Природа и расчет силы инерции

#67935 drobyshev :

#67933 Штумпф :

Я не специалист в спутниковой навигации.

Это мягко сказано. Правильно будет так — воинствующий невежда, не освоивший школьную программу.

Невежда, это вы. Вместо того, чтобы помочь zam (у) пытаетесь нахамить мне. И что то мне подсказывает, что не от больших познаний в теоретической физике.

Думаю, что вышел на пенсию, стало скучно и решил показать, какой ты крутой физик! Угадал? 

Но не получилось и пустился мне хамить! Не хорошо!

#67929 drobyshev :

Генераторы частоты на навигационных спутниках специально аппаратно «заторможены» перед их выводом на орбиту. Тем самым исчезает проблема постоянного учета вековых релятивистских эффектов (пресловутых 38 мкс за сутки). Остаточные периодические релятивистские поправки, о которых я говорил и которые связаны с эллиптичностью орбиты (плюс-минус десятки наносекунд), учитываются при расчетах псевдодальностей. Но не в алгоритмах определения координат спутников — незачем.

Вопрос по «пресловутым» микросекундам. Вы можете аппаратно затормозить ход часов, чтобы компенсировать их гравитационное ускорение, если оно есть в действительности. Однако генераторы частот, не смотря на то, что они позволяют регистрировать наносекунды, на самом деле не отличаются идеальной точностью и как пружинные часы могут одни неконтролированно отставать, другие – убегать. Об этом Вы можете почитать в статье Хафеле и Китинга об их кругосветном путешествии на самолетах. Поэтому GPS периодически корректирует их ход, выставляя на одно показание в соответствии с контрольными земными часами.  Таким образом факт их аппаратного торможения нивелируется.  

Тем не менее, остается неясным вопрос: спутниковые часы ускоряются ли в действительности и соответствует ли ускорение их хода «пресловутым» 38 мкс?  Проводились ли такие замеры? Есть ли публикации о таких экспериментах?

#67939 Fedor :

генераторы частот, не смотря на то, что они позволяют регистрировать наносекунды, на самом деле не отличаются идеальной точностью и как пружинные часы могут одни неконтролированно отставать, другие – убегать.

Так и есть. 

#67939 Fedor :

 Поэтому GPS периодически корректирует их ход, выставляя на одно показание в соответствии с контрольными земными часами.  Таким образом факт их аппаратного торможения нивелируется. 

Здесь вы категорически не правы или введены в заблуждение. Спутниковые часы не корректируются годами. Любая их корректировка привела бы к нарушению целостности непрерывного дальномерного кода, транслируемого со спутника потребителям и намертво привязанного к бортовой шкале времени спутника. А это глобальные сбои в навигации.

Как быть тогда с дрейфом? А очень просто — ничего с часами не делать, но транслировать при этом пользователям среди прочей эфемеридной информации величину \(a_{f0}\)  — сдвиг бортовой шкалы времени относительно наземной системной шкалы (в сек) и величину \(a_{f1}\)  — скорость ухода часов (в сек за сек). Пользователи сами исправляют невернные показания часов. Вот и все. Величины \(a_{f0}\) и \(a_{f1}\) в GPS обновляются каждые два часа.

Аналогия приблизительно такая — вы носите на руке спешащие или отстающие часы, не вмешиваясь в их работу, но при этом периодически орете на всю округу: «Показания моих часов смещены на столько-то секунд относительно точного времени! Показания моих часов смещены на столько-то секунд относительно точного времени!»

#67939 Fedor :

 Тем не менее, остается неясным вопрос: спутниковые часы ускоряются ли в действительности и соответствует ли ускорение их хода «пресловутым» 38 мкс? 

 Да, именно ускоряются из-за релятивистских эффектов. Но их специально «притормаживают» перед выводом на орбиту, так что на орбите идут практически вровень с земными системными часами. Остаточные дрейфы пользователи получают через \(a_{f0}\) и \(a_{f1}\) (см. выше). Если бы не «притормаживались», то счетчик сдвига \(a_{f0}\) переполнялся бы каждые 25 суток.

#67939 Fedor :

  Проводились ли такие замеры? Есть ли публикации о таких экспериментах?

Может и есть давние публикации. Сейчас в плане науки эти 38 мкс неактуальны и никому не интересны. Это рутина.

Но есть другие недавние публикации по спутникам Галилео с номерами E14 и E18, которые с работающими атомными часами в 2014 г. выведены разгонным блоком «Союз-Фрегат» на нерасчетные орбиты с большим эксцентриситетом. Вот ссылка:

https://ieeexplore.ieee.org/document/7760410

#67941 drobyshev :

#67939 Fedor :

 Поэтому GPS периодически корректирует их ход, выставляя на одно показание в соответствии с контрольными земными часами.  Таким образом факт их аппаратного торможения нивелируется. 

Здесь вы категорически не правы или введены в заблуждение. Спутниковые часы не корректируются годами. Любая их корректировка привела бы к нарушению целостности непрерывного дальномерного кода, транслируемого со спутника потребителям и намертво привязанного к бортовой шкале времени спутника. А это глобальные сбои в навигации.

Как быть тогда с дрейфом? А очень просто — ничего с часами не делать, но транслировать при этом пользователям среди прочей эфемеридной информации величину \(a_{f0}\)  — сдвиг бортовой шкалы времени относительно наземной системной шкалы (в сек) и величину \(a_{f1}\)  — скорость ухода часов (в сек за сек). Пользователи сами исправляют невернные показания часов. Вот и все. Величины \(a_{f0}\) и \(a_{f1}\) в GPS обновляются каждые два часа.

Согласен. Действительно управляющие временем сигналы в GPS содержат временные поправки по каждому сателиту. Поправки учитывают суммарное отклонение хода спутниковых часов от системных часов. Эти поправки включают произвольный уход часов и связанный с теориями относительности – общей и специальной.  О том, что спутниковым часам задается упреждающее замедление авторы GPS ничего не пишут – см. например:

The Global Positioning System: Signals, Measurements, and Performance

Per K. Enge 1'2

THE NAVIGATION MESSAGE

Subframe 1 carries coefficients for a model of the

satellite clock, and coefficients for an ionospheric delay

model. The clock model allows the GPS receivers to

correct for the difference between the individual satellite's

clock and GPS system time. The model is customized

to the characteristics of the cesium and rubidium

clock, which the satellites carry. In addition, it includes

terms to correct for clock drift due to general and special

relativity. This relativistic drift is due to the high velocity

of the satellites relative to the users and to the difference in gravitational potential.

Таким образом, возможное влияние релятивистских эффектов содержится в  навигационном месадже и поэтому  точная величина релятивистского замедления или ускорения для системы навигации не актуальна.