¿Un reloj atómico en una nave espacial que viajaba por la órbita de la Tierra en la dirección opuesta iría más lento debido a su velocidad de 60 km / s en relación con la Tierra?

Hace varios años, algunos científicos tomaron dos relojes atómicos y los sincronizaron. Luego uno fue puesto en un avión que se dirigía al este, y el otro en un avión que se dirigía al oeste. Cuando ambos volvieron a la posición inicial, uno había corrido un poco más lento que el otro. Esto se debe a que viajaban a la misma velocidad en direcciones opuestas en relación con el suelo . Entonces, de hecho, uno se movía en un círculo 1000 millas / hora más rápido que el otro, como se ve desde un marco de referencia inercial, específicamente un marco que no gira con la Tierra. Otra forma de ver esto es decir que se estaban moviendo a diferentes velocidades en relación con el centro de la Tierra.

Debido a esto, podría pensar que dos satélites en la misma órbita alrededor de la Tierra pero que se mueven en direcciones opuestas tendrían relojes que funcionan a diferentes velocidades. Pero hasta donde yo sé, ese no es el caso. Y eso es porque, para mantenerse en órbita, ambos deben ir a la misma velocidad en relación con el centro de la Tierra. Aquí hay una manera de visualizar esto: supongamos que la Tierra no estuviera rotando. Lanzas los dos satélites en direcciones opuestas. Actúan igual, ¿verdad? Luego comience a girar la Tierra en una dirección, luego deténgala y haga que gire en una dirección diferente, y así sucesivamente. Nada de eso debería afectar a los satélites.

Tenga en cuenta que estoy haciendo algunas suposiciones simplificadoras, como que la Tierra es esféricamente simétrica, por lo que su posición de rotación con respecto a los satélites no tiene ningún efecto; en la práctica tendría un ligero efecto. Del mismo modo, dado que la Tierra se mueve alrededor del Sol en una elipse, los dos satélites no se mueven en caminos exactamente simétricos. Pero estarán bastante cerca, y las diferencias tenderán a cancelarse en el transcurso de un año. ¡Pero no del todo!

Los satélites GPS tienen relojes atómicos que son más rápidos que relojes similares en la Tierra porque el efecto relativista de la gravedad más baja es mucho más prominente. Invertir su dirección realmente no cambiaría mucho.