Bagaimana Misi yang Mengalami dan Mengamati Waktu yang Berlalu didefinisikan? (EMET & OMET)
Untuk pertanyaan berjudul Zona waktu apa yang akan digunakan untuk perjalanan antarbintang? jawaban yang saat ini tidak bersumber ini mengatakan di toto :
Saya curiga setiap perjalanan antarbintang akan memiliki efek relativistik (ini adalah faktor bahkan perjalanan antarplanet), satu-satunya zona waktu yang masuk akal adalah EMET dan OMET - Waktu Berlalu dan Misi yang Mengamati yang akan memiliki tanggal keberangkatan sebagai zamannya. UTC akan jatuh di suatu tempat di tengah-tengah ini.
Sementara istilah waktu berlalu misi digunakan secara luas dalam penerbangan luar angkasa, pemeriksaan cepat gagal menemukan definisi khusus untuk kedua istilah ini. Jadi saya ingin menanyakan hal berikut:
Pertanyaan:
- Bagaimana EMET dan OMET didefinisikan? Misalnya, apakah dua jam ideal yang awalnya disetel ke UTC di lokasi peluncuran akan membaca jika salah satu tetap berada di lokasi peluncuran dan yang lainnya tetap di pesawat ruang angkasa? Atau apakah itu sesuatu yang berbeda karena UTC dikatakan berada di antara mereka (lihat # 3).
- Apakah konsep-konsep yang secara umum dikenali dan didefinisikan dengan baik ini dapat bersumber atau yang kutipannya ada, atau apakah kita menyaksikan kelahiran akronim ruang baru?
- Bagaimana "UTC akan jatuh di suatu tempat di tengah-tengah ini." bekerja persis? Karena tampaknya mereka akan didefinisikan dalam bingkai yang berbeda yang secara relativistik dipisahkan oleh jarak yang jauh, bagaimana konsep UTC yang berada di antara mereka didefinisikan jauh lebih sedikit diukur?
Saya belum dapat menemukan referensi ke EMET atau OMET, apakah mungkin mengutip satu atau dua sumber yang menunjukkan bahwa ini adalah konsep yang dikenali dan didefinisikan dengan baik? Juga, karena (saya kira, karena sekali lagi tidak ada sumber) yang masing-masing diukur dalam bingkai yang berbeda.
Jawaban
Bagaimana EMET dan OMET didefinisikan?
Saya memahami jawabannya sebagai contoh seperti apa pengaturan waktu dalam misi antarbintang nantinya. Dengan kata lain, definisi EMET dan OMET adalah jawabannya .
Misalnya, apakah dua jam ideal yang awalnya disetel ke UTC di lokasi peluncuran akan membaca jika salah satu tetap berada di lokasi peluncuran dan yang lainnya tetap di pesawat ruang angkasa?
Tidak. Jawabannya dengan jelas menyatakan [ penekanan tebal saya]:
Misi yang Berpengalaman dan Mengamati Waktu Berlalu yang akan memiliki tanggal keberangkatan sebagai zamannya .
Zaman UTC bukanlah tanggal keberangkatan misi, ini adalah tengah malam Malam Tahun Baru setelah kelahiran Yesus Kristus. Oleh karena itu, UTC dan EMET / OMET akan berbeda setidaknya sekitar 63777909600 detik pada awalnya.
Apakah konsep-konsep yang secara umum dikenali dan didefinisikan dengan baik ini dapat bersumber atau yang kutipannya ada, atau apakah kita menyaksikan kelahiran akronim ruang baru?
Saya memahami jawabannya sebagai contoh seperti apa sistem yang masuk akal itu. Misi Waktu Berlalu adalah apa yang kita gunakan hari ini, dan setidaknya bagi saya, tampaknya seperti perpanjangan alami untuk terus menggunakan konsep ini, tetapi memperhitungkan efek relativistik dengan secara eksplisit mengakui fakta bahwa waktu bergerak secara berbeda pada kontrol misi dan pesawat ruang angkasa.
Perhatikan bahwa bahkan untuk misi dengan kecepatan sependek dan serendah misi Apollo, pelebaran waktu berada di urutan ratusan mikrodetik. Jadi, misi antarbintang yang akan memakan waktu lebih lama dan mencapai kecepatan yang jauh lebih besar pasti harus berurusan dengan pelebaran waktu.
Bagaimana "UTC akan jatuh di suatu tempat di tengah-tengah ini." bekerja persis? Karena tampaknya mereka akan didefinisikan dalam bingkai yang berbeda yang secara relativistik dipisahkan oleh jarak yang jauh, bagaimana konsep UTC yang berada di antara mereka didefinisikan jauh lebih sedikit diukur?
