A GPS és az idő lassulása: relativitás a zsebünkben

Miért kell a GPS-műholdak óráit korrigálni? Megnézzük, hogyan befolyásolja az idő múlását a sebesség és a gravitáció.

A GPS-rendszer műholdjain lévő atomórák pontos időt mérnek, és ezekből számolják ki a helyzetünket. A műholdak gyorsan keringenek a Föld körül, és gyengébb gravitációnak vannak kitéve, mint a felszínen. Mindkét tény befolyásolja, mennyire telik az idő hozzájuk képest. A pontos időmérés nélkül a navigáció a gyakorlatban nem működhetne.

Az Einstein-féle relativitáselmélet szerint a gyorsan mozgó óra lassabban jár az állóhoz képest. Ugyanakkor a gyengébb gravitációs térben az idő gyorsabban múlik. A GPS-műholdaknál a két hatás eltérő irányba hat, de a gravitációs hatás a nagyobb, így az órák a felszínen állóhoz képest gyorsabban járnak. Ez a különbség pontosan kiszámítható.

Ha a műholdak óráit nem korrigálnánk, a helymeghatározás napok alatt jelentős hibát okozna. A mérnökök ezért a műholdak óráit előre beállítják, így az eltérés már nem okoz gondot. A jelenség jó példa arra, hogy a relativitáselmélet nem csak elméleti, hanem mindennapi jelentőségű. A térképes alkalmazások pontossága is ezen a korrekción múlik.