c
c2
s2
t
t2
1
1
=
=
根据公式
,原子钟时间的快慢变化与对应的光速变化具有正比例变化关系,即内在光速变化率
s
1
24h
也是地空两处时间变化率。以地面的时间为准,太空卫星上的原子钟
表观上减慢的时间为:
−6 秒,即38.6
。
4.4682 10−10 24 3600 = 38.610
s
GPS
相对论的理论值也是这个数值,但它是说快,即
卫星上的原子钟比地面上的原子钟快。值得注意的是,
相对论这个钟的快慢概念与我们通常所理解的钟的快慢概念是不同的,通常我们理念上的钟的快慢是钟的读数
大就是钟快,钟的读数小就是钟慢,例如标准时间12:00 ,某钟指示12:01 ,则该钟快了,若钟指示11:59 ,则
9192631770
该钟慢了。相对论快慢概念则完全不同,以铯原子发射的那个特定光线为例,该光线在地面上振荡
1
GPS
个周期为标准的
秒,但到了
卫星处,根据能量守恒原理,铯原子发射的那条特定光线只需振荡
9192631765.9
1
个周期就有地面的标准 秒了,科研人员在对钟反复测试中也发现了这一点,由于受到爱因斯坦
GPS
光速不变的影响,看到振荡次数减少了,便认为是钟变快了,这是
卫星处钟快的由来。以光速可变的观点
GPS
看,
卫星处的发射光速变慢了,电磁波每个振荡周期变长了,若以铯原子发射的那条特定光线振荡
9192631770
1
个周期为该处的 秒,则
GPS
卫星处的原子钟相较地面上的原子钟不是快了,而是慢了。由此可
见,钟快钟慢在这里只是概念问题。
GPS
7
卫星处的钟慢效应值要分别进行两个效应的计算,狭义相对论效应的计算值为每天慢 微
相对论计算
秒多,广义相对论效应的计算值为每天快45微秒多,二者合起来每天快38 微秒多。计算过程复杂,不少质疑
者指出其计算过程逻辑混乱,有凑数据之嫌疑。笔者把相对论需要两种分开计算结合在一起,只需一个方程式,
一个计算过程,方法简单,计算准确,条理清晰,逻辑自洽。
2
例 ,由于
GPS
GPS
卫星上的原子钟比地面上的原子钟走得慢,为了使二者的原子钟步调一致,就要对
上
GPS
的原子钟的计时频率进行调整。问在
卫星发射前,应把10.23 兆赫调为多少兆赫?
c = 299792457 .8660
c
GPS
m/s
=
解:根据上面的计算可知,
卫星上的光速为
,已知地面上的光速为
k
0
n = 9192631770
299792458 m/s
1
,在标准 秒时间内,地面上铯原子发射的那条特定电磁波振荡周期数为
次,
d
n
ck
c0
k
=
n
1
GPS
卫星上铯原子发射该特定电磁波的振荡周期数 k 为:
在此标准时间
秒内
,代入数据解之得:
n
d
n = 9192631765.891
(次)。
d
f
f
设10.23兆赫( d )应调为 k ,则:
91