Концептот за време - човекова креација

Уште од кога човекот за прв пат го забележал редовното движење на Сонцето и ѕвездите, истиот се прашувал за текот на времето. Праисториските луѓе за прв пат ги забележиле фазите на месечината пред околу 30.000 години, а мерењето на времето е начин на кој човештвото го набљудува небото и го претставуваат напредокот на цивилизацијата. Најраните природни настани што требало да се препознаат биле на небото, но во текот на годината имало и многу други настани кои укажувале на значајни промени во животната средина - сезонските ветрови и дождови, поплавите на реките, цветните дрвја и растенија, циклусите на размножување или миграцијата на животните и птиците, довеле до природни поделби на годината, а натамошните набљудувања и локалните обичаи довеле до признавање на годишните времиња.
Како што сонцето се движи низ небото, сенките се менуваат во насока и должина, па едноставно сончево време може да ја измери должината на еден ден. Брзо беше забележано дека должината на денот варира во различни периоди од годината. Причините за оваа разлика не беа откриени се додека астрономите не го прифатија фактот дека Земјата патува околу сонцето во елиптична орбита и дека оската на Земјата е навалена на околу 26 степени. Оваа варијација од кружна орбита води кон равенката на времето која ни овозможува да ја разгледаме разликата помеѓу времето "часовник" и "сончевото време".
Исто така, сончевите часовници морале да бидат специјално направени за различни ширини, бидејќи височината на сонцето на небото се намалува на повисоки ширини, создавајќи подолги сенки отколку на пониските ширини.

 

Според мене, специјалната релативност ни покажува дека движните часовници работат побавно во однос на стационарен набљудувач. Ова забавување на времето станува поочигледно бидејќи нешто се приближува до брзината на светлината. Сателитите не патуваат ни приближно до брзината на светлината, но сепак патуваат многу брзо во споредба со набљудувачот на теренот, така што ефектот е мерлив.
Ама од друга страна, Општата релативност вели дека колку си поблиску до тешка маса, како што е Земјата, побавното време ќе се движи за нас. Ова значи дека часовникот на сателит кој орбитира околу Земјата ќе работи побрзо во однос на оној на теренот.

Меѓутоа, за мрежата од 24 GPS сателити кои орбитираат околу Земјата, ефектите на специјалната и генералната релативност стануваат видливи. Временските разлики на GPS сателити поради релативноста се мерат на скалата на наносекунди - една наносекунда е само една милијарда на секунда - но разликата е доволна за да се мери и да биде доволна. GPS сателитите патуваат на околу 1400 км / ч во однос на Земјата. Ова значи дека времето трае 7.200 наносекунди дневно побавно за сателит во однос на нас на Земјата, како што е опишано во Специјалната релативност. Сепак, со користење на општата релативност, можно е да се пресмета дека времето поминува побрзо за GPS сателит од 45.900 наносекунди дневно, поради тоа што сателитот е 19.000 километри над Земјата (затоа, во послаба гравитација). Ова значи дека целокупното време трае 38.700 (45.900 - 7.200) наносекунди побрзо на ден за GPS сателит во однос на нас ,неподвижен на Земјата.

GPS сателитите постојано пренесуваат сигнали со нивната локација и времето на испраќање на сигналот, а нашите GPS уреди не пренесуваат ништо, туку само ги примаат сигналите испратени од најмалку четири различни сателити.
Иако овие сигнали патуваат со брзината на светлината, потребно е конечно време за сигналите да патуваат од сателит до приемник. А со тоа што го знаеме ова време , како и брзината на светлината, можно е нашите уреди да го пресметаат растојанието меѓу него и четирите сателити. Ама, ако GPS сателитите не се точни за временската разлика поради релативноста, тогаш сигналите испратени до нашите уреди од сателитот би кажувале неточно време, нашите уреди би го пресметале растојанието (оддалеченоста) погрешно и со тоа не би се знаело каде се наоѓаме.

Сепак, додека ги проучував сателитите и нивната анатомија, знам за Атомските часовници за прецизното мерење на времето на GPS-сателитите, кои се точни и тоа до две наносекунди. Атомските часовници на GPS сателитите го користат елементот цезиум и работат со изложување на атомите на цезиум во микробранова радијација. Ова предизвикува атомите да вибрираат на нивната резонантна фреквенција која е толку предвидлива што можеме да ја искористиме за да го кажеме времето.