Vì sao bản đồ của bạn sẽ sai trước giờ ăn trưa

Điện thoại của bạn biết bạn đang đứng ở đâu bởi vì, thực chất, nó đang nghe lén những chiếc đồng hồ ngoài không gian. Các vệ tinh liên tục phát đi tín hiệu thời gian, và điện thoại của bạn tính toán vị trí dựa trên thời gian mỗi tín hiệu mất để đến nơi. Về cơ bản, đó là một bài toán về thời gian đội lốt một tấm bản đồ.

Your phone knows where you stand because it is, in effect, eavesdropping on clocks in space. Satellites broadcast the time, relentlessly, and your phone calculates its position from how long each signal took to arrive. It is, at bottom, a timing problem masquerading as a map.

Đây là chi tiết bất tiện. Những chiếc đồng hồ đó không chạy cùng nhịp với chiếc đồng hồ trên cổ tay bạn. Càng xa khối lượng của hành tinh, thời gian trôi nhanh hơn một chút; di chuyển với tốc độ cao trên quỹ đạo lại kéo nhịp độ theo hướng ngược lại. Hai hiệu ứng này không triệt tiêu lẫn nhau, và các vệ tinh cuối cùng nhanh hơn khoảng ba mươi tám phần triệu giây mỗi ngày.

Here is the inconvenient detail. Those clocks do not tick at the same rate as the one on your wrist. Further from the planet's mass, time runs slightly faster; moving at speed in orbit pulls the rate the other way. The two effects fail to cancel out, and the satellites end up gaining roughly thirty eight millionths of a second every day.

Nghe có vẻ chẳng đáng là bao. Nhưng không phải vậy. Ánh sáng di chuyển khoảng ba mươi xăng ti mét trong một phần tỷ giây, vì vậy một sai số không được hiệu chỉnh ở mức độ đó sẽ tích lũy thành khoảng mười ki lô mét sai lệch vị trí mỗi ngày. Chấm xanh của bạn sẽ trôi khỏi con phố, rồi khỏi cả thị trấn, trước cả bữa tối. Vì thế các đồng hồ này được cố tình chế tạo để chạy sai nhịp khi còn ở mặt đất, để khi lên đến quỹ đạo chúng mới chạy đúng nhịp.

That sounds like nothing. It is not. Light travels about thirty centimetres in a billionth of a second, so an uncorrected error of that magnitude compounds into roughly ten kilometres of position error per day. Your blue dot would wander off the street, then off the town, before dinner. The clocks are therefore built, deliberately, to run at the wrong rate on the ground, so that they arrive at the right one once they reach orbit.