До начала ХХ века никто не знал об изменении течения времени. Так на орбите Земли оно будет быстрее, чем на самой поверхности. Альберт Эйнштейн, известный ученый в сфере физики, введя свою теорию относительности, сделал вывод, что время не постоянное и в зависимости от определенного места оно будет идти медленнее или наоборот. Изменяется ли время в космосе?
Как в космосе течет время, и почему так происходит
В 1915 году Альберт Эйнштейн представил свою работу, над которой работал много времени — Общую теорию относительности.
Ученые и не могли подумать, что после этого представление о мире настолько резко поменяется. Но тяжелее всего тогда было доказать на практике, так как первые полеты и запуски МКС начались намного позже.
Сейчас проводились длительные исследования этого вопроса, и теория стала явью — время в космосе и на Земле вправду отличается.
Изначально ее название было “К термодинамике движущихся тел”, но только после подробного исследования другими учеными было принято переименовать для простоты и узнаваемости на теорию относительности.
Эта тема изучалась и другими физиками, например, Филиппом Ленардом, Дж. Дж. Томпсоном и другими. Позже они получили Нобелевскую премию в изучении.
Схема возникновения теории относительности Энштейна:
Главное свойство, которое несет в себе теория заключается в том, что время и пространство никак не отделяются друг от друга.
Поэтому, благодаря постулатам известного физика можно сделать такие выводы:
- Под воздействием гравитации пространство-время в любом случае искривляется. Другими словами, в зависимости от силы гравитационных полей будут происходить изменения. Так, на Земле время идет медленнее относительно своей орбиты, потому что сила притяжения куда сильнее.
- При движении определенного объекта на орбите наблюдается такой эффект, как релятивистское замедление времени. То есть, когда происходит перемещение тела, которое не имеет нулевую скорость, время и физические процессы ощущаются и происходят медленнее.
Теория напрямую конфликтовала с уже принятыми законами термодинамики на то время, отчего сначала она вызвала сомнения. Но чем дальше проходит изучение окружающего мира, тем больше возникает противоречий с прошлыми открытиями.
Эйнштейн своей работой поспорил с давним галилеевским принципом относительности. Раньше считалось, что все системы отсчета происходят одинаково вне зависимости от места.
Можно представить ситуацию, именуемую парадоксом близнецов. Например, представим двух людей с одинаковым возрастом. Кто-то из них отправляется на орбиту Земли на определенное время. Возвращаясь, оставшийся на поверхности будет выглядеть старше.
Такое происходит в полете в обыкновенном самолете, но разница между людьми не заметна, так как составляет всего лишь миллиард доли секунд. Но при огромной скорости движения той же МКС или ракеты соотношение способно стать огромным и равняться около целого столетия.
Масса нашей планеты вполне позволяет проводить эксперименты со специально разработанными приборами, так как Земля способна изменить пространство-время вокруг себя. Учеными проверялась эта теория много раз.
И результаты может были и не очень показательными, но различия между космическим и нашим временем все-таки существует.
Такими маленькими шагами человечество движется к новым вершинам. Но думать, что время вне Земли всегда идет быстрее, лучше не стоит.
Потому что его пространство также, как и наше, напрямую связанное с течением часов. Вблизи черных дыр, например, гравитационное поле настолько сильное, что время там может не просто очень замедлиться, а даже остановиться. Поэтому время в космосе всегда относительно.
Эффекты замедления времени на Земле, схема:
К тому же найти место, где можно было бы измерить течение секунд в нем, почти невозможно, так как требуется такая территория, в поблизости которого не будет никакой гравитации, а воссоздать ее могут звезды, планеты и другие внеземные объекты.
Какая разница течения времени на Земле и в космосе
Так как ученым с помощью теории относительности давно известно о течении времени в космическом пространстве, им удалось рассчитать разницу между космосом и Землей.
Сильная гравитация увеличивает в размере кривизну пространства в какой-то выбранной точке, поэтому время там будет идти медленно относительно какого-то, допустим, наблюдателя. В KA GPS отправили атомные часы — самые точные в мире.
