Wie lange dauert ein "Tag" im intergalaktischen Raum?

Stellen Sie sich eine menschliche Kolonie mit dem Konzept eines Erdtages vor, die irgendwie in den tiefen, tiefen Raum zwischen Galaxien transportiert wird.

Wie wir wissen, beeinflussen Gravitationsbrunnen den relativen Zeitablauf. In diesem Fall würde die Erdzeit also langsamer laufen als die Kolonie.

Aber um wie viel? Machen die anderen Gravitationsquellen wie die Sonne oder die Galaxienmasse einen großen Unterschied?

Antworten (4)

Ein Tag im Weltraum ist genauso lang wie auf der Erde.

Ungefähr 86.400 Sekunden. Es sieht für jemanden an beiden Orten gleich aus. Der einzige Unterschied zeigt sich, wenn Weltraumuhren und Erduhren miteinander verglichen werden.

Die Gravitationszeitdilatation auf der Erde sieht so aus:

T = T 0 1 − 2 g R c 2

Woher,

  • T 0 ist die Eigenzeit zwischen den Ereignissen A und B für einen langsam tickenden Beobachter im Gravitationsfeld (auf der Erde)
  • T ist die Koordinatenzeit zwischen den Ereignissen A und B für einen schnell tickenden Beobachter in beliebig großer Entfernung vom massiven Objekt (Deep Space)
  • R ist die radiale Koordinate des Beobachters (die analog zum klassischen Abstand vom Mittelpunkt des Objekts ist, aber eigentlich eine Schwarzschild-Koordinate ist)
  • g ist die Oberflächengravitation der Erde
  • c ist die Lichtgeschwindigkeit

Für die Erde vs. den Weltraum beträgt der Unterschied etwa ein Milliardstel Sekunde pro Sekunde.

Das heißt, auf den Weltraumkolonien nach einer Milliarde Sekunden ( ≈ 31,68 Jahre), würden die Uhren auf der Erde eine Sekunde nachgehen.

In fast allen Situationen ist der Unterschied bei allen außer sehr präzisen Anwendungen vernachlässigbar. Allerdings bei sehr hohen Anteilen von c oder bei Annäherung an einen Ereignishorizont.
Ich habe gerade die baryzentrische koordinierte Zeit entdeckt. Bei Anpassung an das Gravitationsfeld der Sonne ist es um 490 ms/Jahr verschoben. Würde dies bedeuten, dass die Schwerkraft der Galaxie einen noch größeren Zeitunterschied ausmacht? en.wikipedia.org/wiki/Barycentric_Coordinate_Time
@SamWashburn Das habe ich noch nie gesehen! Ja, du hast Recht. Die gravitative Zeitdilatation ist ein Kontinuum zwischen Massenzentren. Außerhalb des Sonnensystems wird es anders sein als im intergalaktischen Raum, aber der Effekt wird nie sehr groß sein (wahrscheinlich immer noch weniger als eine Sekunde pro Jahr).
Wie lassen sich 490 ms mit Ihrer Berechnung von 1 ns vereinbaren? Die Korrektur für den interstellaren Raum in unserer Galaxie sollte geringer sein als die Korrektur, die einem unendlich weit entfernten Beobachter jenseits aller Gravitationsquellen so nahe wie möglich kommt.
@JDługosz Eine Nanosekunde ist allein für die Schwerkraft der Erde gut. Über ein Jahr sind es ungefähr 32 Millisekunden (das war der Zeitraum für die 490-ms-Zahl). Die Sonne ist über 330.000 Mal so massiv wie die Erde, aber wir sind bereits viel weiter von ihr entfernt, also erhalten wir einige hundert Millisekunden Gravitationszeitdilatation von der Gravitationsquelle der Sonne. An der Oberfläche erleben wir die Überlagerung von beiden und sie summieren sich auf etwa 490 ms.
OK. " Deep Space " ist nicht die intergaliktische Leere, auf die sich das OP bezog. 32ms ist der Zeitraum für 490ms? Ich folge nicht. Keine der drei Definitionen bezieht sich lediglich auf jenseits der Erdumlaufbahn, was eine Bedeutung ist, die von der NASA verwendet wird. Vielleicht möchten Sie das klären, insb. da es sich von dem unterscheidet, was das OP fragt, und beim Nachschlagen keine leicht zu findende Bedeutung hat (und mehrdeutig ist, einschließlich dessen, worauf sich das OP bezog ) .

Hier ist etwas, was Ihre Kolonie vielleicht in Betracht ziehen könnte, obwohl es nichts mit Relativitätstheorie zu tun hat. Der circadiane Rhythmus des Menschen folgt nicht genau einem 24-Stunden-Zyklus. Hier auf dem Planeten Erde stecken wir im Tag/Nacht-Zyklus fest und wir bauen unsere Uhr darum herum.

