• РЕГИСТРАЦИЯ

Как работают навигаторы, или теория относительности в действии.

196 12337

     

     Любая теория доказывается экспериментом, после чего ее начинают применять на практике. Это в полной мере относится и к теории относительности.

     Приводить здесь описание экспериментов, подтверждающих СТО и ОТО, бесполезно - у читателей просто нет возможности их повторить и самим убедиться в работоспособности СТО и ОТО.

     Однако есть приборы, которые используются всеми (ну , или почти всеми) , работа которых без учета работ Эйнштейна невозможна, и они работают строго с использованием СТО и ОТО. Все, наверное, поняли, что речь идет о спутниковой навигации.

     Принцип навигации по спутникам вроде прост - на орбитах висит некоторое число спутников, их местонахождение известно. Спутники излучают сигналы, по которым определяется номер спутника, а по времени прохождения сигнала от спутника до приемника (навигатора) определяется точка, в которой находится приемник. Вроде просто?

     Однако здесь есть несколько проблем, а именно:

1. Спутник не весит на орбите как привязанный, он "дрейфует" на ней в некотором диапазоне координат.

2. Течение времени на спутниках должно быть строго одинаковым и синхронизированным с приемником с возможно большей точностью

3. Время подачи сигнала спутниками должно быть известно приемнику с точностью до наносекунд, в противном случае не будет достигнута хоть сколько нибудь приемлемая точность навигации.

   Точность хода часов на спутников достигается применением атомных часов, которые сами имеют наносекундную точность, а также время от времени взаимно синхронизируются.

Точность же часов, установленных в навигаторах, не более точности обычных кварцевых часов - невозможно установить атомный стандарт в навигатор, так как , во первых, это дорого, во вторых, он будет довольно габаритным устройством, неприемлемым для носимых устройств.

Однако, все эти проблемы решены в современных системах, которые в принципе все работают на одинаковых принципах, различие лишь в кодировании сигналов и орбитах спутников.

При этом в каждой системе обязательно учитываются и СТО и ОТО. Дело в том, что без синхронизации часов на спутниках и в навигаторе достичь точной навигации, хотя бы с точностью в несколько метров невозможно. Если мы примем скорость света равной 300 000 км/сек , то ошибка в 1 микросекунду даст ошибку в расстоянии в 0,3 километра - столько свет проходит за 1 микросекунду.

Теперь посмотрим, что у нас получается, если часы на спутниках будут идти так, как они шли на Земле.

Согласно СТО, в связи с разностью скоростей точки на земле и висящего над ней спутника, часы на нем ( в соответствии с СТО) будут идти на 7 мкс в сутки медленнее, чем в момент старта на Земле. Однако, Земля обладает большой гравитацией, и уже в соответствии с ОТО часы на спутнике, находящимся на орбите (порядка 20 000 км. от Земли ) будут идти уже быстрее, чем на Земле, приблизительно на 45 мкс в сутки. Таким образом, если мы суммируем это влияние СТО и ОТО , получим +45-7 = +38 мкс в сутки. Если не корректировать этот уход, то он составит 0,3х38 =11,4 км/сутки.

Поэтому синхронизация часов как спутников между собой, так и приемников - очень важна, так как чем точнее она сделана, тем точнее определение местоположения.

Однако, в дискуссиях нередко высказывается мнение, что учитывать СТО и ОТО для навигации совершенно нет необходимости, так как синхронизировать приемник и спутники можно в момент определения местоположения.

Это было бы так - если бы навигатор один раз определял местонахождение , и повторно делать это нужно было бы хотя бы через несколько секунд - столько времени нужно, чтобы синхронизировать время на приемнике со спутником. Но это положило бы крест на возможности навигации в движении, когда необходимо непрерывно, несколько раз в секунду определять свое местонахождение. Поэтому синхронизация часов проводится один раз и повторяется, когда ошибка определения места становится больше допустимой для этого класса приборов.

Начальный момент времени излученного спутником сигнала определяется после его декодировки в приемнике. Кодирование и шифрование в каждой системе производится по своему, но смысл примерно в следующем - каждый спутник излучает сложный кодированный сигнал, каждая посылка в котором соответствует строго определенному времени. Грубо это выглядит так - все спутники одновременно передают, к примеру, какие то числа, к примеру, 1, 2, 3 , 4 , 5 , 6, 7 и так далее.

Получив сигнал, приемник определяет, в какой момент времени он был излучен - к примеру, на самом спутнике время 10 часов 10 минут 10 секунд 010 миллисекунд. От первого спутника получен сигнал 1, что означает - этот сигнал был излучен в 10 часов 10 минут 10 секунд 001 миллисекунду, от второго спутника сигнал 4, что означает, что сигнал отправлен в 10.10.10.004

Если отнять из времени приемника время спутников, то увидим, что от первого спутника сигнал шел 10 -1 =9 миллисекунд, а от второго 10-4= 6 миллисекунд. Остальное уже дело программы приемника - навигатора.

