Разница во времени на Земле и в космосе
В 20 в. было доказано, почему отличается время в космосе и на Земле. Разница создается благодаря действию гравитационного поля.
До научных открытий, совершенных ученым Альбертом Эйнштейном, время считалось неизменной величиной. Люди думали, что оно всегда и везде протекает одинаково.
Все изменила Общая теория относительности — согласно данному научному труду, пространство и время связаны друг с другом, а минуты и секунды отсчитываются неодинаково для тел движущихся и находящихся в состоянии покоя.
Важность теории Эйнштейна
Вначале Эйнштейн назвал свою работу «К электродинамике движущихся тел». Теорией относительности она стала позже — когда научный мир, ознакомившийся с ней, сделал выводы, касающиеся «относительного» положения тел в пространстве.
Так, человек, находящийся на борту судна, к примеру на его палубе, бросающий камень по направлению к носовой части, не заметит разницы для себя, если корабль плывет или остается неподвижным. Объясняется феномен тем, что по отношению к кораблю местоположение человека всегда остается неизменным.
Основные выводы
Существует 2 основополагающих принципа, вытекающих из Общей теории относительности:
- Гравитационные поля создают пространственно-временное искривление.
- Для каждого объекта, находящегося в движении, время идет медленнее, чем для того, который остается в покое.
Благодаря релятивистскому замедлению времени для движущихся с ненулевой скоростью объектов любые физические процессы в нем происходят не так быстро, как в статическом положении.
Практический пример
Существует доказательство того, что для человека, летящего самолетом, время течет медленнее, чем для людей, которые находятся на Земле в состоянии покоя. Но этой разницы никто не почувствует, ведь она составит не более миллиардной доли секунды.
Ситуация меняется, когда скорость движущегося объекта многократно увеличивается.
Так, ракета, летящая со скоростью света, способна за 1 год преодолеть расстояние, составляющее 100 и более лет по земным меркам. Для самого космонавта, находящегося внутри такой ракеты, минутные стрелки двигались бы так же, как и всегда, — замедление заметили бы только земляне, каким-либо образом увидевшие часы, установленные в кабине корабля.
С другой стороны, космонавт, в этот момент посмотревший из иллюминатора на Землю и увидевший на ее поверхности часы, обратил бы внимание на их замедленный ход.
Несмотря на это, в действительности замедление возникает только у космонавта. Это связано с большой скоростью летящей ракеты и тем, что точки отсчета для корабля и планеты остаются неравноправными, ведь Земля постепенно передвигается по прямой траектории, а летательный аппарат перемещается с ускорением.
Искривление пространства и времени как причина относительности
Любой физический предмет, обладающий ненулевым весом, изменяет вокруг себя пространственно-временные показатели.
Рядом с таким небольшим объектом, как яблоко, искривление минимально, а явные изменения происходят только в пространстве, окружающем массивные тела.
Земля своей массой создает гравитационное поле такой силы, что для объектов, находящихся на земной орбите, время проходит медленнее, чем на поверхности планеты.
Наличие временного несоответствия было выявлено при отправке сообщений со спутников на Землю.
Ощутимое пространственно-временное искривление возникает вблизи любых массивных тел — планет, звезд. Это было доказано опытным путем.
Свет квазара, расположенного неподалеку от мощной черной дыры, искривляется, время в той области также замедляется.
Это видно по тем пятнам, которые проявляются для земного наблюдателя через неравные временные периоды.
Уничтожение стереотипов
Из всего вышесказанного можно сделать вывод: время в космосе протекает по-разному.
Рядом с крупными объектами оно идет медленнее, а вдали от них, в пространстве без звезд и черных дыр, — быстрее.
Все это в корне рушит стереотип, согласно которому время представляется константой, некой постоянной величиной.
Интересные факты
Согласно теории относительности, любой предмет, на который действует гравитация, падает прямолинейно и равномерно.
Мяч, по которому ударили, движется не по дугообразной, а по прямой траектории. Он летит вверх и падает обратно на Землю из-за пространственно-временного искривления, поскольку траектории подброшенного предмета и планеты в установленный момент сходятся в 1 точке.
