Physik

Welchen praktischen Nutzen hat Einsteins Relativitätstheorie?

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AUTOR/IN
Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Oliver Reuther)

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Relativitätstheorie ist wichtig für die Satellitennavigation

Das beste Beispiel ist die Satellitennavigation. Um zu wissen, wo ich bin, hat mein Navigations-Gerät (GPS oder Galileo) Kontakt mit vier Satelliten. Jeder dieser Satelliten sendet ein Signal mit folgenden Informationen:

  • Ich bin Satellit XY
  • Ich befinde mich auf folgender Position
  • Es ist jetzt so und so viel Uhr – wobei die letzte Angabe bis auf winzige Sekundenbruchteile genau ist

Einstein: Je geringer die Gravitation, desto schneller vergeht die Zeit

Aus diesen Angaben von vier Satelliten ermittelt mein Gerät seine Position: Dazu vergleicht es die eigene Zeit mit dem Zeitsignal des Satelliten – aus dem Unterschied lässt sich die Laufzeit des Signals und damit die Entfernung des Satelliten ermitteln.
Das Problem ist aber: Die Zeiten stimmen leider nicht überein. Die Satelliten befinden sich 20.000 Kilometer von der Erde entfernt, dort ist das Gravitationsfeld schwächer. Je geringer die Gravitation, desto schneller vergeht laut Einstein die Zeit. Im Fall der Navigationssatelliten ist der Unterschied zwar winzig (ein Milliardstel Prozent!), aber vorhanden. Nur wenn dieser Fehler automatisch korrigiert wird, zeigt mein Navi mir verlässlich meine Position an.

Hoffnung: Höhenmessung verbessern und Vulkanausbrüche genauer vorhersagen

Wissenschaftler tüfteln an weiteren Anwendungsmöglichkeiten, um sich diese Zeitverzerrung durch die Relativitätstheorie zunutze zu machen. Eine ist die Höhenmessung. Vermutlich schon bald wird es Atomuhren geben, die so genau sind, dass sie "merken", wenn man sie 10 Zentimeter anhebt. Einfach aufgrund des geringeren Schwerefelds und der dort schneller vergehenden Zeit.

Geophysiker wiederum hoffen auf bessere Vorhersagen für Vulkanausbrüche. Denn vor einem Vulkanausbruch sammelt sich im Untergrund Magma. Auch diese Ansammlung von Masse verändert das Gravitationsfeld – deshalb die Hoffnung, dies eines Tages mithilfe ultragenauer Uhren frühzeitig messen zu können.

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