Pesquisadores encontraram uma maneira de manter os relógios da Terra e da Lua sincronizados

O tempo é tudo hoje em dia. As redes de comunicações e os sistemas de posicionamento global dependem do acompanhamento preciso do tempo preciso dos sinais – incluindo a tomada em consideração dos efeitos da relatividade. Quanto mais fundo você vai no poço gravitacional, mais lento o tempo passa, e chegamos ao ponto em que podemos detectar diferenças nas altitudes dos planetas. Um milímetroO tempo flui mais rapidamente na altitude em que os satélites GPS estão localizados do que nos relógios da superfície da Terra. O que torna as coisas mais complicadas é que estes satélites se movem a altas velocidades, um efeito que retarda as coisas.

Isto é relativamente fácil de explicar na Terra, onde estamos a lidar com um único conjunto de modificações que podem ser programadas nos dispositivos eletrónicos que precisam de rastrear estas coisas. Mas existem planos para enviar uma série de instrumentos para a Lua, que tem um campo gravitacional muito menor (relógios mais rápidos!), o que significa que os objetos podem permanecer em órbita apesar de se moverem lentamente (relógios mais rápidos também!).

Seria fácil criar um sistema semelhante para rastrear o tempo na Lua, mas isso inevitavelmente faria com que os relógios ficassem fora de sincronia com os da Terra – um problema sério para coisas como observações científicas. Portanto, a União Astronômica Internacional Ele tem uma decisão Isso requer um “sistema de referência lunar celestial” e um “tempo de coordenadas lunares” para lidar com as coisas lá. Na segunda-feira, dois pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, Neil Ashby e Bijunath Patla, fizeram um cálculo para mostrar como isso funciona.

Mantenha o tempo

Estamos nos preparando para explorar a lua. Se tudo correr bem, a China e uma coligação liderada pelos EUA enviarão várias missões não tripuladas, o que poderá levar a uma presença humana permanente. Teremos uma gama crescente de dispositivos e, eventualmente, instalações na Lua. Rastrear alguns itens por vez foi suficiente para as missões Apollo, mas missões futuras podem precisar pousar em locais precisos e talvez mover-se entre eles. Isto torna valioso o equivalente a um GPS lunar, observa o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia em seu relatório de 2011. Seu comunicado de imprensa Anúncio de emprego.

É possível que tudo isto possa ser tratado por um sistema de posicionamento lunar independente, se estivermos dispostos a aceitar que ele se move de acordo com o seu próprio ritmo de tempo. Mas isto tornar-se-á um problema se acabarmos por fazer coisas como realizar astronomia a partir da Lua, onde a cronometragem precisa dos acontecimentos será crucial. Permitir dois sistemas separados também significa mudar todos os sistemas de cronometragem a bordo dos veículos à medida que estes viajam entre os dois.

Chegou-se à teoria que rege como abordar a criação de um sistema único. Mas a aplicação prática disto fica como exercício para futuros investigadores. Mas claramente o futuro é agora.

Ashby e Patla desenvolveram um sistema pelo qual qualquer coisa poderia ser calculada com referência ao centro de massa do sistema Terra/Lua. Ou, como eles colocaram no jornal, seu sistema matemático “nos permite comparar as taxas do relógio lunar e os pontos de Lagrange lunares em relação aos relógios da Terra, usando uma medida adequada para um referencial local de queda livre, como o centro de massa da Terra”. -Sistema lunar no campo gravitacional do Sol.”

Como é isso? Bem, existem muitas equações derivadas. O texto do artigo contém 55 equações e há mais 67 equações nos apêndices. Então, grande parte do papel se parece com isso.

As coisas ficam complicadas porque há muitos fatores a serem considerados. Existem efeitos de maré do sol e de outros planetas. Qualquer coisa na superfície da Terra ou da Lua se move devido à rotação; Outros objetos se movem enquanto estão em órbita. O efeito gravitacional no tempo depende de onde o objeto está. Portanto, há muito o que acompanhar.

Futuro seguro

Ashby e Batla não precisam levar tudo em consideração em todas as circunstâncias. Alguns desses fatores são tão pequenos que só podem ser detectados com um relógio de altíssima precisão. Outros fatores tendem a se anular. No entanto, utilizando o seu sistema, fomos capazes de calcular que um objeto próximo da superfície da Lua capturaria 56 microssegundos adicionais por dia, o que é um problema em situações em que podemos confiar na medição do tempo com precisão de nanossegundos.

Os investigadores dizem que a sua abordagem, embora focada no sistema Terra-Lua, ainda é generalizável. Isto significa que pode ser modificado e criar um quadro de referência que pode funcionar na Terra e em qualquer outro lugar do sistema solar. O que, dada a velocidade com que enviamos coisas para além da órbita baixa da Terra, é provavelmente uma preparação saudável para o futuro.

O Jornal Astronômico, 2024. DOI: 10.3847/1538-3881/ad643a (Sobre DOI).