I GPS non funzionerebbero senza la Teoria della Relatività

I GPS non funzionerebbero senza la Teoria della Relatività

I lavori che hanno reso più celebre Einstein sono quelli sulla Relatività Ristretta e la Relatività Generale. Nel 1905 Einstein pubblica il primo lavoro sulla relatività, chiamato appunto relatività ristretta o speciale, e poi nel 1916 c'è il lavoro che unifica la Teoria della Relatività con la gravitazione: la Relatività Generale. Questa teoria ci spiega come un corpo deforma lo spazio tempo. Pensiamo allo spazio tempo come a un lenzuolo ben teso: gli appoggiamo sopra un oggetto che abbia una massa e il lenzuolo viene deformato verso la  massa. Se poi appoggiamo un oggetto più piccolo, con una massa minore, scivolerà verso quello più pesante. Questa è, semplificando al massimo, la sua spiegazione della gravità, e tutti gli oggetti che hanno un massa subiscono questo effetto, persino a luce.

Cosa c'entra con la vita quotidiana? Prendete un comunissimo navigatore satellitare: il sistema GPS sfrutta una costellazione di 24 satelliti in orbita attorno alla Terra, per fare in modo che da ogni punto della superficie terrestre ne siano sempre visibili almeno 4. Questo perché per capire qual è la nostra posizione precisa sulla superficie terrestre il navigatore riceve il segnale che arriva dai satelliti, lo triangola e calcola la posizione. Il fatto che il satellite sia a 20000-25000 km dalla Terra fa sì che risenta della gravità terrestre in modo diverso da noi per via della Relatività Generale. A questa distanza dalla Terra la gravità terrestre è quasi ininfluente, si parla di microgravità. Questo effetto introduce sulla diffusione del segnale elettromagnetico un errore di 45 micro secondi, che tradotto in precisione sulla Terra equivale a 15 chilometri. L'uso di molti satelliti – almeno quattro appunto – riduce l'errore.

Inoltre, il satellite si muove con una velocità diversa rispetto a quella della Terra, a circa 8 chilometri al secondo e quindi subisce un effetto dovuto alla Relatività Speciale. Senza tenere conto di questo effetto il GPS avrebbe un errore di 2 chilometri, quindi sarebbe inutilizzabile.