Ya, saya juga tidak mengerti yang ini, terutama karena EMET dan OMET dimulai dengan perbedaan 0 satu sama lain tetapi perbedaan bagian yang lebih baik dari 100 miliar detik ke UTC.
Perhatikan bahwa UTC memiliki properti lain yang tidak diinginkan yang tidak disebutkan sejauh ini: tidak berkelanjutan dengan mulus. Satu menit bisa memiliki antara 59 dan 61 detik. Industri tempat saya bekerja menggunakan TAI, bukan UTC, sebagai referensi waktu universal karena alasan itu.
Saya pikir (seperti pada jawaban lain) bahwa jawaban yang direferensikan benar-benar mendefinisikan istilah-istilah ini. Berikut ini adalah upaya untuk memahami definisi ini. Definisi saya di bawah ini, menurut saya, sesuai dengan definisi tersebut, tetapi jika tidak, maka menurut saya definisi tersebut masuk akal.
Perhatikan bahwa saya tidak mengutip sumber untuk definisi ini selain dari jawaban sebelumnya: jawaban ini mendefinisikannya. Saya pikir itu aman karena, mengingat kurangnya misi antarbintang sejauh ini, tidak banyak preseden. Ada sumber untuk penghitungan sebenarnya pada contoh di bawah ini.
Saya akan melakukan hal yang saya pahami sebagai orang fisika teoretis, yaitu mengabaikan UTC dan semua komplikasinya: sebagai gantinya saya hanya akan mengatakan bahwa berbagai orang yang terlibat dalam misi memiliki jam atom yang bagus yang mengukur seperti apa orang relativitas akan memanggil waktu yang tepat , dan bahwa, pada saat misi dimulai, jam-jam ini semua berada di tempat yang sama dalam bingkai inersia, diam terhadap satu sama lain dan semuanya disetel ke nol.
Saya juga akan mengabaikan efek relativistik umum, yang mungkin sangat kecil untuk misi yang masuk akal (jadi jam dapat dimulai di Bumi, misalnya).
Jam dan waktu
Ada dua jam:
- yang jam misi adalah perjalanan pesawat ruang angkasa, dan selalu di diam terhadap orang-orang di pesawat ruang angkasa;
- yang jam tanah tetap di kontrol misi.
Oke, jadi sekarang ada tiga (ya) gagasan waktu yang menarik untuk acara di misi, yang didefinisikan sebagai berikut.
- EMET - Experienced Mission Elapsed Time - adalah waktu yang telah berlalu (waktu sejak jam disinkronkan pada awal misi) seperti yang dialami oleh orang-orang di pesawat ruang angkasa. Ini hanyalah waktu yang dibacakan oleh jam misi: dalam terminologi relativitas, ini adalah waktu yang tepat yang dialami oleh orang-orang di pesawat ruang angkasa.
- GMET - Waktu Berlalu Misi Darat - adalah waktu yang telah berlalu seperti yang dialami oleh orang-orang di lapangan ketika berbagai peristiwa dalam misi tersebut terjadi di kerangka dasar. Ini adalah waktu yang dibaca dari jam dasar, dan ini adalah waktu yang tepat dialami oleh orang-orang di lapangan. Ini adalah istilah yang saya perkenalkan untuk menghindari pembicaraan tentang UTC.
- OMET - Observed Mission Elapsed Time - adalah waktu yang telah berlalu seperti yang dialami oleh orang-orang di lapangan ketika mereka mengamati berbagai peristiwa dalam misi yang terjadi. Ini juga waktu yang dibaca dari jam dasar, dan merupakan waktu yang tepat dialami oleh orang-orang di darat, tetapi ini adalah waktu ketika, misalnya, mereka mendapatkan pesan 'satu langkah kecil untuk robot' ketika pesawat luar angkasa mendarat di suatu planet, tidak saat itu terjadi.
Contoh sederhana dari perbedaan antara GMET dan OMET adalah pendaratan Curiosity di Mars: mendarat sekitar pukul 05:17 (ini adalah waktu di UTC, saya belum mengubahnya menjadi MET) tetapi kami tidak mengamati pendaratan sampai sekitar 05:31. 05:17 terkait dengan GMET dan, sangat mirip, dengan EMET, sedangkan 05:31 terkait dengan OMET.
