GPS, Albert Einstein en toepassingen

11 oktober 2005

Prof. dr. ir H. van der Marel

Zonder de relativiteitstheorie van Albert Einstein had het Global Positioning Systeem (GPS) op een grote mislukking kunnen uitlopen. GPS maakt voor de plaatsbepaling gebruik van meer dan 24 satellieten, op 20.000 km hoogte boven de aarde, die zijn uitgerust met zeer nauwkeurige atoomklokken. De GPS ontvanger berekent zijn positie door de afstand naar minimaal 4 satellieten te meten door het door de satellieten uitgezonden tijdsignaal te vergelijken met een interne klok. Omdat een GPS satelliet met 4 km/s beweegt loopt zijn klok -volgens de speciale relativiteitstheorie – langzamer dan een klok in rust. Daarintegen loopt een satellietklok volgens de algemene relativiteitstheorie bij een lagere gravitatiepotentiaal sneller. Het netto effect is dat een satellietklok 38 microseconden/dag sneller loopt dan een klok op aarde. Tijdens de voordracht wordt nader op het relativiteitseffect ingegaan. Bovendien zal tijdens de presentatie op een aantal andere fysische effecten worden ingegaan die eveneens de metingen beinvloeden. Deze effecten spelen met name een rol bij het gebruik van GPS voor zeer nauwkeurige wetenschappelijk toepassingen, zoals het bepalen van de verschuiving van continenten, het bepalen van deformaties van de aarde, en het voorspellen van extreem weer.