more_horiz
Wiadomości

Einstein się nie mylił. Naukowcy potwierdzili słuszność ogólnej teorii względności

Ostatnia aktualizacja: 31.12.2021 09:55
Obserwacje trajektorii ruchu satelitów nawigacyjnych prowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu oraz Europejską Agencję Kosmiczną potwierdziły, że Einstein prawidłowo przewidział zmiany kształtu orbit obiektów krążących wokół Ziemi.
Naukowcy potwierdzają, Einstein się nie mylił
Naukowcy potwierdzają, Einstein się nie myliłFoto: Mechanik/Shutterstock

Jak przekazał Instytut Geodezji i Geoinformatyki UPWr, badacze oparli swoje wnioski na wynikach prowadzonych przez 3 lata ciągłych obserwacji z ponad 100 stacji rozmieszczonych na wszystkich kontynentach śledzących nieustannie ok. 80 satelitów systemów GPS, GLONASS i Galileo.

Już wcześniej słuszność ogólnej teorii względności Einsteina została udowodniona z wykorzystaniem zegarów atomowych, które instalowane są na satelitach. Jednak nikt nie potwierdził - przewidywanych przez teorię względności - zmian wielkości i kształtu orbit satelitów krążących wokół Ziemi.

Potwierdzenie ogólnej teorii względności

Najnowsze badania naukowców z wrocławskiej uczelni i z ESA potwierdziły możliwość bezpośredniego pomiaru nie tylko dylatacji czasu, ale również deformacji geometrii czasoprzestrzeni. Dowiodły zatem także zmiany kształtu orbit satelitów nawigacyjnych GPS, GLONASS i Galileo, a w szczególności pary satelitów Galileo, które przez przypadek zostały umieszczone na orbitach eliptycznych.

Jak wyjaśnia kierujący zespołem prof. dr hab. Krzysztof Sośnica, geodeta kosmiczny, ogólna teoria względności została potwierdzona z bardzo wysokim poziomem wiarygodności na podstawie zmiany upływu czasu rejestrowanej przez zegary atomowe. Ale oprócz zmian w upływie czasu teoria względności przewiduje niewielkie deformacje kształtu i wielkości orbit satelitów, krążących wokół Ziemi. Zmiany geometrii czasoprzestrzeni, a więc orbit sztucznych satelitów, są na tyle małe, że dotychczas nikt ich nie był w stanie pomierzyć. Aż do uzyskania najnowszych wyników obserwacji.

Satelity nawigacyjne

W projekcie ESA wykorzystano satelity Galileo, GPS i GLONASS. Dlaczego właśnie one? Ponieważ satelity nawigacyjne są nieustannie śledzone przez stacje GNSS, rozmieszczone na wszystkich kontynentach. Do tego nadają sygnały na kilku częstotliwościach i integrują technikę laserową i mikrofalową na pokładzie. Naukowcy z IGiG opracowali modele satelitów pozwalające na wyznaczanie ultra dokładnych orbit oraz przewidywanie, gdzie satelity znajdą się w przyszłości.

- Dzięki temu jesteśmy w stanie wyznaczać pozycję satelitów nawigacyjnych z dokładnością od kilku do kilkunastu milimetrów oraz przewidywać pozycję satelitów z dokładnością kilkudziesięciu centymetrów po jednej dobie. Należy przy tym pamiętać, że satelity poruszają się nieustannie z prędkością kilku kilometrów na sekundę! - przypomina prof. Sośnica.

Dodaje, że pierwsza para operacyjnych satelitów Galileo została wyniesiona przez rakietę nośną Sojuz na złą orbitę: eliptyczną zamiast kołowej. Satelity orbitują od wysokości 17 180 km do 26 020 km, zamiast znajdować się na stałej wysokości 23 225 km.

- ESA postanowiła wykorzystać te satelity do badań, które wcześniej nie były możliwe. Mianowicie do zbadania efektów wynikających z ogólnej teorii względności, które - jak już wiemy - różnią się w zależności od wysokości satelity nad powierzchnią Ziemi - tłumaczy wrocławski badacz.

Czytaj także:

Przebieg badania

Naukowcy z IGiG rozpoczęli swoje badania od wyprowadzenia teoretycznych efektów, wynikających z ogólnej teorii względności. Okazało się, że według teorii kształt i rozmiar orbit satelitów musi się zmieniać, przy czym zmiany powinny być największe dla satelitów na orbitach eliptycznych.

Następnym krokiem było potwierdzenie słuszności przewidywań teoretycznych z wykorzystaniem rzeczywistych dany satelitarnych. Do tego celu wykorzystano trzy lata ciągłych obserwacji satelitów GPS, GLONASS i Galileo, sieć ponad 100 stacji permanentnych GNSS znajdujących się na wszystkich kontynentach oraz ok. 80 aktywnych satelitów.

Naukowcy przetworzyli obserwacje satelitarne w trzech wariantach. Pierwszy wariant zakładał, że teoria Newtona opisująca ruch satelitów jest prawdziwa, oraz że nie trzeba stosować poprawek ogólnej teorii względności Einsteina. Drugi wariant zakładał słuszność ogólnej teorii względności z uwzględnieniem poprawek na ruch satelity, które z niego wynikają. Trzeci wariant zakładał, że teoria względności jest prawdziwa, ale Einstein mylił się, co do wartości krzywizny i nieliniowości czasoprzestrzeni.

- Wariant ten (trzeci - red.) pozwala na znalezienie przez satelity GPS, GLONASS i Galileo optymalnej wartości krzywizny i nieliniowości czasoprzestrzeni. Innymi słowy satelity mogą poruszać się dowolnie, a jedyne, co je ogranicza, to pomiary odległości realizowane przez stacje naziemne - wyjaśnia założenie prof. Sośnica.

Potwierdzenie słuszności teorii Einsteina

- Okazało się, że nawet, gdy pozwolimy satelitom poruszać się w sposób dowolny, potwierdzają one słuszność teorii Einsteina. Zatem po raz pierwszy udało się udowodnić za sprawą obserwacji zmian wielkości i kształtu orbit sztucznych satelitów, że czasoprzestrzeń jest zakrzywiona i nieliniowa tak, jak Einstein przewidział ponad 100 lat temu, a zakrzywiona czasoprzestrzeń zmienia ruch satelitów - stwierdza szef zespołu.

Mimo tego, że Einstein nigdy nie doczekał się wystrzelenia sztucznego satelity, gdyż zmarł 2 lata przed wyniesieniem na orbitę Sputnika-1, to jako pierwszy opisał dokładnie jak się będą poruszać. Dopiero wykorzystując najnowsze osiągnięcia i dokładności oferowane przez systemy nawigacyjne w XXI wieku naukowcy są w stanie stwierdzić, że miał rację.

Czytaj także:

ng

Zobacz także

Zobacz także

X
Szanowny Użytkowniku
25 maja 2018 roku zaczęło obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Zachęcamy do zapoznania się z informacjami dotyczącymi przetwarzania danych osobowych w Portalu PolskieRadio.pl
1.Administratorem Danych jest Polskie Radio S.A. z siedzibą w Warszawie, al. Niepodległości 77/85, 00-977 Warszawa.
2.W sprawach związanych z Pani/a danymi należy kontaktować się z Inspektorem Ochrony Danych, e-mail: iod@polskieradio.pl, tel. 22 645 34 03.
3.Dane osobowe będą przetwarzane w celach marketingowych na podstawie zgody.
4.Dane osobowe mogą być udostępniane wyłącznie w celu prawidłowej realizacji usług określonych w polityce prywatności.
5.Dane osobowe nie będą przekazywane poza Europejski Obszar Gospodarczy lub do organizacji międzynarodowej.
6.Dane osobowe będą przechowywane przez okres 5 lat od dezaktywacji konta, zgodnie z przepisami prawa.
7.Ma Pan/i prawo dostępu do swoich danych osobowych, ich poprawiania, przeniesienia, usunięcia lub ograniczenia przetwarzania.
8.Ma Pan/i prawo do wniesienia sprzeciwu wobec dalszego przetwarzania, a w przypadku wyrażenia zgody na przetwarzanie danych osobowych do jej wycofania. Skorzystanie z prawa do cofnięcia zgody nie ma wpływu na przetwarzanie, które miało miejsce do momentu wycofania zgody.
9.Przysługuje Pani/u prawo wniesienia skargi do organu nadzorczego.
10.Polskie Radio S.A. informuje, że w trakcie przetwarzania danych osobowych nie są podejmowane zautomatyzowane decyzje oraz nie jest stosowane profilowanie.
Więcej informacji na ten temat znajdziesz na stronach dane osobowe oraz polityka prywatności
Rozumiem