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5번째 이야기

GPS 위성 시계는 일부러 느리게 맞춘다

GPS 위성에 실린 시계는 일부러 틀리게 맞춰서 쏘아 올린다

Justin Lee, Dumb Game Lab ·

GPS 위성 시계는 일부러 느리게 맞춘다
사진: US Government, Public domain
한 줄 답 GPS 위성 시계는 상대성이론 때문에 하루 38마이크로초 빨라진다. 그래서 발사 전에 일부러 느리게 맞춘다.

지도 앱이 내 위치를 아는 건 GPS 위성 덕분이다. 위성들은 지구 위 아주 높은 궤도를 돈다.

위성은 정확한 시계를 싣고 시간 신호를 계속 보낸다. 휴대폰은 신호가 도착하는 데 걸린 시간으로 거리를 잰다.

그래서 시계가 아주 조금만 틀려도 위치가 크게 어긋난다.

여기서 아인슈타인이 나온다.
사진: Orren Jack Turner, Public domain

여기서 아인슈타인이 나온다. 상대성이론에 따르면 시간은 어디서나 같은 빠르기로 흐르지 않는다.

빨리 움직이면 시간이 느려진다. 위성 시계는 이것 때문에 하루에 약 7마이크로초 늦어진다.

중력이 약한 곳에선 시간이 빨라진다. 높이 떠 있는 위성 시계는 하루에 약 45마이크로초 빨라진다.

+38μs둘을 합치면 위성 시계가 하루에 빨라지는 시간

야우100만분의 38초면 아무것도 아니잖아?

빛은 1마이크로초에 약 300m를 가니까, 38마이크로초면 약 11km다. 시간으로 거리를 재는 GPS에겐 큰 차이다.

그래서 GPS 위성 시계는 발사 전에 이만큼 일부러 느리게 맞춰 둔다. 상대성이론은 매일 우리 길 찾기 안에서 일하고 있다.

참고

  1. Wikipedia: Error analysis for the Global Positioning System
  2. Wikipedia: Global Positioning System

사진 출처

  • GPS-IIR.jpg, US Government, Public domain (원본)
  • Albert Einstein Head.jpg, Orren Jack Turner, Public domain (원본)

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