Jste zde

Domů

Světelné hodiny

Kategorie časoměrných přístrojů:

Kategorie:

Myšlené Světelné hodiny
Čas lze měřit libovolným periodickým dějem, který vhodným způsobem kalibrujeme. Jeden z možných způsobů je použití světelných hodin. Tento pokus v mysli prováděl i Albert Einstein. Fakticky světelné hodiny neexistují, neboť se jedná pouze o jednoduchý experiment, který pro pochopení základních úvah o měření času postačuje.

Světelné hodiny používáme ve vztažné soustavě S v rámci pochopení jevu dilatace času. Světelné hodiny jsou tvořeny jen dvojicí rovnoběžných zrcadel Z1 a Z2, od kterých se periodicky odráží světelný paprsek. Podle počtu odrazů od obou zrcadel pak můžeme posoudit, jaký čas světelné hodiny ukazují. Dilatace času je totiž jev, který se projevuje tak, že hodiny, které se pohybují vzhledem k určité vztažné soustavě S, jdou pomaleji než hodiny, které jsou v soustavě S v klidu. K dilataci času dochází při každém pohybu libovolných dvou soustav vůči sobě, což znamená, že tomu tak je i v případě pohybů, s nimiž se běžně setkáváme v průběhu života - ať se jedná o cestu letadlem, autobusem, vlakem či autem. Vzhledem však k tomu, že rychlost světla v lidském životě zatím nelze dosáhnout, efekt dilatace času je v praktickém životě zcela zanedbatelný, neboť poměr rychlosti světla k číslu 1 se pohybuje v řádech 10-11.

Při vyšších rychlostech (řádově desítky procent rychlosti světla ve vakuu) efekty teorie relativity ale zanedbatelné nejsou. Tyto efekty se musí brát v úvahu např. při stavbě urychlovačů částic a nebo při používání systému GPS. Je tomu tak proto, že satelit nacházející se dále od Země je vystaven slabším gravitačnímu poli Země. Podle obecné teorie relativity se hodiny nacházející se ve slabším gravitačním poli, než je gravitační pole pozorovatele, oproti hodinám pozorovatele předbíhají. Hodiny na satelitu se tedy tímto způsobem předejdou vůči hodinám pozorovatele na Zemi. Celková chyba vyplývající z relativistických korekcí odpovídá chybě v určení vzdálenosti přibližně 11,5 km, a tuto chybu ostraňujeme tak, že satelit nebude vysílat na své nominální frekvenci 10,23 MHz, ale na frekvenci nižší. Při této nižší frekvenci a započtení obou relativistických korekcí bude pozorovatel na Zemi měřit čas přesně.

Obecně lze tedy říci, že světelné hodiny nám dávají možnost definovat jev dilatace času, a to následovně :

Podle speciální teorie relativity hodiny, které se vzhledem k pozorovateli pohybují, jdou pomaleji oproti hodinám, které jsou vzhledem k pozorovateli v klidu.

Zdroje: 
Jaroslav Reichl v licenci CC BY-NC-ND 3.0
Jaroslav Joch v licenci CC BY-NC-ND 3.0
Odkaz na licenci zdrojů Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported