GPSにはアインシュタインが関係していた！？

こんにちは。今日はGPSの仕組みとアインシュタインの相対性理論の関係性について

ブログしていきたいと思います。

そもそもGPSとは衛星からの電波をもとに地球上での位置を調べるためのシステムです。カーナビなどに搭載されているGPSアンテナは、地球の周回軌道上に打ち上げられた衛星からいくつかの電波を受信してその衛星までの距離を測ります。理論上では3つの衛星から受信機までの距離が分かれば、3次元空間での位置を特定できます。しかし、実際には受信機にはそこまでの正確な時計を持たせていないことが多いため誤差が生じてしまいます。そのため、4つ目の衛星からデータを受信することによって、3次元空間上での位置と時間の計4つを未知数とした方程式から、その位置を割り出し時計の狂いをカバーし、その制度を維持しています。

次にアインシュタインの相対性理論には発表されたものが2つあり、1つは高速で運動するもの物体は時間の流れが遅くなっていくこと、2つ目は重力の影響が小さくなると時間の流れが速くなっていくことです。この2つをアインシュタインは発表しました。そして今回の本題、GPSとアインシュタインの相対性理論の関係についてです。GPS衛星には非常に高精度な原子時計が搭載されていますが、非常に速い速度で、重力の小さな宇宙空間を移動しているため、2つの理論の影響を受けどうしても内蔵された時計が狂ってしまいます。そのためにGPS衛星の内蔵時計には相対性理論を考慮して、自動的に時計を補正する機能を保持しているのです。もし、考慮しなければGPS衛星に搭載された内蔵時計は1日当たり30マイクロ秒ほど早く進んでしまう結果になり、たったそれだけで求められる一は１０㎞ほど誤差が生じてしまいます。

このように、GPSにより正しい位置を割り出すためにこれほど精密な時計が必要であり、この精密な時計にはアインシュタインの相対性理論が使われているのでした。

ま、今日はこんな感じで(*^^*)