Атомные часы на Земле и в космосе
Чтобы доказать, что время на орбите проходит медленнее, чем на земной поверхности — достаточно выдать космонавту, готовящемуся к полету в космос, атомные часы и в точности такие же оставить на Земле.
Если сверить время на часах космонавта, вернувшегося с МКС с местным временем, окажется, что они отстают. Это означает, что космическое время на станции проходило медленнее.
Источник
Существует ли разница во времени на Земле и в космосе
Москва, 17.06.2021, 02:37:26, редакция ПРОНЕДРА.РУ, автор Инна Мордасова.
Долгое время предположение того, что в разных местах время может двигаться быстрее или медленнее, не принималось людьми за серьезность. Все вокруг считали, что время – константа, и доказывать обратное не было смысла. Но 1905 год перевернул все. Альберт Эйнштейн построил новую Специальную теорию относительности. А в 1915 представил Общую теорию относительности, совершив настоящую революцию в современной на тот период физике.
В космосе время идет медленнее или быстрее и почему
На протяжении тысячелетий даже предположение о том, что в различных местах время может идти по-разному, не рассматривалось всерьез. Люди были уверены, что ход времени — это константа. Все изменилось в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн представил миру Специальную теорию относительности, а позже – в 1915 году – Общую теорию относительности, перевернув мировую физику с ног на голову.
Не углубляясь в сложные вычисления и формулы, мы вспомним основные постулаты теорий Эйнштейна, касающихся свойств пространства-времени (а пространство и время, по Теории относительности неотделимы друг от друга). В данном случае нас интересуют два вывода теории: пространство-время искривляется под воздействием гравитационных полей, а у любого движущегося объекта можно наблюдать эффект, называемый релятивистским замедлением времени. Получается, в движущемся с ненулевой скоростью теле все физические процессы будут идти медленнее, чем, если бы это тело покоилось. То есть если вы, например, летите в самолете, а ваш друг остался дома, то ваше время станет идти медленнее. Конечно, на практике ни вы, ни ваш друг разницы не почувствуете: ведь она составит миллиардные доли секунды.
Но если разогнаться до скорости значительно большей, чем скорость самолета, то разница во времени для вас и вашего друга будет намного большей. Один год на космической ракете, летящей с околосветовой скоростью, может быть равен нескольким сотням земных лет.
Но что, если речь идет о более массивных объектах, например, о нашей Земле? Действительно, ее массы достаточно, чтобы искривлять вокруг себя пространство-время так сильно, что мы можем увидеть данную разницу, используя современные приборы. Чем ближе к массивному телу — тем сильнее его гравитационное влияние, а значит, медленнее идет время. Данное утверждение было проверено в ходе множества экспериментов, а временные сдвиги учитываются при передачах информации между Землей и спутниками связи.
Получается, что однозначное утверждение о том, что время в космосе всегда идет медленнее или всегда идет быстрее быстрее — неверно. В разных уголках космоса оно будет идти по-разному. Где-то быстрее, а где-то медленнее. Вблизи, например, черных дыр, оно будет существенно замедляться, а в межгалактическом пространстве, вдали от звезд и планет, наоборот, идти быстрее. Кроме того, при вычислении времени для какого-либо объекта, важно учитывать и его скоростные параметры.
Долгое время предположение того, что в разных местах время может двигаться быстрее или медленнее, не принималось людьми за серьезность. Все вокруг считали, что время – константа, и доказывать обратное не было смысла. Но 1905 год перевернул все. Альберт Эйнштейн построил новую Специальную теорию относительности. А в 1915 представил Общую теорию относительности, совершив настоящую революцию в современной на тот период физике.
Труды Эйнштейна сначала назывались «К электродинамике движущихся тел». Уже позже, когда мир осознал в каких подробностях Эйнштейн описал принцип относительности, его работа стала называться Теорией относительности. Он ответил на вопросы, которые мучали ученых несколько тысяч лет, доказав, что все в этом мире относительно. Например, если вы стоите на палубе корабля, который пришвартован к причалу, то бросив камень к его носу, вы не заметите никакой разницы, как если бы делали это на плывущем корабле. А все потому, что относительно этого корабля ваше положение не изменилось бы.
