В космосе другое время чем на земле
Время в космосе и на земле: разница, теории, факты, примеры
Многие века людям казалось, что время везде движется с одинаковой скоростью. Разница времени в космосе и на Земле не воспринималась всерьез, но все изменил Альберт Эйнштейн в своей теории относительности. Все уважаемые ученые в мире физики не могли не принять к сведению такой взгляд, поэтому эта сфера полностью изменилась в своих представлениях.
Важность теории А. Эйнштейна
Первоначально теория Эйнштейна называлась «К электродинамике движущихся тел». Свое конечное наименование она получила позже, когда ученые полностью ее изучили и поняли, что в большей степени данная теория рассматривает относительность. Такая тема оставалась неизведанной тысячелетиями, поэтому важность ее неоспорима.
Например, если человек будет находиться в воде и кинет вдаль камень, то разницы особой он не почувствует. Если же он будет плыть, то изменение в движении визуально будет отмечено.
Теория помогла объяснить разницу времени в космосе и на Земле.
Основные выводы
Если не изучать напрямую всю теорию, можно вывести из нее определенные факты, которые связаны с пространством и временем в космосе и на Земле. Эти два понятия неразделимы по своей сути.
Таким образом, можно сказать, если объект движется с определенной скоростью, то физические явления будут показывать себя гораздо медленнее. Если тело находится в состоянии покоя, то эффект будет обратным.
Скажем, если человек едет в машине, а его друг находится дома, то первый будет ощущать движение времени гораздо медленнее, чем второй. Как отличие в таких ситуациях, так и разницу во времени между Землей и космосом, достаточно сложно ощутить, потому что она незначительна, составляет буквально миллиардные доли секунды.
Но если скорость изменяется как и у первого, так и у второго объекта, то разница будет иметь большие показатели. Если ракета летит в космосе где-то один год, то на Земле за этот период пройдет около нескольких сотен лет.
Пример
Пример не означает, что человек в ракете почувствует серьезную разницу времени в космосе и на Земле. Его привычные действия не станут медленными, они будут идти привычным образом.
Для человека с Земли это, конечно, будет восприниматься иначе, если он сможет увидеть другого в это время в ракете.
Несмотря на это, объект в ракете также будет думать, что исчисляется период на Земле очень медленно, если бы он мог увидеть часы там.
Как идет время в космосе относительно Земли? Ведь не все люди ощущают разницу. Дело в том, что человек в ракете ощущает время относительно самого себя, поэтому чувствует какие-то изменения. Ему кажется, что скорость течения его времени гораздо больше. Также это обусловлено серьезным ускорением у ракеты, из-за чего агрегат движется не линейно, как Земля. Соответственно, система отсчета не является равноправной в обеих точках. Именно по этой причине человек в космосе считает, что он движется быстрее, а земные жители почти не замечают разницы.
Искривление пространства и времени как причина относительности
Каждое тело, в данном случае именно ракета, имея свою конкретную скорость, так или иначе искривляет вокруг себя и время, и пространство. Это заметно, даже если рядом с небольшим предметом на столе будет передвигаться объект с большей скоростью. Правда, данный период очень сложно высчитать математически, так как он имеет мизерные показатели.
Но вот время на Земле и в космосе отличается значительно, поэтому значение найти не так тяжело. Это объясняется тем, что масса объектов велика, соответственно, пространство и время искривляют они в большей степени. Разницу в показателях несложно ощутить благодаря современному оборудованию. Гравитационное поле у габаритных объектов сильное, ввиду этого время исчисляется гораздо медленнее.
Подобный факт имеет место в ряде исследований, которые его подтверждают.
Каждый человек может поверить данные, не имея при себе специализированной техники. Достаточно взять небольшой мячик, а затем ударить по нему. Изначально его движение будет направлено по линии, а потом траектория изменится, создастся впечатление, что сам объект изменяет свое движение. Но это не так, так как гравитация самой Земли заставляет мяч поменять направление, но само качество движения при этом не меняется. Позже наступит момент, когда линия движения Земли и самого меча совпадет.
