¿Cómo se calcula la dilatación del tiempo debido a la gravedad de la Tierra?

Por definición, la dilatación del tiempo es la diferencia en el tiempo transcurrido, medido por dos observadores, donde uno se encuentra cerca del objeto, es decir, la Tierra, y el otro a cierta distancia.

Cuanto más lejos esté un reloj de la fuente de gravitación (mayor potencial gravitacional), mayor será la dilatación del tiempo. Esto significa que, cuanto más lejos esté del centro del objeto gravitacional, más rápido funcionará su reloj. Esto explica por qué, para un observador externo, parecería que se está tomando una cantidad infinita de tiempo para alcanzar la singularidad, después de cruzar el horizonte de eventos de un agujero negro.

Dicho esto, podemos suponer que, considerando dos relojes, uno en la superficie de la Tierra y otro cerca del centro de la Tierra, debería haber algo de dilatación del tiempo. ¡Cual es verdad! No puedo recordar exactamente el número, pero algo en el orden de magnitud de 2 años más lento durante los 4.5 mil millones de años que es la edad de la Tierra, haría que el reloj en el centro de la Tierra marcara, en comparación con el de la superficie.

[matemáticas] t = \ dfrac {t_0} {\ sqrt {1 – \ frac {2MG} {Rc ^ 2}}} [/ matemáticas]

Esto es diferente de la dilatación del tiempo debido al movimiento relativo que daría la fórmula

[matemáticas] t = \ dfrac {t_0} {\ sqrt {1 – \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} [/ matemáticas]

Entonces, considerando dos relojes ( que creo que es lo que está preguntando), uno ubicado en la superficie de la Tierra y otro a una distancia [matemática] R [/ matemática] luego eligió la primera ecuación, conecte todos los valores que quieres sustituir, donde

[matemáticas] t_0 [/ matemáticas] es el tiempo apropiado entre los dos relojes,

[matemáticas] R [/ matemáticas] es la distancia entre los relojes,

y [math] t [/ math] es la dilatación del tiempo. Todo lo demás es una constante.

Tenga en cuenta que cuando inserte los números, la fracción [matemática] \ frac {2MG} {Rc ^ 2} [/ matemática] estará muy cerca de [matemática] 0 [/ matemática], lo que significa que la raíz cuadrada entera será muy cerca de [matemáticas] 1 [/ matemáticas], lo que significa que la dilatación del tiempo será mínima. Entonces, se explica la dilatación de 2.5 años entre el centro y la superficie de la Tierra.

La dilatación del tiempo gravitacional es la diferencia en el tiempo transcurrido entre dos observadores en diferentes lugares de un campo gravitacional, es decir, diferentes alturas. Es una consecuencia de la teoría general de la relatividad.

Específicamente, los relojes sincronizados se movieron a distancias, [math] r = r_0 [/ math] y [math] r \ rightarrow \ infty [/ math] respectivamente mostrarían que el reloj en [math] r = r_0 [/ math] comienza correr detrás del reloj fuera del campo gravitacional. El tiempo del reloj inferior está dilatado. Esto es descrito por

[matemáticas] \ Delta \ tau = (1- \ frac {2GM} {c ^ 2r_0}) ^ {\ frac {1} {2}} \ Delta t [/ matemáticas]

Donde [math] \ Delta \ tau [/ math] es un tiempo apropiado transcurrido entre dos eventos observados dentro del campo gravitacional (en [math] r = r_0 [/ math]) y [math] \ Delta t [/ math] es Un tiempo de coordenadas transcurrido entre los mismos dos eventos a una distancia infinita. Estos dos tiempos son claramente diferentes por un factor relacionado con la fuerza del campo gravitacional y la distancia desde la fuente. La ecuación es específica de coordenadas polares esféricas y tendría una forma diferente en un sistema de coordenadas diferente.

La ecuación anterior está formulada a partir de la solución de Schwarzschild a las ecuaciones de campo de Einstein que describen la gravedad y es específica de la geometría de Schwarzschild (esférica y estática) de la que la Tierra es una muy buena aproximación.

Una aplicación clásica de este fenómeno es que los satélites GPS en órbita alrededor de la Tierra tienen que tener en cuenta este efecto de dilatación del tiempo gravitacional (y la dilatación del tiempo debido a la velocidad relativa del satélite) para realizar con precisión los cálculos de posicionamiento de los objetos en la Tierra.

More Interesting

Si pudiera: viajar, muchas veces más rápido que la luz, a Marte, y viajar de regreso. ¿Sería capaz de ver mi pasado viajando a Marte en el camino de regreso?

¿Qué pasaría si la Tierra gira más rápido que la velocidad de la luz?

¿Cómo se detiene el flash tan rápido después de correr más rápido que la velocidad de la luz?

¿Qué sucede cuando alguien viaja en una nave espacial con una velocidad la mitad de la velocidad de la luz en el vacío y regresa después de unos años?

¿Cómo funciona la dilatación del tiempo para 2 objetos independientes?

¿Cómo se relacionan la velocidad y la velocidad? ¿Cómo se determina esto?

Si pudieras ignorar el daño de las armas nucleares, ¿cuánta luz emiten cuando explotan? ¿Y por cuánto tiempo duraría la luz?

Si la fuente de luz viaja a dos tercios de la velocidad de la luz, ¿será la velocidad de la luz mayor que la velocidad real de la luz?

¿Por qué nuestro universo está construido de modo que la velocidad de la luz sea 299,792,458 m / s, y no algún otro número?

¿Hay algo más en el mundo que tenga una velocidad constante como la de los fotones de luz?

¿Puede un estudiante que pasa de la clase X a la XI entender la teoría de la relatividad con cada concepto?

¿Por qué el tiempo se ralentiza cuando viajamos a la velocidad de la luz?

Durante la contracción de la longitud en la relatividad especial, ¿el espacio mismo se contrae o las partículas del objeto se acercan entre sí?

Estoy tratando de responder la pregunta: "¿Por qué las galaxias en el borde del universo se acercan a la velocidad de la luz?" ¿Es correcta mi hipótesis?

Si según la relatividad el tiempo pasa más lento, más rápido te mueves y pasa más rápido si te quedas quieto, ¿por qué sentimos que es lo contrario?