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GPS钟慢?一道相对论习题

已有 3802 次阅读 2016-4-8 10:12 |个人分类:杂谈|系统分类:观点评述| gps, 相对论

学习完一门理论,为了加深理解,更好地掌握和应用,做习题是一种普遍有效的方式。

如果相对论是正确的,地球轨道卫星上的时钟相对于地面上的时钟就会变慢,每天累积约为38微秒。

很显然,这是一道简单的相对论习题,

同时,也是可以开展的,对相对论进行验证的实验!


人类第一颗卫星进入太空以来,已经发射了几千颗,包括科学实验卫星,甚至空间实验站。

要做这样简单的实验,早就可以进行。

如果时钟变慢的预言是正确的,应该早就公布了!


GPS通过卫星信号进行全球定位,要获得精确的定位,需要高精度的卫星运行和定位信号的数据。

如果相对论预言运动的时钟一定变慢会真实发生,

GPS系统中的时钟也很难体现出来,得到验证。

因为影响时钟的因素非常多,变化非常大。


  时钟中的振荡源无论是原子(如铯)还是晶体(如石英),要经过相关的电路读取信号,计数计时。时钟的精度和稳定性,取决于这套硬件系统的质量与使用条件。

  利用上述原理制造出的GPS钟,不可能有完全一样的两个或多个时钟,即使调整也只能在某个误差范围内达到要求。

   实验室条件与卫星条件是完全不同的,因此时钟的工作条件完全不同,时钟的快慢会发生变化,地面可以做相关的模拟测试,但不能完全模拟。

  在轨GPS卫星中的时钟工作环境变化、使用时间会导致工作点的漂移,时钟可以变快,也可以变慢,是难于预测的!


  要实现全球覆盖,GPS的卫星数量应该超过30颗,在不同的轨道上运行,如果有相对论效应,根本不可能做到相互之间,或相对于地面测量控制中心时钟同步的!


  因此,我认为,地面测量控制中心,对GPS系统中的卫星的运行轨道和定位信号的准确测量、校准,以及地面时钟对卫星的统一授时才是保证GPS系统能准确实现定位的关键和核心问题。


GPS卫星中的时钟只是为卫星内部运行控制提供的时序信号。

 

由于相对论效应,GPS钟慢,就目前的技术而言,是难以得到验证的,只能停留在相对论学习的习题层面!!!




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