Уничтожение стереотипов
Судя по всему сказанному, никто не может точно сказать, какая разница времени в космосе и на Земле. До сих пор неизвестно наверняка, что на Земле оно быстрее, а в космосе медленнее или наоборот. Это так, потому что космос представляет собой огромное пространство, в каждых частях которого время течет по-разному. Около черной дыры оно становится долгим, а вдалеке от планет и звезд убыстряется в разы.
Интересные факты
Поэтому односторонне расценивать все данные в теории относительности нелогично. Не зря же она относительна.
Атомные часы на Земле и в космосе
Научный мир облетела сенсация – из нашей Вселенной испаряется время. Пока это только гипотеза испанских астрофизиков. Но то, что течение времени на Земле и в космосе отличается, учеными уже доказано. Время под воздействием гравитации течет медленнее, ускоряясь при удалении от планеты. Задачу синхронизировать земное и космическое время выполняют водородные стандарты частоты, которые еще называют «атомными часами». Первые атомные часы появились в середине XX века одновременно с космонавтикой. Сегодня их главные потребители – навигация и цифровая связь.
В космосе и на Земле время течёт по-разному. Как утверждают ученые, из-за гравитации. Чем она сильнее, тем медленнее будет идти время. Например, на МКС, которая вращается вокруг Земли на низкой орбите, время на доли секунды течет быстрее, чем на планете. Еще быстрее ход времени у спутников, работающих на высоких геостационарных орбитах.
«Изменение течения времени на станции мы не ощущаем. Потому что летаем мы не на больших высотах и не так далеко от Земли, всего лишь 400-420 километров. И, конечно, если эти изменения есть на какие-то миллисекунды, мы этого никогда не почувствуем», — рассказал космонавт-испытатель отряда космонавтов Роскосмоса Сергей Рязанский.
По теории относительности Вселенная расширяется с ускорением, которое ей придает таинственная «тёмная энергия». Точного определения этому загадочному явлению пока нет. Но есть мнение, что это связано с процессом замедления времени, которое мы воспринимаем как расширение Вселенной.
По словам ведущего научного сотрудника ГАИШ Сергея Попова, время течет по-разному в разных гравитационных полях. Чем ближе к центру Земли, тем больше величина гравитационного поля. Соответственно, на поверхности Солнца время течет не так, как на расстоянии 10 миллионов километров от его поверхности.
С помощью водородных стандартов частоты, которые еще называют «атомными часами», учёные изучают воздействие гравитации. Установленные на космических аппаратах они приводят земное и космическое время к единому знаменателю, то есть синхронизируют.
«Сейчас только у ленивого нет мобильного телефона, но никто не задумывается над тем, чтобы он работал, станции, которые образуют сеть, должны быть жестко синхронизированы по времени. Речь идет о миллионных долях секунды», — отметил начальник лаборатории системы эталонов ВНИИФТРИ Николай Кошеляевский.
Атомному времени столько же лет, сколько и космонавтике. Первые атомные часы появились в середине XX века. Сегодня его главные потребители – навигация и цифровая связь. Водородными стандартами частоты оснащены все спутники ГЛОНАСС. «Оно пронизало всю инфраструктуру, весь транспорт, все системы связи, синхронизации», — подчеркивает Кошеляевский.
Российский эталон точного времени «хранится» в Подмосковье. В научном институте физико-технических и радиотехнических измерений. В мире таких атомных часов 450. Они задают международный стандарт времени.
Сегодня в мире монополисты на точное время две страны – Россия и США. Но если в Америке атомные часы на основе цезия, радиоактивного металла, то в России – на основе водорода, элемента более безопасного и долговечного. Большая часть этих приборов рождается в Нижнем Новгороде. В год здесь выпускают до 20 атомных часов.
У них нет циферблата и стрелок. Этот прибор напоминает железную бочку с проводами. Внутри которой самые передовые технологии – высокоточная радиоизмерительная аппаратура с атомным стандартом. «Атом водорода получается в источнике водорода. Затем поступает молекулярный водород, подается высокочастотное поле и получается низкомолекулярная плазма. Где молекула водорода разваливается на два атома», — рассказал начальник отделения стандартов и эталонов частоты предприятия «Время Ч» Николай Демидов.
Сердце атомного стандарта – специальный источник, в котором хранится водород. Воздействуя на атомы водорода с помощью электромагнитного поля, получают сигнал. Это видно по ярко-малиновому свечению. Затем водород попадает в кварцевую колбу и излучает квант радиоволны.