В рамках этой статьи нас не интересуют сложные формулы и вычисления Эйнштейна, а лишь основные принципы теории относительности, касающиеся пространства-времени. А они, согласно теории, неразделимы. Конкретно сейчас нам нужны лишь два вывода теории.
Выявлена разница течения времени на Земле и в космосе
Учеными была выявлена разница в течении времени на Земле и в космосе. Давно известно, что время под воздействием гравитации течет медленнее, то есть чем сильнее гравитация, чем больше кривизна пространства в определенной точке, тем медленнее будет течь время относительно наблюдателя, который находится вдали от массивного тела, создающего это искривление. Поэтому время, вдалеке от нашей планеты, течет, немного быстрее.
Исследователями было рассчитано, что точные часы на КА GPS идут из-за данного эффекта приблизительно на 45900 нс/день быстрее чем, абсолютно такие же часы, но установленные на Земной поверхности.
Но кроме этого эффекта существует еще и замедление времени из-за скорости. По этой причине вышеупомянутые часы на КА GPS, которые летят со скоростью равной 3 км/с относительно Земли, идут медленнее почти на 7200 нс/день, чем точно такие же часы, но расположенные на нашей планете.
Итого в среднем точные часы на КА GPS идут на 38700 нс/день быстрее, чем часы на Земли, что уже достаточно давно подтверждается постоянными наблюдениями специалистов на протяжении уже почти 20 лет.
Как США планируют «сохранить преимущество» в космосе
Агентство космического развития США планирует укрепить космическую архитектуру в каждом из так называемых слоёв космоса. Об этом говорится в новом запросе ведомства, с текстом которого ознакомился RT.
Как подчёркивается в документе, американская стратегия национальной обороны подтверждает, что космос жизненно необходим не только для обеспечения безопасности страны, но и для современных «методов военных действий». Особое беспокойство в американском агентстве вызывают «подъём Китая и восстановление роли России», которые возобновили соперничество за «преимущество в космосе».
«С подъёмом Китая и восстановлением роли России возобновилось соперничество великих держав, и для победы в этом долгосрочном стратегическом соперничестве нам критически важно сохранить преимущество в космосе. Потенциальные противники пытаются нам в этом помешать, выстраивая свою стратегию на использовании реальных и предполагаемых уязвимостей наших действующих и перспективных систем обеспечения национальной безопасности в космосе», — говорится в заявке Агентства космического развития США.
Кроме того, указывается в документе, так называемые противники разрабатывают и демонстрируют средства, «угрожающие национальной безопасности на различных направлениях», значительно быстрее, чем США могут на них реагировать.
Источник
Как идет время на МКС?
В одной из предыдущей статей (Как идет время в космосе?) мы выяснили, что время в разных уголках космоса может течь по разному. Более того, для всех людей на планете время на самом деле неодинаковое: у кого-то оно идет быстрее, у кого-то медленнее. Все дело в том, что на скорость течения времени влияют два фактора: гравитация, искривлявшая пространство-время, и скорость, при увеличении которой время начинает замедляться. Интересно, с какой скоростью идет время для космонавтов на МКС — ведь они расположены вдали от гравитационного влияния Земли и летают по орбите с огромной скоростью?
МКС находится высоко над поверхностью (На какой высоте летает МКС?) и летит со скоростью 27 576 км/ч. относительно Земли, поэтому ее собственное время, во-первых, течет быстрее нашего собственного времени, так как на высоте пространство-время меньше искривлено под воздействием гравитационного поля Земли. И, во-вторых, время на борту замедляется относительно нашего земного из-за высокой скорости космической станции. Осталось лишь вычислить оба этих эффекта и понять, какой из них имеет большее влияние.
К счастью, все подсчеты уже сделаны, и мы можем просто привести конечные результаты. Получается, что из-за меньшего воздействия гравитации время на МКС каждый день начинает идти быстрее на 0,00000354 сек. Замедление же времени, вызванное скоростью МКС, составляет -0,00003 секунды в день [источник]. Сложив два значения, мы получим замедление времени, равное -0,00002646 сек. в день.
Очевидно, что полет на МКС — не самый лучший способ продлить себе жизнь относительно других людей: ведь чтобы выиграть одну секунду, вам придется провести на орбите около 100 лет.
Источник