Paritian

Física

Calculadora de la Dilatación Temporal Gravitatoria (Relojes del GPS)

Cuántos microsegundos por día adelanta un reloj en altura por haber menos gravedad, cuántos retrasa por la velocidad orbital y la desviación total de un reloj en esa órbita.

Resultados

Adelanto del reloj por haber menos gravedad 45,72 µs/day
Retraso del reloj por la velocidad orbital (órbita circular) -7,21 µs/day
Desviación total de un reloj en esa órbita 38,51 µs/day
Velocidad de una órbita circular en ese punto 3,873 km/s

Qué hace esta herramienta

La relatividad general dice que los relojes van más rápido donde la gravedad es más débil. En los satélites GPS, a unos 20 200 km de altura, ese adelanto es de aproximadamente 45,7 microsegundos al día, mientras que su velocidad de casi 3,9 km/s los retrasa unos 7,2, lo que da un adelanto neto cercano a 38,5 µs al día. Sin corregir, eso desplazaría las posiciones más de 10 km al día, así que los relojes de los satélites se ajustan a propósito para ir ligeramente lentos antes del lanzamiento. El reloj de tierra se toma parado en la superficie, de modo que la rotación terrestre, que añade unos 0,1 µs al día en el ecuador, se ignora, y la órbita se supone circular.

Fórmula

τ/t = √(1 − 2GM ÷ rc²) · orbit: √(1 − 2GM ÷ rc² − v² ÷ c²), v² = GM ÷ r

Variables

SímboloSignificadoUnidad
mmMasa del planetakg
rrRadio del planetakm
hAltitudkm
GDAdelanto del reloj por haber menos gravedadµs/day
VDRetraso del reloj por la velocidad orbital (órbita circular)µs/day
NTDesviación total de un reloj en esa órbitaµs/day
OVVelocidad de una órbita circular en ese puntokm/s

Ejemplo resuelto

  • Masa del planeta5,972e+24 kg
  • Radio del planeta6371 km
  • Altitud20.200 km
  • Adelanto del reloj por haber menos gravedad45,72 µs/day
  • Retraso del reloj por la velocidad orbital (órbita circular)-7,21 µs/day
  • Desviación total de un reloj en esa órbita38,51 µs/day
  • Velocidad de una órbita circular en ese punto3,873 km/s

Limitaciones

  • La fórmula supone condiciones ideales: sin pérdidas por fricción, sin resistencia del aire y sin pérdidas de rendimiento salvo que las introduzca.
  • Los valores por defecto son referencias típicas, no mediciones de su situación. Sustitúyalos por sus propios datos siempre que los tenga.