900 дней в космосе сколько 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.
Как идет время на МКС?
МКС находится высоко над поверхностью (от 340 до 400 км над уровнем моря) и летит со скоростью 27 576 км/ч. относительно Земли, поэтому ее собственное время, во-первых, течет быстрее нашего собственного времени, так как на высоте пространство-время меньше искривлено под воздействием гравитационного поля Земли. И, во-вторых, время на борту замедляется относительно нашего земного из-за высокой скорости космической станции. Осталось лишь вычислить оба этих эффекта и понять, какой из них имеет большее влияние.
Очевидно, что полет на МКС — не самый лучший способ продлить себе жизнь относительно других людей: ведь чтобы выиграть одну секунду, вам придется провести на орбите около 100 лет.
Это интересно: данное знание действительно дает нам теоретическую возможность заглянуть в будущее. Разогнавшись на космическом корабле до околосветовой скорости или же просто пролетев около космического объекта огромной массы и затем вернувшись на Землю, мы обнаружим, что за несколько лет нашего полета на Земле прошли сотни лет. Но пока что максимальная скорость, развитая человеком не позволяет достигать нам таких результатов (39897 км/ч или 11,08 км/с), равно как и объекты с огромной массой находятся слишком далеко, чтобы мы могли из достигнуть.
Сначала мне показалось, что в скорости ошибка. Но нет, всё правильно. Просто 7,66 км/с выглядит как-то более скромно.
время на борту замедляется относительно нашего земного из-за высокой скорости космической станции
Если не ошибаюсь, то ход времени искажается только при наличии тангенциального ускорения. При движении по орбите такое ускорение равно нулю.
Ну ок, я с трудом себе в голову ТО укладываю, и поэтому вопрос, все время говорят «разогнаться до околосветовой», а если прям до скорости света? То время вообще остановится? Ну в смысле со стороны будет казаться, что у тебя время остановилось совсем?
Всегда было интересно если два объекта летят с одинаковой скоростью, и один из них пролетит рядом возле массивного (к примеру ЧД) объекта, они придут к конечному пути в одно время? И одинаковое ли расстояние они преодолеют?
а Земля вращается вокруг Солнца. Солнечная система вращается вокруг цента Галактики, и всё это вращается вокруг центра Вселенной.
Я один вижу в отражении ягуара с огромным носом в прыжке?
Путешественники во аремени обходятся вообще без МКС
«Но пока что максимальная скорость, развитая человеком не позволяет достигать нам таких результатов (39897 км/ч или 11,08 км/с)»
А Вояджер 1 со своими 62 140 км/ч медленнее что-ли?
Нам препод рассказывал, что когда космонавт пробыв в космосе какое-то время и не постарев на него, по прибытии на землю потом быстро стареет на это время. Препод этот из Королевского колледжа космического машиностроения и технологии был знаком с космонавтами если что)
Впечатляет. Я аж личинку снёс.
Почему все обязаны гордиться полетом Юлии Пересильд на МКС
Только вместо этого мне дают повторение полета Белки со Стрелкой. И у собак, и у Юли с ее оператором задачи были одинаковые: не обоcpaться и лаять, если что-то пойдет не так. И тех, и других возили в космос умные дяди. Но вот только Белка со Стрелкой были первыми и рисковали: их предшественники Чайка с Лисичкой погибли в результате падения и взрыва ракеты. А Юля летала по отработанной сотни раз схеме на надежнейшей ракете и была даже не пятисотой.
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.
«Один день на небе равен тысяче лет на земле». Учёные доказали, что это действительно так
«У Господа один день, как тысяча лет, и тысяча лет, как один день», — сказано в Библии.
Похожее выражение — «Один день на небе равен тысяче лет на земле» — знакомо и китайцам, правда, большинство из них считают его выдумкой. Однако учёные доказали, что это утверждение вовсе не вымысел.
Земля совершает оборот вокруг своей оси за один день, а вокруг Солнца — за год. Период обращения Юпитера вокруг Солнца составляет 11,86 лет, поэтому если человек проведёт год на Юпитере, то на Земле пройдёт почти 12 лет. А если человек поживёт год на Нептуне, на Земле пройдёт примерно 165 лет.
Меркурий совершает один оборот вокруг своей оси за 58 дней, а Солнце он обходит за 88 дней. Если провести на Меркурии год, то на Земле пройдёт 88 дней.
Тогда, если выйти за пределы Млечного Пути, найдётся ли планета, где один день будет равен тысяче лет на Земле?
Исследователи обнаружили, что Солнцу требуется около 200 млн лет для того, чтобы совершить полный оборот вокруг центра Галактики. Галактика же совершает полный оборот за один миллиард лет.
Группа исследователей под руководством Герхардта Мойрера из Международного центра радиоастрономических исследований при Университете Западной Австралии выяснила, что независимо от масштабов все галактики совершают полный оборот вокруг своей оси примерно за миллиард лет.
«Независимо от того, большая это галактика или маленькая, если бы вы расположились на её краю, вам понадобилось бы около миллиарда лет, чтобы сделать полный оборот», — заявили исследователи.
Млечный Путь — это всего лишь маленькая точка на теле Вселенной, которая состоит из бесчисленных галактик. Если добраться до края Вселенной и провести там год, сколько миллиардов лет пройдёт на Земле?
Учёные считают, что время — это относительное понятие, и если выйти из нашего пространства, земное «время» перестанет существовать.
Теория относительности Эйнштейна говорит, что время и пространство вместе образуют четырёхмерное пространство-время и составляют базовую структуру Вселенной. По сравнению с неподвижными часами ход движущихся часов будет становиться тем медленнее, чем быстрее они движутся в пространстве. Если двигаться со скоростью света или даже быстрее, время может полностью остановиться.
Другими словами, если космический корабль пролетел 1000 световых лет со скоростью света, для пассажиров на корабле, возможно, пролетел лишь миг, но для людей на Земле прошло десять столетий.
Современная наука доказала, что выражение «один день на небе равен тысячи лет на земле» не является выдумкой.
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.