Космическое время относительно земли


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:

  1. Гравитационные поля создают пространственно-временное искривление.
  2. 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: o-kosmose.ru

Я думаю что многие, кто что-то слышал о теории относительности знают такой интересный факт — если отправиться на космическом корабле в путешествие со скоростью свет, то при возвращении окажется, что на Земле прошло гораздо больше времени, чем на корабле. Этот эффект многократно был обыгран например в научной фантастике.


Источник: messagetoeagle.com

Это происходит благодаря релятивистскому замедлению времени. Однако очень мало людей понимают как это возможно и почему это происходит. В этой статье я постараюсь это объяснить максимально просто, что называется "на пальцах".

Сразу скажу, что для объяснения я использую довольно грубую аналогию. В этой статье никаких формул не будет, однако чтобы получить полное понимание увы без довольно жесткого матана и не менее жесткой теоретической физики не обойтись.

Итак начнем. С точки зрения физики пространство и время взаимосвязаны. Точнее даже не то что взаимосвязаны, а в принципе нет никакого отдельного трехмерного пространства и отдельного времени. Есть четырехмерного пространство-время или как говорят пространственно-временной континнум в котором помимо трех наших привычных измерений есть еще одно — время. Причем размерность временного измерения такова, что 1 секунда равна примерно 300 000 км, т.е. как раз тому расстоянию, которое свет проходит за 1 секунду.


Для нашего трехмерного мозга представить еще одну координатную ось перпендикулярную всем остальным довольно сложно. Поэтому давайте для наглядности будем использовать систему координат, в которой будет всего две оси — пространство и время. Причем ось пространства будет отвечать за перемещение сразу во всех пространственных координатах.

Источник: livejournal.com

А теперь давайте мысленно вернемся к моменту большого взрыва. Представьте себе, что в момент большого взрыва, кто-то дал всей нашей вселенной мощнейшего пинка и запустил ее в движение вдоль оси времени. Этот пинок, или говоря научным языком импульс будем называть первичным импульсом.

Существует закон сохранения импульса, который гласит, что импульс никуда не девается и всегда стремится сохраняться. И вот допустим кто-то садится в космический корабль и решает слетать к другой звезде со скоростью близкой к скорости света. Тут случается интересно. Первичный импульс сохраняется, но так как корабль начинает перемещаться не только во времени (вперед), но и в пространстве оказывается что он проходит во времени меньшее расстояние, чем в пространстве. Чем больше расстояния корабль проходит в пространстве — тем меньше он проходит расстояния во времени.


Источник: mexperience.com

Находясь в состоянии покоя корабль движется только вперед только по времени со скоростью 1 секунда в секунду (или 300 000 км/с, т.е. со скоростью света). Движение в пространстве отклоняет корабль от оси времени, замедляет его движение во времени за счет убыстрения движения в пространстве, но суммарная скорость движения в пространстве времени всегда будет равна скорости света (либо вперед во времени на одну секунду (которая равна 300 000 км) или на 150 000 км в пространстве и на полсекунды во времени. Кстати именно поэтому невозможно перемещение со скоростью превышающей скорость света.


Надо сказать что соотношение между замедлением движения во времени и убыстрением движения в пространстве нелинейно. Однако чтобы не мучить вас всякими лоренц-факторами, в рамках этой статьи я сознательно пожертвовал математической точностью в угоду наглядности объяснения. Кроме того я отдаю себе отчет, что первичный импульс является очень грубой аналогией использованной исключительно для наглядности, в образовательных так сказать целях. Разумеется в реальности никто Вселенной никакого пинка не давал.

Ставьте палец вверх чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!

Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.

Источник: zen.yandex.ru

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.


Это интересно: изначальная работа Эйнштейна носила имя «К электродинамике движущихся тел». Теорией относительности она стала позже, когда научный мир понял, насколько точно работа ученого описывает принцип относительности, который мучил ученых с античных времен: например, стоя на палубе неподвижного корабля и бросая камень в сторону его носовой части, вы не почувствуете никакой разницы при броске камня в случае, если бы корабль плыл.

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.


Это интересно: но это не означает, что если бы вы сели в такую ракету и разогнались до огромной скорости, то испытали бы эффект slo-mo. Для вас время текло бы, как обычно. Но если бы наблюдатель, стоящий на Земле, мог видеть часы в кабине летящей ракеты, то ему казалось бы, что время на них идет медленнее. С другой стороны, если бы вы видели в иллюминатор часы обычного земного жителя, то вам бы казалось, что они идут медленнее ваших. А все потому, что если бы вы находились в ракете , это Земля со всеми её жителями двигалась бы относительно вас. Но почему же не все жители Земли испытают эффект замедления времени, а только лишь космонавт? Это можно объяснить тем, что он испытывал процессы ускорения, находясь в ракете, а значит, системы отсчета для Земли и космического корабля были неравноправными (Земля летела равномерно и прямолинейно, а ракета испытывала влияния ускорения). 
Космическое время относительно земли
прибором, а вычисляя это значение, вы устанете рисовать нолики после запятой.

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.

Крест Эйнштейна - прямое доказательство искривления пространства-времени вблизи массивных объектов. На фотографии - изображение одного квазара. Его свет, искривляется пространством вблизи массивной черной дыры (посередине) и доходит до нас в виде четырех отдельных пятен.
Данная фотография — прямое доказательство искривления пространства-времени вблизи массивных объектов. На фотографии — изображение одного квазара. Его свет, искривляется пространством вблизи массивной черной дыры (посередине) и доходит до нас в виде четырех отдельных пятен. Время рядом с черной дырой будет сильно замедлено.

Это интересно: на самом деле, вы можете проверить это сами в любой момент. Одним из выводов Теории относительности является то, что в гравитационном поле свободно падающее тело движется равномерно и прямолинейно. Ударьте по футбольному мячу – сначала он полетит вверх, а затем, упадет вниз – на Землю. На самом деле траектория мяча – абсолютно прямая, а падает он на поверхность из-за искривления пространства-времени: в какой-то момент траектории Земли и мяча пересекутся.

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.

Это интересно: теперь мы точно можем сказать, что на орбите Земли время должно идти быстрее, чем на поверхности — ведь мы находимся на большем удалении от массивного объекта, т.е. нашей планеты. Для подтверждения выдадим абсолютно синхронно идущие атомные часы космонавту и вам, сверив их перед запуском ракеты. Куда же отправить космонавта? Конечно же, на МКС — международную космическую станцию. Представим, что прожив целый год на орбите и, вернувшись домой, космонавт первым делом не прошел медицинские проверки и не повидался с семьей, а сверил время с вашими атомными часами. С удивлением вы обнаружите, что часы космонавта… отстают — его время шло медленнее! Как такое возможно: ведь он находился на большем расстоянии от массивного объекта, чем мы? Чтобы узнать, почему время на МКС идет медленнее земного и насколько именно, читайте здесь.

comments powered by HyperComments

Источник: mydiscoveries.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.