Не нужно только придираться к конкретным значениям времени, цифры приведены только для обьяснения принципа работы и необходимости точной привязки ко времени.

Итак, вот примерный цикл работы приемника при установлении связи и определения местоположения после включения навигатора:

1. После включения навигатора приемник получает с первого же спутника так называемый альманах, в котором указаны параметры орбиты всех спутников системы, а после начала приема сигнала каждого следующего спутника так называемые эфемериды каждого из них. Альманахи и эфемериды указывают местонахождение каждого спутника в данный момент времени и строго привязаны к системному времени навигационной системы. Что такое альманахи и эфемериды, что в них отражено , и как ведется прием, каждый желающий подробно может найти в сети. Процесс этот довольно длительный, так как они содержат довольно обширный обьем данных.

2. После прием этих данных, начинается синхронизация часов , одновременно с определением первоначального местонахождения. Для этого необходимо иметь сигналы не менее трех, а лучше большего количества спутников.

Приняв сигнал каждого спутника, навигатор определяет область возможного своего нахождения, которая будет представлять некую окружность со спутником, висящим в этот момент над ее центром. Затем точно так же определяется такая же область для еще двух спутников.

Если часы спутника и приемников синхронизированы, то в строго определенной точке все три окружности пересекутся, это и будут координаты вашего местоположения. Если же часы несинхронизированы, то окружности пересекутся в разных точках, которые будут вершинами треугольника, очерчивающего область, в которой вы находитесь. Обнаружив несовпадение точек пересечения, программа приемника - навигатора начинает подстраивать свои часы таким образом, чтобы ошибка уменьшалась и в конце концов вошла в пределы допуска для этого устройства. Исполняет это математическое обеспечение программы, решая соответствующие уравнения. Это так же занимает определенное время.

3. Точная синхронизация достигается с помощью четвертого спутника, с которого принимается определенный код, содержащий метки времени. Такой же код все время генерируется в приемнике. Приняв этот код, навигатор сравнивает его со своим, находит одинаковые точки, и по ним определяет уже точную разницу во времени, убирает ошибку и в дальнейшем ведет расчеты с применением получившегося времени.

Синхронизация проведена.

В дальнейшем уже ведется оперативная работа и выдача данных. Чем больше спутников "видит" навигатор, тем точнее определение местоположения.

Вот теперь вернемся к СТО и ОТО. Если мы не будем учитывать разницу хода часов , то уже через час разница во времени будет 38/12 =1,58 мсек, что даст ошибку 450 метров.

Таким образом, мы видим один из примеров реального доказательства релятивистских эффектов, согласно теории Эйнштейна.

Несколько слов о теории Пуанкаре. Действительно, он очень близко приблизился к пониманию теории относительности. Однако , я не буду здесь углубляться в дебри физики, скажу лишь следующее:

- работы Пуанкаре и Эйнштейна по этому вопросу вышли практически одновременно, и также обсуждались одновременно. И хотя Пуанкаре сделал почти те же выводы, что и Эйнштейн, научное общество, ознакомившись с обеими работами, предпочтение отдало все таки Эйнштейновской СТО .

Разные разговоры о том, что СТО была внедрена чуть ли не административным путем, совершенно не выдерживают критики - по той простой причине, что Эйнштейн на тот момент был 26 летним мало кому известным юнцом, не имевшим покровителей.

     P.C.: Для особо рьяных противников СТО хочу привести следующий факт : 

В свое время в Советском Союзе собирались бороться с теорией относительности так же, как и с генетикой.

Получив указание Сталина о развертывании наступления на «идеологические извращения в физике», Берия вызвал к себе на собеседование людей, ответственных за работы по атомной бомбе (это были И. В. Курчатов и А. П. Александров), и сообщил им о планах вождя. Руководители проекта не дрогнули и сказали, что кампания идеологической дискредитации основ новой физики (СТО и квантовой механики) неминуемо сорвет работы по созданию атомной бомбы. Берия донес этот ответ до Сталина. Как говорят, Сталин долго молча ходил по кабинету, покуривая трубку, а потом сказал: «Пусть наши ученые работают спокойно». И добродушно продолжил: «А расстрелять мы их всегда успеем!» Разоблачение идеалистических извращений в физике было отменено, хотя оно уже до того началось — я застал его следы, когда учился в Ленинградском политехническом институте (ЛПИ им. М. И. Калинина) в пятидесятых годах ХХ века.

     Ну. а особо рьяным "доказывателям" ошибочности теории Эйнштейна и требовающим описаний экспериментов, предлагаю ознакомиться с материалом по следующей ссылке http://elementy.ru/nauchno-pop...   , где как раз речь идет об экспериментальных доказательствах справедливости СТО и ОТО. 

