Για να υπολογίσει τη θέση του, ένας δέκτης GPS χρειάζεται εξαιρετικά ακριβή πληροφορία χρόνου. Τα σήματα ταξιδεύουν από δορυφόρους που μεταφέρουν ατομικά ρολόγια. Αυτά τα ρολόγια, όμως, επηρεάζονται από τη μεγάλη ταχύτητα και από το διαφορετικό βαρυτικό περιβάλλον της τροχιάς τους.
Οι επιδράσεις περιγράφονται από τη θεωρία της σχετικότητας. Η ταχύτητα τείνει να κάνει τα δορυφορικά ρολόγια να καθυστερούν σε σχέση με επίγεια ρολόγια, ενώ η μικρότερη βαρυτική επίδραση στο ύψος της τροχιάς τα κάνει να προχωρούν γρηγορότερα. Για το GPS, η δεύτερη επίδραση υπερισχύει.
Μερικά μικροδευτερόλεπτα έχουν μεγάλη σημασία
Οι χαρακτηριστικές εκτιμήσεις είναι περίπου 7 μικροδευτερόλεπτα καθυστέρησης την ημέρα λόγω της κίνησης και περίπου 45 μικροδευτερόλεπτα επιτάχυνσης λόγω του βαρυτικού περιβάλλοντος. Η καθαρή διαφορά είναι περίπου 38 μικροδευτερόλεπτα την ημέρα σε σχέση με ρολόγια στην επιφάνεια της Γης, πριν από τη σχετική αντιστάθμιση.
Ενα μικροδευτερόλεπτο είναι ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου. Σε αυτό το διάστημα, ένα ηλεκτρομαγνητικό σήμα διανύει περίπου 300 μέτρα στο κενό. Ο υπολογισμός δείχνει γιατί μια μικρή χρονική απόκλιση μπορεί να δημιουργήσει μεγάλο σφάλμα στη μέτρηση απόστασης. Δεν είναι από μόνος του πρόβλεψη του τελικού σφάλματος θέσης ενός συγκεκριμένου δέκτη.
Οι διορθώσεις αποτελούν μέρος του σχεδιασμού και της λειτουργίας του συστήματος. Δεν χρειάζεται να τις υπολογίζει ο χρήστης του κινητού. Τα επίγεια συστήματα παρακολουθούν επίσης τα ρολόγια και τις τροχιές, ώστε οι σχετικές πληροφορίες να φτάνουν στους δέκτες.
Η θέση υπολογίζεται από πολλές αποστάσεις
Ο δέκτης συγκρίνει σήματα από πολλούς δορυφόρους και υπολογίζει τη θέση μαζί με τη δική του χρονική απόκλιση. Η γεωμετρία των δορυφόρων, η ατμόσφαιρα και οι ανακλάσεις του σήματος σε κτίρια μπορούν επίσης να επηρεάζουν την ακρίβεια.
Η σχετικότητα είναι επομένως ένα απαραίτητο μέρος ενός μεγαλύτερου προβλήματος μετρήσεων. Η σωστή διόρθωσή της δεν αφαιρεί κάθε άλλη πηγή σφάλματος, αλλά επιτρέπει στο σύστημα να λειτουργεί στην ακρίβεια για την οποία σχεδιάστηκε.
Μια θεωρία που συνδέεται συχνά με μαύρες τρύπες και ακραίες συνθήκες συμμετέχει έτσι και στον υπολογισμό μιας καθημερινής διαδρομής στον δρόμο.
Της Ολοίβιας
The post Το GPS χρειάζεται τη σχετικότητα appeared first on SciNews.eu.
