Ошибка позволила провести самую точную проверку теории относительности

Благодаря выведенным на нерасчетные орбиты спутникам европейской системы глобального позиционирования Galileo ученые с наивысшей на данный момент точностью проверили одно из предсказаний общей теории относительности. Это стало возможным благодаря сверхточным водородным часам, которые находятся на борту каждого аппарата.

Результаты тестов опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Общая теория относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна — это современная теория гравитации. Она объясняет тяготение через то, как различные объекты искривляют четырехмерное пространство-время. Она проявляет себя через различные явления, наблюдая которые, можно проверить, насколько эта теория верна. В частности, к некоторым эффектам ОТО чувствительны спутники глобальных систем позиционирования, что нужно учитывать в их работе. Дело в том, что фактически эти спутники представляют собой систему точных часов, а эффекты ОТО могут приводить к тому, что темп течения времени изменяется.

В 2014 году два спутника европейской системы Galileo вывели не на круговые, а на эллиптические орбиты.

В результате в зависимости от их положения время течет на спутниках по-разному, так как на него влияет гравитационный потенциал: чем ближе к источнику гравитации (в данном случае — к Земле), тем медленнее ход часов.

Этот эффект называется гравитационным красным смещением. В новой работе два коллектива ученых независимо друг от друга сравнили предсказания ОТО с реальным изменением темпа времени с помощью данных этих спутников.

До этой работы наиболее точной проверкой гравитационного красного смещения были результаты эксперимента 1976 года Gravity Probe A, в рамках которого сравнивался темп хода часов на спутнике на высоте 10 000 километров и на поверхности Земли. Тогда физикам смогли объяснить реальные данные с помощью ОТО с погрешностью 0,007%. Трехлетние наблюдения за спутниками Galileo позволили уменьшить ошибку еще в 5,6 раз, что стало первым уточнением результатов тестов гравитационного красного смещения за 40 лет.

Это тоже интересно: Российский космонавт показал «место, где рождаются смартфоны»