,每天快大約45微秒。
在同時考慮了狹義相對論和廣義相對論後,gps衛星時鐘每天還要快上大約38微秒,這似乎微不足道,但是如果我們考慮到gps系統必須達到的時間精度是納秒級的,這個誤差就非常可觀了(38微秒等於38000納秒)。如果不校正的話,gps系統每天將會累積大約10千公尺的定位誤差,是沒有用的。為此,在gps衛星發射前,要先把其時鐘的走動頻率調慢100億分之,把兆赫調為兆赫……參閱。
2樓:仉興有佟卯
衛星的時早培備間不準。因為相對論中,時間不是絕對的,速度不同導致陸毀時間不同。對於衛星對於地面物體來說是運動的,所以如果不考慮相對論校準的話,衛星上的時間和地面上的時間將不一樣,表現就是衛星上時鐘不中乎準。
這對於一些精確控制和測量是很致命的。
gps衛星與相對論?
3樓:大沈他次蘋
正如標題所說,相信大家絕對想不到,我們每天都會接觸到gps全球定位系統竟然會跟相對論扯上關係。
我們先不討論,gps與相對論是否真的有關係,但有一點的事實就是,gps衛星上原子鐘入軌執行前調慢了每天微秒。
大帆畝家可能瞭解過相對論對於時間的一些理論,根據狹義相對論,高速運動的物體,時間會膨脹,也就是變慢。根據廣義相對論,引力造成時空的彎曲,引力越大,時間越慢,相反,引力越小,則時間越快。
我們很容易的發現,gps系統完美的同時符合狹義相對論和廣義相對論,那相對論對於gps的設計有什麼影響嗎?或者說gps的設計有依據相對論的理論嗎?畢竟,如果相對論是正確的話,那麼肯定會對gps上的時鐘產生影響。
要上述問題,首先我們先明確一點,如果沒有相對論這一理論的存在,gps系統能夠實現嗎?答案是肯定的,gps系統同樣會被研究出來。
我們的工程師們,可是非常厲害的一批人,難道沒有相對論他們就研究不出gps系統?這是不可能的。就跟原子彈一樣,沒有相對論就造不出原子彈?
這是錯誤的,即便沒有相對論,原子彈同樣也能製造出來,相對論僅僅只是解釋其威力的一種理論而已。
同樣,gps衛星在發射之前將時鐘調慢,更不可能是根據相對論計算出來的,聰明的工程師們,一定會發現gps上的時鐘與地面時鐘存在的誤差,他們會對乙個固定的且隨時間積累的系統誤差放任不管,束手無策嗎?不會的,儘管他們可能不知道這個誤差背後芹灶的物理原因,但通常他們會引進若干可調引數,通過統計的曲線擬合法找到這個誤差的精確值,並通過各種技術手段把這個誤差消除掉。
那麼,gps系統究竟跟相對論有沒有關係呢?時鐘調慢是不是相對論效應產生的呢?曾經有一段時間,科學界就對相對論與全球定位系統gps的關係進行了熱烈的討論,但即便到了如今該問題也尚沒有乙個嫌轎扮準確的答案。
不過,這次熱烈的討論中,科學界也是達成一些相應的共識,即,即便相對論確實會對gps衛星產生一定的效應,但這個效應同樣也是微乎其微的。因為gps衛星速度(<4千公尺/秒)相對於光速來說是極慢的,38微秒/天的累積位置誤差不大於15釐公尺/天,且gps衛星每天都會修正其位置資訊和時鐘時間, 僅在兩次時鐘校準之間,衛星時間資訊要依賴衛星自己的原子鐘。
怎麼樣,沒有想到經常用到的gps竟然會跟相對論這麼高大上的東西插上關係吧?所以說,身邊無處不科學!
推薦: 浮生無事的部落格。
相對論和衛星定位系統有什麼聯絡嗎?
4樓:c春夏學姐
大家聽所謂專家的話,以為離開相對論,gps就無法準確定位,以為相對論再次被驗證了,但,這是個彌天大謊,事實正好相反,不但gps無需相對論修正時鐘快慢,而且,gps天天都在證偽相對論。
首先,我們來談談為什麼gps無須擔心時鐘快慢。我們假設衛星時鐘都比地球時鐘快100秒,那麼這樣手機定位時會不會因此定位誤差到火星呢?科學家高大上的理論也許你看不懂,但這一點關係也沒有,因為我們知道衛星給我們手機定位時,根本不需要我們手機時間準確,也就是說當地面多個基站給衛星定位時,衛星也同樣不需要時間準確,就可以知道自己的準確位置,它只要求地面基站之間時間同步即可。
同樣的道理,衛星獲得自己的位置後,只要衛星之間時間同步,不管與地面時鐘差距多大,都不影響手機定位。
其實這就是乙個簡單的數學問題,當手機接收到多個衛星時間後,可以通過多個方程求出自己的位置,即便你不懂,只要知道你的破手機中根本沒有原子鐘,定位不需要地面時間就足夠了。既然gps不需要相對論修正,那麼修正後為什麼不影響定位精度?原因很簡單,衛星定位需要的是衛星之間時間同步,因此不管怎麼調,只要同步,就不影響定位精度。
即便相對論修正可有可無,怎麼說gps證偽相對論?這就要從gps定位採用的座標系來看了,由於地球存在自轉,因此東西方向光速不同,gps採用的座標系是以地心為中心的,不轉動的座標系為理論前提,在這個座標系下,光速各向同性,即只有在這個系下,光速才是c。
同樣的道理,如果太陽直徑很大,邊緣到地球,太陽邊緣線速度等於地球公轉速度,那麼在這樣的太陽上的gps座標系就不是要以不轉動的太陽心為座標嗎?那麼太陽表面上的太陽人,不是會發現東西方向光速不同,相差60千公尺每秒嗎?那麼麥莫實驗就不會是零結果了嗎?
大家該明白為什麼說gps證偽相對論了吧!
5樓:網友
相對論為gps提供了所需的修正全球定位系統gps衛星的定時訊號提供緯度、經度和高度的資訊,精確的距離測量需要精確的時鐘。
6樓:柚子蜜小課堂
衛星定位系統是以相對論為基礎的。
7樓:逛逛街輔導費
有很重要的聯絡,相互依存的。
8樓:靜靜小杰子
因為有了相對論,衛星定位才有意義。
9樓:網友
我認為相對論在這方面並沒有很大的應用,這是很超前的理論。
10樓:網友
它為gps提供了所需的修正全球定位系統gps衛星的定時訊號提供緯度、經度和高度的資訊。
11樓:油膩少年
相對論是比較超前的理論,目前應用不是很大。
12樓:更優惠均均獲
任何事物都是相對的,沒有絕對的。
13樓:精靈小課堂
它們兩者應該是有很多的聯絡的吧。
14樓:彩紅是粉的
修正全球定位系統gps衛星的定時訊號提供緯度。
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