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SRT. SAGNAC. ERDE. GPS. ART.
Beschreibt und analysiert zwei von der Relativistik als
Bestätigungen der SRT behauptete Effekte oder Anwendungen:
den Sagnac-Effekt und das GPS-System.
Beide Effekte beruhen auf einer Rotation und können
daher argumentative Parallelen aufweisen. Beschreibt
die aktuell verwendeten Zeit-Konventionen (GMT,
UTC, TAI) und die Beziehungen zwischen astronomischer
und atomarer Messungsbasis, die GPS-Zeit als
atomar begründete TAI (S. 185-190).
Beschreibt das Funktionieren des GPS-Systems und
die erforderlichen vielfältigen Korrekturen, um eine
möglichst korrekte Synchronisierung, Zeitmessung und
Zeit-Übertragung und damit genaue Ortsbestimmungen
zu erhalten (S. 197-198):
(1) Korrekturen wegen der Signalverarbeitung in
den Instrumenten an Bord der Satelliten;
(2) Korrekturen der Verzögerungen durch die Ionosphäre,
variieren zwischen Tag (wenige nsec) und Nacht
(mehrere hundert nsec) und außerdem zyklisch (11 Jahre)
und sind frequenzabhängig, weshalb für die Kommunikation
mit den Satelliten zwei verschiedene Frequenzen
eingerichtet sind;
(3) Korrekturen der Verzögerungen durch die Troposphäre
(bis zu mehreren hundert nsec), die vom Wassergehalt
der Atmosphäre verursacht werden und nicht
durch verschiedene Kommunikationsfrequenzen ausgeglichen
werden können, sondern nur durch Meßwerte
für Wassergehalt, Temperatur und Druck in einem mathematischen
Modell berücksichtigt werden können;
(4) Ausgleich von Störungen durch galaktische
Strahlungsquellen (einige nsec);
(5) Ausgleich von Störungen durch mehrfache
Signalwege zur Empfangsantenne, z. B. Reflektionen
an anderen Objekten, die zu Interferenzen führen (mehrere
hundert nsec);
(6) Korrektur relativistischer Effekte durch die Bewegung
der Satelliten relativ zu den Erdstationen im
Gravitationsfeld der Erde;
(7) Korrektur des Sagnac-Effekts durch die Rotation
der Erde (mehrere hundert nsec).
Erläutert die relativistischen Effekte (S. 199-200)
nach SRT und ART, die in verschiedenen Zeitdilatationen
bestehen (SRT: relative Geschwindigkeiten zwischen
Inertialsystemen; ART: Uhren in verschiedenen
Gravitationsfeldstärken) und die Korrekturmaßnahmen:
(8) die Satellitenuhren gehen durch Gravitationseffekte
vor (38 microsec) und werden deshalb vor dem
Start des Satelliten entsprechend eingestellt;
(9) die Abweichungen der Satellitenbahnen von der
Kreisform zu elliptischen Bahnen bedeuten Schwankungen
der Höhe über der Erde und führen zu Variationen
der Bahngeschwindigkeit des Satelliten, weshalb
die Korrekturen der Uhren vor dem Start des Satelliten
nicht mehr ausreichen und nochmals eine Korrektur
entsprechend der Position des Satelliten in seinem Orbit
vorgenommen werden muß;
G. O. Mueller: SRT. Kap. 4-Erg.
158
(10) während der Signalübertragung vom Satelliten
zum Empfänger auf der Erde wird der Empfänger mit
der Erdrotation weiterbewegt: die Größe der Änderung
hängt ab von der Länge des Signalweges und kann
mehrere hundert nsec betragen; wird als "Sagnac-Korrektur"
bezeichnet; erreicht ihren größten Wert, wenn
der Empfänger sich am Äquator befindet und der Satellit
dicht am Horizont steht. (S. 200)
Diskutiert kritisch die behauptete Interpretation der
"Sagnac-Korrektur" als relativistisch (S. 203-209). Gemäß
der SRT müssen zwei Beobachter angenommen
werden: einer im Laborraum und einer auf der drehenden
Scheibe, auf deren Rand die beiden Strahlen in
entgegengesetzten Richtungen umlaufen und das Interferenzbild
ergeben. Obwohl die rotierende Scheibe eindeutig
kein Inertialsystem ist (S. 206-207), ist behauptet
worden, daß man das Experiment im Rahmen der
SRT interpretieren kann, weil ein sehr kleiner Ausschnitt
der Lichtbahn als fast geradlinig betrachtet werden
kann, deshalb der Beobachter auf der rotierenden
Scheibe sich in diesem Ausschnitt als inertial bewegt
betrachten kann und folglich die LORTF anzuwenden
sind; mit ihnen können die Koordinaten des Labor-
Systems in die der rotierenden Scheibe umgerechnet
werden. Die Anwendung der LORTF ergibt eine Formel
für den Sagnac-Effekt jedoch nur für einen Beobachter
im Mittelpunkt der rotierenden Scheibe, wodurch
die von der SRT behauptete Äquivalenz aller
Inertialsysteme verletzt wird. Mit der SRT kann der
Sagnac-Versuch also nicht erklärt werden.
Paul Langevin hat erstmals 1921 den Sagnac-Effekt
auf der Grundlage der ART zu erklären versucht (S.
207-208). Mit dem Äquivalenzprinzip Gravitation/Beschleunigung
behandelte er die Beschleunigung am
Rand der Scheibe als Gravitation. Das Ergebnis lieferte
jedoch widersprechende Urteile der beiden Beobachter
über die Vorgänge auf der rotierenden Scheibe:
(A) Der Labor-Beobachter sieht die Lichtstrahlen
verschieden lange Wege bis zum Interferenzbild durchlaufen,
und da ihre Geschwindigkeit immer c sein soll,
brauchen sie verschiedene Zeiten. (Verschiedene Wege
mit gleichen Geschwindigkeiten führen zu verschiedenen
Zeiten.)
(B) der rotierende Beobachter dagegen sieht die
Lichtstrahlen genau gleiche Wege zurücklegen, so daß
ihr zeitversetztes Eintreffen am Interferenzbild nur
dadurch verursacht sein kann, daß sie sich mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten bewegt haben. (Gleiche
Wege mit verschiedenen Geschwindigkeiten führen
zu verschiedenen Zeiten.)
(S. 208-209:) "Il motivo per cui è necessario ricorrere
a questo accorgimento risiede nel fatto che, quando si
cerca di calcolare i tempi di propagazione dei due fasci
luminosi sul sistema rotante, si giunge inevitabilmente
a concludere, usando le regole einsteiniane, che la
velocità con cui essi si propagano in versi opposti
lungo il bordo del disco in rotazione è diversa!
Quando la piattaforma è in rotazione, un osservatore
Textversion 1.2 - 2012