Общая теория относительности предсказывает, что чем ближе объект находится к массивному телу, например, к Земле, тем время для него течет медленнее.
Например, на основе этого эффекта, построен сюжетный ход в фильме Интерстеллар: на планете, на которой из-за близости к черной дыре, считай мощному источнику гравитации, один час равнялся семи годам на Земле. Но этот эффект не просто интересная теоретическая конструкция, он имеет вполне реальное отражение в нашей жизни.
Фактически, стоя на Земле, наша голова находится от неё немного дальше, а значит время для нее идет чуть быстрее чем для наших ног, значит голова стареет чуть быстрее. Хотя, безусловно, в данном примере, этот эффект пренебрежительный, но, если вы остаетесь на Земле, а ваш друг поднимается на вершину небоскреба, теперь будет чуть больше, но заметить его будет по-прежнему совершенно невозможно.
Однако, есть пример с которым многие из нас сталкиваются каждый день, и если этот эффект не учитывать, не будет работать технология, к который мы уже успели привыкнуть, я говорю о GPS и других системах спутниковой навигации. Чтобы они работали, приходится учитывать эффект общей теории относительности, который я уже упомянул, а также эффект специальной теории относительности, согласно которой время, для движущегося объекта, протекает медленнее относительно неподвижного объекта.
Этот эффект был подтвержден экспериментом Хефели Китинга, в которым ученые дважды облетели вокруг света с атомными часами, а затем сравнили показания с часами, оставшимися на Земле в состоянии покоя. Эксперимент подтвердил эффект, а позже был повторён с большей точностью.
Так вот, для того, чтобы система глобального позиционирования работала исправно, часы на спутнике, в космосе, и у наблюдателя, на Земле, должны работать очень точно и максимально синхронно. Погрешность не должна превышать 20-30 наносекунд, но уже упомянутые эффекты нарушают эту синхронность. Спутники GPS расположены на высокой орбите, в 20000 километрах от Земли. Не на геосинхронной или геостационарной орбите, как думают многие, а вращаются со скоростью 14000 километров в час.
Специальная теория относительности предсказывает, что часы на спутнике будут тикать медленнее, чем у наблюдателя на Земле, с разницей примерно 7 микросекунд в день. Но как я уже сказал, чем дальше от источника гравитации, тем быстрее идет время, и на высоте вращение спутников, они убегают вперед во времени примерно на 45 микросекунд в день. Если мы учтем оба эффекта, и вычтем из 45 7 мы получим разницу в 38 микросекунд в день.
Может показаться, что это очень мало, но вспомним, что нам нужна точность в 20-30 наносекунд, а 38 микросекунд - это 38000 наносекунд, и если не брать эти эффекты в расчет, то показания GPS станут неверными уже через 2 минуты работы. Если нормально работающий гражданский навигатор показывает ваше местоположение с погрешностью в несколько метров, то без поправки на эти 38 микросекунд всего за день ошибка в позиционировании достигнет 10 километров, и будет расти дальше.
Чтобы избежать этого и обеспечить нормальную работу навигации, инженеры вносят специальную поправку в систему на отличающиеся течение времени на спутнике. Все, кто пользуется GPS, ГЛОНАСС или Галилео, ежедневно имеют дело с объектами, время которых идет по-другому. Это имеет реальное влияние, и напрямую прописано в технологии, кроме того, это ещё одно практическое подтверждение теории Эйнштейна.