Jelas dari relativitas khusus bahwa, untuk setiap peristiwa yang terjadi dalam kerangka pesawat ruang angkasa, $\mathrm{EMET} \le \mathrm{GMET} \le \mathrm{OMET}$: waktu yang dialami dalam misi lebih pendek daripada waktu di kerangka dasar, dan ini juga umumnya lebih pendek daripada waktu kerangka dasar yang diamati, karena peristiwa dalam misi berlangsung jauh dari orang-orang di lapangan. Ini mengikuti dari fakta bahwa, dalam relativitas khusus, kurva sebab akibat terpanjang yang unik antara dua peristiwa yang mirip waktu dipisahkan diikuti oleh pengamat inersia.
Jawaban untuk pertanyaan spesifik
- Saya percaya bahwa jawaban yang direferensikan mendefinisikan EMET dan OMET: jawaban ini tentu saja, dan selain itu mendefinisikan GMET yang berfungsi sebagai proxy yang lebih sederhana untuk UTC.
- Saya tidak berpikir mereka adalah konsep yang dikenali secara umum, jadi saya rasa tidak ada kutipan. Dengan jawaban ini saya yakin mereka sekarang didefinisikan dengan baik.
- Seperti di atas, GMET selalu berada di antara EMET dan OMET, meskipun pada berbagai titik GMET dan OMET sama.
Sebuah contoh
Di sini saya akan menggunakan rumus dari FAQ usenet physics versi John Baez dan khususnya bagian tentang roket relativistik .
Jadi, skenarionya adalah ada roket fantasi yang dapat berakselerasi $1g$tanpa batas: ia berangkat dari Bumi (dengan jam awalnya disinkronkan, jadi semua EMET, GMET dan OMET kemudian nol), berakselerasi selama satu tahun seperti yang diukur di roket (jadi EMET pada saat itu adalah 1 tahun), dan kemudian melambat selama setahun yang diukur di roket, berhenti di kerangka Bumi dengan EMET menjadi 2 tahun. Pada saat itu ia mengirimkan beberapa pesan kembali ke Bumi: panggil acara ini$E$. Di acara tersebut$E$ itu telah bepergian
$$ \begin{align} d &= 2\frac{c^2}{a}\left(\cosh \left(\frac{a T}{c}\right) - 1\right)\\ &\approx 1.1\,\mathrm{ly} \end{align} $$
dimana $a$ adalah percepatan roket, $T$ adalah EMET saat roket mulai melambat (jadi $T=1\,\mathrm{y}$), dan $c$ adalah kecepatan cahaya.
Diberikan $T$ kami kemudian dapat menghitung $t$, GMET untuk $E$:
$$ \begin{align} t &= 2\frac{c}{a}\sinh\left(\frac{aT}{c}\right)\\ &\approx 2.4\,\mathrm{y} \end{align} $$
Dan akhirnya, diberikan $d$ dan $t$, kita dapat menghitung OMET untuk $E$ yang mana $t + 1.1\,\mathrm{y} = 3.5\mathrm{y}$: ini adalah waktu ketika pesan diterima di Bumi setelah melakukan perjalanan dari suatu titik $1.1\,\mathrm{ly}$ jauh.
Maka untuk $E$ kita punya waktu ini:
$$ \begin{align} \mathrm{EMET}(E) &= 2\,\mathrm{y}\\ \mathrm{GMET}(E) &= 2.4\,\mathrm{y}\\ \mathrm{OMET}(E) &= 3.5\,\mathrm{y} \end{align} $$
Jika roket kemudian berbalik dan iklan kembali ke Bumi $E_2$ kita mendapatkan
$$ \begin{align} \mathrm{EMET}(E_2) &= 4\,\mathrm{y}\\ \mathrm{GMET}(E_2) &= 4.8\,\mathrm{y}\\ \mathrm{OMET}(E_2) &= 4.8\,\mathrm{y} \end{align} $$
Perhatikan bahwa GMET dan OMET sekarang sama dengan roket yang ada di Bumi lagi.
Relativitas umum
Definisi EMET dan OMET akan tetap berfungsi dengan adanya efek relativistik umum. Secara umum tidak ada definisi GMET yang berguna, karena tidak ada kerangka inersia global. (Mungkin masuk akal untuk menggunakan beberapa koordinat waktu yang didasarkan pada, misalnya, waktu kosmologis .) Perhitungannya akan jauh lebih rumit: misalnya, misi yang mengorbit lubang hitam dengan sangat dekat pasti memerlukan efek relativistik umum ke dalam Akun. Dalam beberapa kasus, urutan dua waktu dapat berubah, dan OMET bahkan mungkin memiliki lebih dari satu nilai: Menurut saya aman untuk mendefinisikan OMET sebagai waktu paling awal di mana peristiwa jauh diamati.