Следующая статья по теме https://cont.ws/@ralexd/113678...

    

Слышите гул? Это гудит ливийский экспресс!

  " ...Ведь от тайги до британских морей                                        &...

Скованные одной сетью: "Нет России"

Намедни даже "Коммерсант", описывая ежегодное шествие левых партий, прошедшее в День защитник Отечества в Москве, удивился:"Если бы не обилие красного цвета и не портреты Сталина, ...

Новая старая роль России

Давным-давно, в далёкой Галактике… ой, не то… Формально в интернете я начал публиковаться в 2007 году. Но ещё за девять лет до этого, в 1998 году, я написал (шариковой ручкой на б...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Александр Рабин 24 декабря 2019 г. 21:06

    Кто здесь врет ?

    Имеется две публикации:«Северный поток-2» оказалось нечем достраивать            Газопровод «Северный поток-2» оказалось нечем достраивать: судов, которые могли бы завершить проект, у России в настоящее время нет. Об этом сообщает «Интерфакс» со ссылкой на главу Объединенной судостроительной корпорации (ОСК) Алексея Рахманова.Одновременно...
    460
    Александр Рабин 21 декабря 2019 г. 23:09

    Цыплят по осени считают, или рано радуетесь...

                         Руководитель "Нафтогаза" Коболев с радостью сообщил, что США сделали Украине "Прекрасный предновогодний подарок", введя санкции против строительства "Северного потока-2".     Действительно, оператор строительства "Норд Стрим-2" сообщил, что строительство временно ...
    2313
    Александр Рабин 10 декабря 2019 г. 20:18

    Коротко - специально для Владимира Зеленского и его окружения.

               В общем то это должно быть ясно всем, но- видимо, на Украине до этого сами додуматься никак не могут. И поэтому почему то очень настаивают на "получении контроля над границей раньше всего".      Однако - пусть господа отдадут себе отчет - возможно ли это ?     Вспомним, как принималис...
    634
    Александр Рабин 7 ноября 2019 г. 15:37

    К вопросу о "врагах народа" и "антиамериканской истерии".

        На YouTube  фильм находится по ссылке https://www.youtube.com/watch?v=cMhbkb7ws8M...
    692
    Александр Рабин 7 октября 2019 г. 19:09

    Прошу запретить..... А хоть понимает , что просит запретить ?

    Некая москвичка Алена Попова подала в Савеловский суд Москвы иск (согласно штампу, принят 2 октября) с требованием признать незаконными действия московского правительства – оно применяет технологии распознавания лиц в городской системе видеонаблюдения, сообщил юрист «Роскомсвободы» Саркис Дарбинян, представляющий интересы Поповой в суде. Обработка биоме...
    1272
    Александр Рабин 19 сентября 2019 г. 22:01

    Поле и физический вакуум.

         Из комментариев, поступивших на мою статью об эфире, ясно, что его проповедники, окопавшиеся на КОНТе , абсолютно не представляют , что вообще то такое - поле и физический вакуум.     По крайней мере, один из них раз 10 задал мне вопрос - что такое, по вашему мнению, поле, и все мои ответы его не устроили - ему нужно б...
    1569
    Александр Рабин 15 сентября 2019 г. 00:27

    Эфир (не медицинский). А его сторонники хоть понимают, что это такое ?

    А в самом деле, "знатоки физики" и их сторонники, когда пытаются доказать, что "эфир существует, а Эйнштейн врет", хоть понимают, о чем идет речь ? В чем отличие "эфирных" теорий и современного научного обьяснения мироздания и электромагнитных явлений? Я на сто процентов уверен, что большая часть из них вообще не представляет, о чем идет ...
    2029
    Александр Рабин 10 сентября 2019 г. 23:43

    Лучше поговорим о плове....

         Я иногда люблю покухарить, особенно приготовить что нибудь из узбекской кухни. В Узбекистане вообще считается что настоящим поваром, истинным "художником кухни" может быть только мужчина, удел женщин, жен - только приготовить что нибудь простенькое.    А Пл-о о в!  Только мужчины - особенно  праздничный.  &nb...
    1865
    Александр Рабин 8 сентября 2019 г. 09:59

    Это интересно: тяжелый грузовик на электроприводе, не требующий топлива и подзарядки.

    В Швейцарии недалеко от города Биль есть цементный завод , сырье на который доставляют из карьера, расположенного выше в горах, на склоне горы Шасраль. Тяжелые грузовики самосвалы ежедневно совершают по 20 рейсов , доставляя сотни тон известняка на завод. На это уходит несколько тонн дизтоплива на каждый грузовик ежедневно. Швейцарцы на...
    1652
    Александр Рабин 7 сентября 2019 г. 22:02

    Конец "дела Благина".

