달에서는 지구보다 시간이 빨리 진행한다.

 

달에서는 지구보다 시간이 빨리 진행한다.

=아인슈타인의 상대성이론을 써서 물리학자가 계산하다.=

 

지구와 달에서 시간은 서로 다른 속도로 흐르는 것 같다. 새로운 연구에 따르면, 달의 시계는 지구보다 <하루에 56.02마이크로초> 더 빠르게 움직인다.

인간의 의미로는 거의 불가능한 <시차>이다. 그러나 이러한 시차는 NASA의 아르테미스 프로그램과 같은 우주 임무에 매우 중요하다.

애초에 지구와 달의 시간의 흐름이 다른 이유는 무엇인가? 그리고 물리학자들은 왜 이 미세한 편차에 초점을 맞추는 것일까? 여기서 소개할 것은 상대성 이론을 이용한 시간의 과학이다.

 

우주에는 절대적인 시간이 없다.

시간은 누구에게나 평등한 것처럼 보일 수 있다.

그러나 진실은 두 사람이 정확히 같은 속도와 정확히 같은 방향으로 움직이지 않는 한 두 사람의 한 시간은 같은 길이가 아닐 것이라는 것이다.

 

상대성 이론의 핵심 진리는 절대 시간과 같은 것은 없다는 것이다.

따라서 지구와 달의 시간의 흐름은 다르다.

달은 지구를 공전하며 지구는 축을 중심으로 회전한다. 따라서 달의 움직임은 지구의 어느 지점에 상대적이다. 이것은 지구에서 볼 때 달의 시계를 지연시키는 효과가 있다.

또한 달의 중력이 지구보다 작기 때문에 시간의 흐름에도 영향을 미친다. 이 효과는 이전 효과와 반대이며 달의 시계를 빠르게 하는 효과가 있다.

즉, 달의 시계와 지구의 시계는 다르게 진행된다. 그렇다면, 시계가 가는 방식에 얼마나 편차가 있는가?

2024년 4월, 미국 정부는 과학자들에게 이를 알아내라는 도전장을 내밀었다.

이에 대응한 과학자들 중에는 미국 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스의 이론 물리학자인 닐 애쉬비(Neil Ashby)가 있었다.

 

아폴로 11호 임무 중에는 달 표면에 레이저 반사경이 설치되었다. 일반 상대성 이론을 테스트하기 위한 것이었지만 달과 지구의 시계가 얼마나 빠른지 알아내는 데에도 사용할 수 있다. 달의 시계는 하루에 지구보다 56.02마이크로초 빠르게 움직인다

이 복잡한 문제를 해결하기 위해 애쉬비와 그의 동료들은 지구와 달이 서로의 무게 중심을 중심으로 회전하며 태양의 중력에 의해서만 자유 낙하한다는 가정에서 시작했다.

 

이를 통해 지구와 달의 자전, 조석력, 완벽하게 구형이 아니라는 사실과 같은 다양한 복잡한 요인의 영향을 더 쉽게 공식화할 수 있다.

달 시계와 지구 시계 사이의 계산된 불일치는 하루에 56.02마이크로초입니다. 달의 시계는 24시간 동안 지구의 시계보다 0.00005602초 더 빨리 움직인다.

인간의 감각에는 거의 존재하지 않는 미묘한 차이이다. 그러나 달과 지구가 자주 소통하는 우주 임무에는 무시할 수 없는 격차가 있다.

특히 중요한 것은 달 항법의 안전이다. 현대 내비게이션 시스템의 성공의 열쇠는 빛의 속도로 이동하는 전파에 의해 수행되는 시계를 동기화하는 것이다.

빛은 1나노초(0.001마이크로초)에 30cm를 이동한다. 인간의 관점에서는 번개 같은 속도이지만, 지구와 달 사이의 56마이크로초 차이를 고려하지 않으면 하루에 17km의 오차가 발생한다.

 

아르테미스 프로그램과 같은 우주 임무에서는 우주선과 우주 비행사의 위치를 시간당 10미터 이내로 알려야 한다. 따라서 56마이크로초의 편차는 매우 용납되지 않는다.

물론 수많은 인간과 로봇이 달에서 활동하려면 몇 년 또는 수십 년이 걸릴 것이며 이러한 수준의 시간 관리가 필요하다. 그러나 인류의 우주 확장에 참여한 과학자들은 지금 그것을 준비하고 있다.

 

이 연구는 2024년 8월 12일 천문학 저널(The Astronomical Journal)에 발표되었다.

 

* 일본어원문=月では地球より時間が速く進む。アインシュタインの相対性理論を用いて物理学 者が計算

* 출처=https://karapaia.com ›