原子钟
(仪器仪表)
原子钟,它最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的;他们从来没有想过这项技术有朝一日竟能应用于全球的导航系统上。人们平时所用的钟表,精度高的大约每年会有1分钟的误差,这对日常生活是没有影响的,但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟,它是20世纪50年代出现的。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定,再加上利用一系列精密的仪器进行控制,原子钟的计时就可以非常准确了。现在用在原子钟里的元素有氢(Hydrogen)、铯(Cesium)、铷(rubidium)等。原子钟的精度可以达到每100万年才误差1秒。
没有爱因斯坦,哪有GPS
全球卫星定位系统原理,简单一点说就是利用地球轨道上的三颗卫星在空间上对地球上的GPS终端进行三点定位。
不过事实若是真的这么简单,那美国的GPS就不会主宰世界定位几十年了。
相对论告诉我们时间不是绝对的,每颗GPS卫星和终端的时间都不一样。
为此,在进行GPS定位时,还需要考虑时间,这就需要至少4颗卫星将自己的时空坐标(t,x,y,z)发送给终端,然后由终端根据传播延迟方程计算出自己的时空坐标。
此外,由于GPS卫星的高速运动,还需要考虑狭义相对论的动钟变慢效应和广义相对论的引力钟慢效应,GPS搭载
每天比赤道上用户快约38μs,但终端与卫星通过光速传递信号,所以终端每天积累的误差等于该时间差与光速的乘积,即±11.4km。
可见,若是没有爱因斯坦,GPS定位系统将毫无用处。
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