Это нужно для определения того, сколько времени занимает прохождение суток не на планете.
Так было рассчитано, что из-за эффекта точно такие же часы на Земле шли на 45900 нс/день медленнее, чем с орбиты. То есть один день в космосе совсем немного отличается от обычного. На разной высоте они будут показывать время по-своему.
Поэтому ядро Земли будет моложе, так как более быстрое течение времени на поверхности ускоряет процесс старения коры планеты. Так, центр будет моложе на 2,5 года. Цифры незначительные, но ошеломляют, ведь такой разрыв происходит на самой Земле.
Интересные факты
Существует известный фильм “Интерстеллар”, режиссер которого показал как-никак лучше феномен, возникающий из-за гравитации. Кристофер Нолан придумал удивительный сценарий, где главные герои попадают на планету под названием Миллер.
Ее особенностью стало то, что из-за не сильной гравитации час, проведенный на ней, длился нашим 7 годам на планете Земля. Вернувшись на космический корабль спустя около 3 часов, они заметили ужасающую картину — их коллега прождал 23 года, а поседевшие волосы дают знать о прошедшем здесь времени. Так примерно может и произойти в космосе.
Не стоит думать о том, что время на Земле и в космосе для человека поменяется.
Все будет точно таким же, не в зависимости от гравитации. Он не будет двигаться для себя быстрее или медленнее.
Но вот если бы кому-то из Земли удалось наблюдать за космонавтом, то смотрящий заметит, что на корабле все происходит непривычно медленно. Такое же будет и наоборот.
При этом человек, привыкший к Земле, отметит для себя, что секунды идут слишком быстро, если тот будет следить за часами. Система отсчета изменится, в особенности при движении космического корабля. Это происходит от второй важной части теории относительности, где релявитское замедление контролирует не просто внутренние ощущения, но и физические процессы нашего организма.
Существует одно космическое явление связанное напрямую с теорией относительности. Назвали его Крест Эйнштейна. Он находится в созвездии Пегаса на расстоянии 8 млрд.
А ближе к нам есть галактика-зеркало, которая создает невероятный эффект. Благодаря ее сильной гравитации, квазар «делится» на 4 световых луча. Иногда линзирующую галактику путают с черной дырой.
Способность такого типа небесных тел заключается в том, что они своим гравитационным полем способны на такие вещи, как изменять направление электромагнитного излучения. Очень похоже на то, как обычная линза отражает и меняет яркость, отсвечивание света.
Заключение
Основываясь на относительности, можно представить не только, как будет протекать время на орбите Земли, но и на других планетах.
На Марсе из-за слабой гравитации, в сравнении с нашей, часы должны идти куда быстрее. В то же время на Юпитере все будет наоборот, так как его гравитационное поле в несколько раз сильнее третьей по счету планеты.
В космосе настолько много разных объектов, что невозможно точно определить, как именно идет время. Если рядом окажется таинственная черная дыра, то оно может и вовсе остановиться из-за безумнейшей гравитации. Или наоборот в месте, где нет поблизости внеземных тел, наблюдается ускорение.
И непонятно, насколько же станет быстрым.
Альберт Эйнштейн со своей теорией относительности перевернул другие предложенные теории, которые были открыты задолго до этого.
Ученым удалось по-новому взглянуть на время и понять, что оно не способно быть постоянным в разных местах и условиях.
А значит космос после этого стал еще более загадочным и неизвестным, чем раньше, ведь пришлось проводить много перерасчетов, экспериментов именно сейчас. Потому что на то время люди только и мечтали о попытках улететь далеко на орбиту.
Как бы не казалось, но разница времени в космосе и на Земле не такая большая. И только при определенной скорости передвижения, расстояния между двумя точками способно создать огромный разрыв. Но это пока еще не в силах ученых. Сколько людей в космосе не побывало, никто не вылетал за границы орбиты.