Es wurden Experimente in tiefen Höhlen durchgeführt, in denen die Menschen keine Zeitmesser und keinen Zugang zu direktem Sonnenlicht hatten, um herauszufinden, wo sich ihre Muster niedergelassen hatten. Es gab einige Abweichungen, und die mir bekannten Experimente dauerten nicht lange genug, um sich zu stabilisieren, aber ich fand es überraschend, dass Menschen in einen längeren Tageszyklus als 24 Stunden fielen. Der Durchschnitt liegt bei etwa 27. Hier ist ein Bericht mit anderen Messungen, die interne chemische Prozesse anzeigen, die sich auf die Tag/Nacht-Biologie beziehen.

Lange Rede, kurzer Sinn: Sobald wir im Weltraum sind und einen Tag/Nacht-Zyklus durch die Schiffsbeleuchtung herstellen müssen, wer sagt, dass wir ihn nicht bis 27 Uhr ausdehnen, was uns besser passt?

Ich weiß, dass dies nicht die Information ist, die Sie in einer Antwort haben wollten, aber ich glaube, dass die Diskussion ohne ihre Berücksichtigung nicht vollständig ist, und Samuel hat das Relativitätsproblem bereits gut behandelt.

Dies wäre tatsächlich eine interessante Frage, da die meisten Körper im tiefen Weltraum keine Rotations- oder Umlaufperiode haben würden, die überhaupt einem Erdtag oder -jahr ähnelt.

Bei völlig künstlichen Koloniestrukturen könnten die Bewohner den "Tag" nach Belieben einstellen, aber da sie wahrscheinlich eine irdische Biosphäre haben würden, wäre es viel einfacher, ihre Uhren und Systeme so einzustellen, dass sie die Erde replizieren, als zu versuchen, ganze Ökosysteme daran anzupassen einem beliebigen System entsprechen.

Auf planetaren Körpern, wo es schwierig wäre, die planetare Rotation und Umlaufbahn zurückzusetzen, wenn sie nicht über einige wirklich heroische Mega-Engineering-Fähigkeiten verfügen, werden sie wahrscheinlich immer noch die Sekunde als grundlegende Maßeinheit verwenden. Auf diese Weise können sie die Tage und Jahre in praktische Abschnitte unterteilen (Kilosekunden und Megasekunden sind übliche SF-Tropen), die grob mit dem eigenen Zyklus des Planeten abgeglichen werden können.

Die Verwendung von Sekunden bedeutet auch, dass sie sich auf einem universellen Kalender wie dem UNIX-Kalender befinden können (der zufälligerweise sehr nahe an dem Zeitpunkt beginnt, als der Mensch zum ersten Mal seinen Fuß auf den Mond setzte: Die UNIX-Zeit beginnt am 1 21. 1969 und 01. Januar 1970 wird trivial erscheinen). Wieder einmal können sie sich dafür entscheiden, ihre Zeit so einzustellen, dass sie dem Standardtag und -jahr der Erde entspricht, um Biosphären und Ökosysteme mit minimalem Aufwand zu erhalten. Wenn Sie beispielsweise in einer Blase Hunderte von Metern unter der Eisoberfläche von Europa leben, möchten oder müssen Sie sich möglicherweise sowieso nicht auf die Zyklen der Jupiter-Umlaufzeit beziehen, außer um Fenster für die Raumfahrt zu berechnen.

Da, wie von Samuel angemerkt, die Auswirkungen der Schwerkraft winzig sein werden, sollte dies dazu dienen, dass jeder einen universellen Zeit-/Kalenderstandard für vereinfachte Aufzeichnungen, Zeitstempel auf Dokumenten und Transaktionen und so weiter hat. Die einzigen wirklichen Probleme werden Raumfahrzeuge sein, die mit einem hohen Anteil von c und in der Nähe von sehr tiefen Schwerkraftquellen wie Ereignishorizonten von Schwarzen Löchern reisen.

Es gäbe keinen signifikanten Unterschied. Der Schlüsselfaktor ist, wie bereits erwähnt, dass c/√(c²-gR) sehr, sehr nahe bei 1 liegt, es sei denn, gR ist ein großer Bruchteil von c², was nicht der Fall ist. (Ich habe die Begriffe unter dem Wurzelzeichen erneut ausgedrückt). Der Hauptunterschied wäre das Fehlen der Schaltsekunden-Korrekturen, die auf der Erde aufgrund verschiedener geologischer und orbitaler Störungen auftreten. Es gibt keinen Grund, sie in Abwesenheit eines Planeten aufzuerlegen.

Hast du Samuels Antwort vom letzten Jahr gelesen, bevor du gepostet hast?
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