Материалы, из которых сделаны атомные часы, включают десятки наименований: железо, серебро и кварц, алюминий и кремний. Такой набор не случаен: все материалы уникальны по природным свойствам и каждый играет свою роль. Совершенно удивительным свойством обладает никель. По словам начальника отделения предприятия «Время Ч», «если никелевую тоненькую пластинку нагреть, то, оказывается, сквозь нее прекрасно проходит водород. И никакие другие газы».
Все детали часов тщательно проверяют, ведь не каждый металл выдержит условия вакуума и космической радиации. Надежность приборов рассчитывают с помощью математических моделей.
Перед сборкой все детали атомных часов проходят многоступенчатую обработку. Сначала металл очищают от грязи, щелочи и жира. Для атомного стандарта высочайшие требования стерильности. Затем температурные испытания от минус 50 до плюс 50. Потом установленный на платформу прибор тестируют в условиях вакуума.
Несколько лет назад нижегородцы выполнили заказ Астрокосмического центра Академии наук. И теперь водородные стандарты частоты работают на спутнике «Спектр-Р2 с телескопом «Радиоастрон». Он уже четыре года изучает в режиме интерферометра «темную энергию» и материю Вселенной.
«Впервые активный стандарт частоты успешно работает в космосе на протяжении уже почти 4-х лет, собственно, благодаря тому, что мы запустили такие точные часы в космос, стабильность их находится на уровне 10-14 секунды или по-человечески они уходят на одну секунду за много миллионов лет», рассказал руководитель научной программы «Радиоастрон» Юрий Ковалёв.
Такой же прибор будет установлен и на аппарате Роскосмоса «Спектр-М» с российским космическим телескопом «Миллиметрон». Главное отличие от «Радиоастрона» – новая космическая обсерватория будет работать в другом диапазоне волн.
«Миллиметрон» увидит, как формируются звезды и экзопланеты. И самое главное – заглянет за краешек черной дыры в центре нашей галактики. Именно там, по мнению ученых, из-за чудовищной силы гравитации время почти останавливается.
Как идет время в космосе: сравнение с Землей и использование атомных часов
Между космическим и земным временем есть разница. И это давно доказали ученые. Оказывается, что на течение времени влияет гравитация (притяжение, называемое еще всемирным тяготением), а также скорость перемещения объекта.
Почему время в космосе идет медленнее
Время в космосе замедляется вблизи планет и на их поверхностях. Дело в том, что при приближении к небесным телам усиливается гравитация. Данный эффект был первоначально предсказан Альбертом Эйнштейном в теории относительности. Из нее вытекает основной принцип – гравитационные поля вызывают пространственно-временное искривление.
Максимально сильной гравитацией в космосе обладают черные дыры. Они притягивают космические тела и электромагнитное излучение. В этих местах галактики, по мнению ученых, время практически останавливается.
Подтверждением, как неравномерно идет время в космосе, служит пример с МКС:
Использование атомных часов
Чтобы понять, как идет время в космосе относительно планеты Земли, были созданы атомные часы. Они не имеют стрелок и циферблата. Устройство похоже на железный контейнер. Внутри находится сверхчувствительная радиоизмерительная аппаратура с атомным стандартом.
Эксперименты неоднократно проводились с атомными часами. Их устанавливали на различных устройствах – самолетах, станциях, спутниках. Общий результат всегда был одним и тем же – ближе к поверности Земли время течет медленнее из-за гравитации. Исходя из этого, можно сделать вывод, что в космосе время идет быстрее (по мере удаления от поверхности Земли). Но из-за скорости перемещения оно может и замедляться. В связи с этим актуальность обретает фраза, что время относительно.
Атомные часы.
Изображение с сайта ru.wikipedia.org
4glaza.ru
Ноябрь 2021
Статья одобрена экспертом: Марина Атланова
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Как идет время в космосе и чем оно отличается от земного?
Изменения времени при скорости
Это доказано Эйнштейном в теории относительности: чем быстрее тело движется тем медленнее время идет, но только для этого тела. Помимо теоретического подтверждения, закон также был доказан многими теоретическими экспериментами. Поэтому в нем в целом можно не сомневаться.
Человек полетел на космическом корабле в возрасте 20 лет со скоростью 0,995 от скорости света это 298281,1 км/сек (что гораздо быстрее, чем мы можем достичь сейчас) и встретил всего пять дней рождений за все свое космическое путешествие. Когда он возвратился домой в возрасте 25 лет, он обнаружил, что его бывшим сверстникам уже больше 70 лет!
Например специально для данного эксперимента учеными из США были переданы сверхточные часы на международную космическую станцию. Они были запущены в одно и тоже время разница лишь в том, что одни по сути стояли на столе, а вторые отправлены в космос, где расстояния преодолеваемые за отрезок времени намного больше, соответственно и скорость там выше.
В результате разница была хоть и не очень значительной, но она была, за три месяца разница составила около двух секунд, а это на орбите земли, то есть это еще не максимальные скорости достижимые человеком. 
Самое интересное, что эксперименты подобного рода проводились неоднократно, поэтому некоторые научные фантасты даже стараются на этой теории построить машину времени, и им уже удалось переместить один атом на целых 2 секунды назад. Это достаточно серьезное продвижение, как бы это не звучало.
Видео
Искривление пространства и времени как причина относительности
Любой физический предмет, обладающий ненулевым весом, изменяет вокруг себя пространственно-временные показатели.
Рядом с таким небольшим объектом, как яблоко, искривление минимально, а явные изменения происходят только в пространстве, окружающем массивные тела.
На фотографии — изображение одного квазара. Его свет, искривляется пространством вблизи массивной черной дыры (посередине) и доходит до нас в виде четырех отдельных пятен. Время рядом с черной дырой будет сильно замедлено. Credit: телескоп «Хаббл», NASA.
Земля своей массой создает гравитационное поле такой силы, что для объектов, находящихся на земной орбите, время проходит медленнее, чем на поверхности планеты.
Наличие временного несоответствия было выявлено при отправке сообщений со спутников на Землю.
Ощутимое пространственно-временное искривление возникает вблизи любых массивных тел — планет, звезд. Это было доказано опытным путем.
Свет квазара, расположенного неподалеку от мощной черной дыры, искривляется, время в той области также замедляется.
Это видно по тем пятнам, которые проявляются для земного наблюдателя через неравные временные периоды.
Интересные факты
Согласно теории относительности, любой предмет, на который действует гравитация, падает прямолинейно и равномерно.
Мяч, по которому ударили, движется не по дугообразной, а по прямой траектории. Он летит вверх и падает обратно на Землю из-за пространственно-временного искривления, поскольку траектории подброшенного предмета и планеты в установленный момент сходятся в 1 точке.
Пример
Пример не означает, что человек в ракете почувствует серьезную разницу времени в космосе и на Земле. Его привычные действия не станут медленными, они будут идти привычным образом.
Для человека с Земли это, конечно, будет восприниматься иначе, если он сможет увидеть другого в это время в ракете.
Несмотря на это, объект в ракете также будет думать, что исчисляется период на Земле очень медленно, если бы он мог увидеть часы там.
Как идет время в космосе относительно Земли? Ведь не все люди ощущают разницу. Дело в том, что человек в ракете ощущает время относительно самого себя, поэтому чувствует какие-то изменения. Ему кажется, что скорость течения его времени гораздо больше. Также это обусловлено серьезным ускорением у ракеты, из-за чего агрегат движется не линейно, как Земля. Соответственно, система отсчета не является равноправной в обеих точках. Именно по этой причине человек в космосе считает, что он движется быстрее, а земные жители почти не замечают разницы.
Какое время в космосе?
Космическая станция движется вокруг Земли со скоростью около 8 километров в секунду. А это, согласно эффекту релятивистского замедления времени, означает, что в космосе время идет медленнее. Космонавты стареют медленнее, чем люди на Земле. Но разница не заметна — после шести месяцев на МКС она составит не более 0,005 секунд.
Теперь вы знаете, что между временем в космосе и на Земле есть разница, хоть и небольшая.
Разница во времени на Земле и в космосе
В 20 в. было доказано, почему отличается время в космосе и на Земле. Разница создается благодаря действию гравитационного поля.