                         За прошедшие дни сентября случилось две вещи - во первых, ко мне наведались сотрудники местного ОВД, как ни удивительно, в связи с делом Благина.     Оказывается, некий его сторонник написал в МВД Татарстана заявление о том, что я, мол на сайте КОНТ и еще где то там в ...
    1743
    Александр Рабин 3 сентября 2019 г. 20:41

    Ошибка Сталина.

           Дюнкерк.В связи с прошедшими годовщинами сразу нескольких событий 80 летней давности в сети, в СМИ вовсю тиражируются заявления об ошибках Сталина , приведших ко Второй мировой войне.     Здесь упоминаются разные варианты - и заключение Договора Молотова- Риббентропа, якобы давшее Гитлеру возможность напасть на П...
    2746
    Александр Рабин 27 августа 2019 г. 19:07

    Физика ЕН антенны и что такое "продольная волна".

            Прежде, чем говорить об ЕН антенне и физике ее работы (а антенна действительно работает так , как она должна работать), нужно представить себе ее устройство.       Опубликовано огромное количество устройств, я даже вчера опубликовал чертежи антенны из кофейных банок, но если отбросить всю шелуху, остается следующее:  &...
    4068
    Александр Рабин 26 августа 2019 г. 20:51

    Конструкция ЕН антенны..... только я здесь ни при чем !

          Собираясь написать о ЕН антеннах, они же "диполь Тесла",они же антенны для связи на НZ волнах ( правда, я точно не знаю, что такое HZ волны - может, ху знает какие-то)  я искал в интернете пару конструкций, наиболее характерных для этих антенн (их уже наопубликовали столько, что сам черт ногу сломит).      И наткнулся на д...
    2089
    Александр Рабин 24 августа 2019 г. 20:37

    Бабочки истории.

              Просматриваю сегодняшнюю ленту Конта. Читаю разных Блондинистых Вить Анисимовых и других страдателей и патриотов России. Естественно, какой великий Путин и каких великих побед он добился. Ничего не имею против Владимира Владимировича, нормальный президент, в России пока нет никого, кто мог бы с ним сравниться ...
    1608
    Александр Рабин 23 августа 2019 г. 22:52

    Антенна ОБ-Е.

          Итак, разберем конкретные антенны, о которых нам прожужжал все уши известный писатель, заслуженный физик , философ и историк науки. Поскольку об ЕН - антенне что разговор поутих, начнем с антенны Харченко, которая ставится в пример как нечто совершенно новое и даже создающее "третье поле". Кстати, насчет последнего - даже если какая то анте...
    3530
    Александр Рабин 21 августа 2019 г. 21:27

    Добрались до антенн - немного теории.

         Антенна- настолько важная часть радиотракта, что среди радиолюбителей, особенно начинающих и малоопытных, а а также в среде "как бы радиолюителей" - различных нахватавшихся верхушек "знатоков" постоянно ходят легенды о каких то "сверхантеннах", имеющих небольшие размеры, но в силу своей "особой" "засекреченной" конструкции способных...
    2132
    Александр Рабин 18 августа 2019 г. 15:01

    Итак, наконец мы добираемся до радиоволн и антенн.

                 Для того, чтобы получить радиоволну, необходимо сгенерировать токи ВЧ, которые, попав в антенну, и приведут к излучению радиоволны.       Собственно, электромагнитные волны будут излучаться при наличии токов любой частоты - даже те же 50 герц создают электромагнитные волны, другой вопрос ...
    2884
    Александр Рабин 17 августа 2019 г. 21:02

    Да когда же это кончится ? Чертов конденсатор....

          Вот это - из моего диалога с одним из "учоных", которые все знают. Курсивом - мои слова, простым текстом - егоЭто у вас что то сдвинуто. Я впервые слышу , что конденсатор "переворачивает фазу". Да , сдвигает фазу тока относительно напряжения на определенный угол, зависящий от емкостиВот тут у кого еще что сдвинуто. Во-первых мы конкр...
    2056
    Александр Рабин 15 августа 2019 г. 22:59

    Магнитное, электрическое и электромагнитное поле. Зародыш антенны.

          Итак, с конденсаторами, баранами и так далее закончили. Думаю, если кто то хотел знать тему, тот понял, ну , а если у человека один эфир в голове, то ничего не поможет.     Суть даже не в эфире, как таковом - кстати, несмотря на проклятия эфирных наркоманов в адрес Эйнштейна, он как раз предлагал называть эфиром п...
    2968
    Александр Рабин 14 августа 2019 г. 20:26

    Физические бараны.

    Прошу меня простить, но другого выхода нет. Пришлось написать эту статью. Итак, задача про баранов:       Представьте себе огромную кошару , в которой содержится куча баранов.     Из нее два выхода - один на север, другой на юг. С северной стороны кошара закрыта воротами, с южной открыта и от нее идет огороженная доро...
    2027
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика