Salta el menú de navegació i ves al contingut

EROSKI CONSUMER, el diari del consumidor

Cercador

logotip de fundació

Canals d’EROSKI CONSUMER


Estàs en la següent localització: Portada > Motor > Educació i seguretat vial

Aquest text ha estat traduït per un sistema de traducció automàtica. Més informació, aquí.

Einstein i el GPS

Els instruments dels satèl·lits ajusten automàticament els seus càlculs als fenòmens de la teoria de la relativitat

  • Autor: Per
  • Data de publicació: Divendres, 23deDesembrede2005

En 2005 s’ha complert el centenari de la publicació dels articles en els quals el geni alemany Albert Einstein va definir la teoria de la relativitat. Però, afecta això a la nostra vida diària? Si utilitza un GPS en el seu automòbil, la resposta és: sí.

El GPS consisteix en una xarxa de 24 satèl·lits situats en una òrbita a 20.000 quilòmetres de distància de la terra. El receptor GPS del nostre automòbil es posa en contacte amb quatre d’aquests satèl·lits. Tres d’ells, per un senzill càlcul geomètric de triangulació amb els senyals rebuts, calculen la nostra posició.

Els senyals que s’envien i reben per a aquest càlcul viatgen a la velocitat de la llum. Encara així tenen una mínima demora que també cal calcular perquè el resultat sigui exacte. Est és el paper del quart satèl·lit: ajustar amb exactitud l’hora del rellotge del nostre GPS. Per a això, els satèl·lits es valen d’un rellotge atòmic extremadament exacte que porten amb ells, un rellotge que s’endarrereix una mil·lèsima de segon cada 100.000 anys.

Aparentment ja està tot resolt. Amb la triangulació dels tres senyals i la sincronització entre el rellotge atòmic del satèl·lit i el del nostre GPS el sistema hauria de trobar la nostra posició exacta. Però no és així. El càlcul fallaria per molts quilòmetres. Per què?

Teoria de la relativitat

És aquí on entra en joc la teoria de la relativitat d’Einstein. Sense ella, el GPS seria inviable.

Aquesta teoria afirma que el temps transcorre més lentament com més gran és la velocitat a la qual ens desplacem. El fenomen no és apreciable a la terra, amb els mitjans de transport actuals, però sí ho seria a velocitats properes a les de la llum.

És famós l’exemple de l’astronauta que, després de viatjar al centre de la nostra galàxia en una nau a velocitats fantàstiques i tornar a la terra haurien transcorregut per a ell 60 anys, mentre que per als habitants del planeta haurien passat 4 milions d’anys.

Una segona conclusió de la teoria de la relativitat és que a menor atracció del camp gravitatori, el temps transcorre més de pressa.

Afinar al mil·límetre

Ara que coneixem aquestes dues lleis cal tenir en compte que els satèl·lits GPS orbitan a 14.000 quilòmetres per hora. Això significa que el temps per a ells (igual que en l’exemple de l’astronauta) transcorre més a poc a poc.

D’altra banda, estan a 20.000 quilòmetres de la terra. Allí l’atracció gravitatòria és menor i per tant, d’acord a la segona conclusió el temps passa més ràpid.

Restant la diferència de tots dos fenòmens obtenim que el temps transcorre 39 milionèsimes de segon per dia més a poc a poc per als satèl·lits que per a les persones que estem a la terra. És a dir, al final de cada dia, el satèl·lit és 39 milionèsimes de segon menys jove que nosaltres.

No sembla una diferència molt gran, però cal tenir en compte que s’usa per a càlculs en els quals la velocitat dels senyals dels satèl·lits (300.000 km/seg.) és un dels paràmetres. Qualsevol milionèsima que ens deixem en el tinter multiplicada per aquesta xifra es transforma en un error d’embalum que suposaria una fallada d’11 quilòmetres més cada dia en calcular la nostra posició.

Els instruments dels satèl·lits ajusten automàticament els seus càlculs a aquests fenòmens de la teoria de la relativitat, la qual cosa permet una exactitud de quinze metres. El que els impedeix afinar al mil·límetre són les interferències de l’atmosfera o les circumstàncies climatològiques.

Aquesta és la màgia de la ciència i la tecnologia: convertir en senzill alguna cosa que en realitat és summament complex. Cada vegada que nostre GPS ens suggereix girar a la dreta o a l’esquerra, hi ha un miracle industrial i tecnològic nascut de la genialitat d’un científic sense parangó en la història.

Per cert, sense els descobriments d’Einstein tampoc podria prendre fotos amb una càmera digital, ni escoltar un disc compacte ni, molt menys, llegir aquest article, ja que la fibra òptica o el xip que fa funcionar l’ordinador tampoc existirien.

Etiquetes:

cotxe Einstein gps-ca

Et pot interessar:

Infografies | Fotografies | Investigacions