¿Dónde se aplican las correcciones relativistas GPS?

Antes del lanzamiento, para que los relojes satelitales GPS funcionen a 10,23 MHz para un observador en el geoide de la Tierra, se realizan 5 ajustes en la frecuencia del reloj. Los efectos SR de la velocidad requieren un aumento en la frecuencia, los efectos GR de la altura requieren una disminución en la frecuencia; los ajustes combinados requieren una disminución general

[1–4647 x 10 ^ -10] x 10,23 MHz ……………………………… .. (1)

Neil Ashby, en su artículo definitorio sobre GPS, recita un hecho interesante: en el momento del lanzamiento del primer reloj de cesio GPS que se colocó en órbita, había incertidumbre sobre si las correcciones serían positivas o negativas e incluso algunos dudaron “Los efectos relativistas eran verdades que tendrían que incorporarse”.

Para órbitas terrestres bajas, como el transbordador espacial, la velocidad es alta y, en consecuencia, domina la corrección que tendría un aumento general de la frecuencia. Para un reloj satelital GPS, la diferencia gravitacional es mayor que la corrección de velocidad. Los dos efectos se cancelan a 9545 km.

Las compensaciones adicionales surgen de la deriva del reloj, la posición orbital imperfecta y otros factores. Un mensaje de navegación transmitido a cada reloj proporciona correcciones menores a la frecuencia según sea necesario.

De acuerdo con la página del Sistema de Posicionamiento Global de Wikipedia, cada satélite tiene instalada una referencia de frecuencia de 10.22999999543 MHz, de modo que cuando se lanza y queda sujeta a la aceleración gravitacional y a la dilatación del tiempo de velocidad (con la ganancia gravitacional), actúa como una referencia de 10.23 MHz. Dado que los satélites están en órbitas casi idénticas con velocidades casi idénticas, eso es casi toda la corrección. Hay un término adicional leve debido a la ligera excentricidad de las órbitas, que es responsabilidad del receptor aplicar.

Hasta donde yo sé o he podido averiguar, el arrastre de fotogramas es insignificante y se ignora.

Lo que se llama el efecto Sagnac en el contexto es grande pero específicamente no se corrige. Es decir, no se hace ningún intento para garantizar que la hora del GPS tenga la sincronización de Einstein apropiada para el marco de medición local instantáneo de cualquier punto de la superficie terrestre. Eso sería totalmente imposible, porque diferentes puntos necesitarían diferentes sincronizaciones, y totalmente inútil porque después de que la Tierra girara cualquier cantidad significativa, se invalidaría. Más bien, el tiempo del GPS se sincroniza adecuadamente para un marco anclado al centro de la tierra. Eso significa que si intenta hacer una medición de velocidad de luz unidireccional sobre una línea de base en la dirección este-oeste u oeste-este usando la sincronización GPS, no obtendrá c, obtendrá c ± v, donde v es Su velocidad de rotación.

Para obtener más información, consulte Relatividad general en el sistema de posicionamiento global.