До научных открытий, совершенных ученым Альбертом Эйнштейном, время считалось неизменной величиной. Люди думали, что оно всегда и везде протекает одинаково.
Все изменила Общая теория относительности — согласно данному научному труду, пространство и время связаны друг с другом, а минуты и секунды отсчитываются неодинаково для тел движущихся и находящихся в состоянии покоя.
Важность теории Эйнштейна
Вначале Эйнштейн назвал свою работу «К электродинамике движущихся тел». Теорией относительности она стала позже — когда научный мир, ознакомившийся с ней, сделал выводы, касающиеся «относительного» положения тел в пространстве.
Так, человек, находящийся на борту судна, к примеру на его палубе, бросающий камень по направлению к носовой части, не заметит разницы для себя, если корабль плывет или остается неподвижным. Объясняется феномен тем, что по отношению к кораблю местоположение человека всегда остается неизменным.
Основные выводы
Существует 2 основополагающих принципа, вытекающих из Общей теории относительности:
Благодаря релятивистскому замедлению времени для движущихся с ненулевой скоростью объектов любые физические процессы в нем происходят не так быстро, как в статическом положении.
Практический пример
Существует доказательство того, что для человека, летящего самолетом, время течет медленнее, чем для людей, которые находятся на Земле в состоянии покоя. Но этой разницы никто не почувствует, ведь она составит не более миллиардной доли секунды.
Ситуация меняется, когда скорость движущегося объекта многократно увеличивается.
Так, ракета, летящая со скоростью света, способна за 1 год преодолеть расстояние, составляющее 100 и более лет по земным меркам. Для самого космонавта, находящегося внутри такой ракеты, минутные стрелки двигались бы так же, как и всегда, — замедление заметили бы только земляне, каким-либо образом увидевшие часы, установленные в кабине корабля.
С другой стороны, космонавт, в этот момент посмотревший из иллюминатора на Землю и увидевший на ее поверхности часы, обратил бы внимание на их замедленный ход.
Несмотря на это, в действительности замедление возникает только у космонавта. Это связано с большой скоростью летящей ракеты и тем, что точки отсчета для корабля и планеты остаются неравноправными, ведь Земля постепенно передвигается по прямой траектории, а летательный аппарат перемещается с ускорением.
Искривление пространства и времени как причина относительности
Любой физический предмет, обладающий ненулевым весом, изменяет вокруг себя пространственно-временные показатели.
Рядом с таким небольшим объектом, как яблоко, искривление минимально, а явные изменения происходят только в пространстве, окружающем массивные тела.
Земля своей массой создает гравитационное поле такой силы, что для объектов, находящихся на земной орбите, время проходит медленнее, чем на поверхности планеты.
Наличие временного несоответствия было выявлено при отправке сообщений со спутников на Землю.
Ощутимое пространственно-временное искривление возникает вблизи любых массивных тел — планет, звезд. Это было доказано опытным путем.
Свет квазара, расположенного неподалеку от мощной черной дыры, искривляется, время в той области также замедляется.
Это видно по тем пятнам, которые проявляются для земного наблюдателя через неравные временные периоды.
Уничтожение стереотипов
Из всего вышесказанного можно сделать вывод: время в космосе протекает по-разному.
Рядом с крупными объектами оно идет медленнее, а вдали от них, в пространстве без звезд и черных дыр, — быстрее.
Все это в корне рушит стереотип, согласно которому время представляется константой, некой постоянной величиной.
Интересные факты
Согласно теории относительности, любой предмет, на который действует гравитация, падает прямолинейно и равномерно.
Мяч, по которому ударили, движется не по дугообразной, а по прямой траектории. Он летит вверх и падает обратно на Землю из-за пространственно-временного искривления, поскольку траектории подброшенного предмета и планеты в установленный момент сходятся в 1 точке.
Атомные часы на Земле и в космосе
Чтобы доказать, что время на орбите проходит медленнее, чем на земной поверхности — достаточно выдать космонавту, готовящемуся к полету в космос, атомные часы и в точности такие же оставить на Земле.
Если сверить время на часах космонавта, вернувшегося с МКС с местным временем, окажется, что они отстают. Это означает, что космическое время на станции проходило медленнее.