چرا نبود نسبیت اینشتین باعث اختلال در مسیریاب گوشی میشود؟
هر بار که نقطهی آبی روی نقشهی گوشی را مشاهده میکنیم، در واقع ترکیبی از فناوریهای مختلف را تجربه میکنیم. اما یکی از مهمترین اصول این فناوری، نظریهی نسبیت اینشتین است که شاید کمتر به آن توجه شده باشد.
کد خبر: ۹۴۱۲۴۶
تاریخ انتشار: ۲۷ : ۲۳ – ۰۵ مهر ۱۴۰۵
خواندنی ها >> خواندنی ها
چرا بدون نظریه نسبیت اینشتین، مسیریاب گوشی از کار میافتد؟ هر بار که نقطهی آبی روی نقشهی گوشی را مشاهده میکنیم، در واقع نتیجهی ترکیب فناوریهای مختلفی را میبینیم؛ اما یکی از مهمترین ارکان آن، چیزی است که شاید انتظارش را نداشته باشید: نظریهی نسبیت اینشتین.
به گزارش انتخاب: ماهوارههای جیپیاس بهطور روزانه ۳۸ میکروثانیه از زمان زمین جلو میافتند و در غیاب نظریه نسبیت اینشتین، مسیریابی گوشی با خطای جدی مواجه میشود.
برای تعیین موقعیت، GPS تنها به مختصات ماهوارهها نیاز ندارد؛ زمان رسیدن سیگنال ماهواره به گوشی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. هر ماهوارهی GPS به چند ساعت اتمی مجهز است و بهطور مداوم زمان و موقعیت خود را ارسال میکند. گوشی با مقایسهی زمان ارسال و دریافت سیگنال از چند ماهواره، فاصلهی خود تا آنها را محاسبه و موقعیتش را تعیین میکند. برای دستیابی به موقعیت دقیق، دریافت سیگنال حداقل چهار ماهواره الزامی است.
اما یک مشکل عجیب وجود دارد: ساعتهای روی زمین و ماهوارهها با سرعت یکسان عمل نمیکنند. بر اساس نظریه نسبیت خاص، حرکت سریع ماهواره موجب میشود ساعت آن روزانه حدود ۷ میکروثانیه نسبت به ساعت زمینی عقب بیفتد. از سوی دیگر، طبق نظریه نسبیت عام، گرانش ضعیفتر در ارتفاع مدار GPS باعث میشود ساعت ماهواره حدود ۴۵ میکروثانیه در روز جلو بیفتد. در نهایت، ترکیب این دو اثر منجر به جلو افتادن ساعت ماهوارهها به میزان حدود ۳۸ میکروثانیه در روز میشود.
۳۸ میکروثانیه ممکن است عدد بسیار کوچکی بهنظر برسد؛ اما سیگنال GPS با سرعت نور حرکت میکند. بنابراین کوچکترین خطا در زمان میتواند به خطا در محاسبهی فاصله منجر شود. بر اساس اعلام NIST، اگر ساعت GPS تنها ۱۰۰ نانوثانیه خطا داشته باشد، خطای موقعیت میتواند به حدود ۳۰ متر برسد.
مهندسان GPS از همان ابتدا این اثرات نسبیتی را در طراحی و محاسبات سیستم در نظر گرفتهاند. ساعتهای ماهوارهها نیز بهطور مرتب با ساعتهای اتمی دقیقتر روی زمین هماهنگ میشوند تا زمان مرجع سیستم حفظ شود. به این ترتیب، نسبیت برای GPS تنها یک مفهوم نظری نیست؛ بلکه بخشی از محاسبات واقعی این سامانه است.
گوشیهای امروزی تنها به GPS متکی نیستند و میتوانند از سامانههای ماهوارهای دیگری مانند گالیلئو، گلوناس و بیدو نیز بهرهبرداری کنند؛ اما تمامی این سامانههای موقعیتیابی ماهوارهای با چالش زمانسنجی دقیق مواجه هستند و اثرات نسبیتی باید در آنها نیز لحاظ شود.
منبع: زومیت
برچسب ها :انتخاب ، فناوری ماهوارهای ، مسیریابی GPS ، نظریه نسبیت
- نظرات ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
- نظراتی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
- نظراتی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نخواهد شد.
ارسال نظر شما
مجموع نظرات : 0 در انتظار بررسی : 0 انتشار یافته : ۰