Kein Galileo ohne Einstein
Sicher würden wir den beiden gerne bei Ihrem fiktiven Treffen zuhören.
Ohne Einstein gäbe es kein Galileo
Auch wenn Albert Einstein rund 315 Jahre nach Galileo Galilei zur Welt kam, wäre doch das nach Galileo benannte europäische Satellitennavigationssystem – genauso wie GPS und die anderen Globalen Satelliten Navigationssystemen (GNSS) – ohne Einstein nicht möglich.
Betrachten wir dieses eindrucksvolle Beispiel, wie einst rein theoretische Physik heute eine ganz praktische und wichtige Bedeutung für unseren Alltag hat:
Wenn wir heute unser Smartphone zücken, den Navigationsmodus aktivieren und uns zielsicher durch unbekannte Straßen führen lassen, denken die wenigsten daran, dass im Hintergrund Einsteins Relativitätstheorie mitfährt. Doch genau das ist der Fall. Ohne Albert Einstein würden wir uns wohl regelmäßig um viele Kilometer verfahren. Warum?
GNSS-Satelliten umkreisen die Erde in rund 20.000 Kilometern Höhe und bewegen sich mit etwa 14.000 Kilometern pro Stunde. Aus Einsteins spezieller Relativitätstheorie folgt, dass bewegte Uhren langsamer gehen – die Zeit „dilatierte“.
Für GNSS bedeutet das: Die Borduhren auf den Satelliten gehen pro Tag rund 7 Mikrosekunden langsamer als eine Uhr am Erdboden.
Doch die allgemeineRelativitätstheorie erzählt eine zweite Geschichte: Je schwächer die Gravitation, desto schneller vergeht die Zeit. Da die Satelliten weit vom Erdmittelpunkt entfernt sind, ist die Anziehungskraft dort geringer. Das lässt ihre Uhren pro Tag etwa 45 Mikrosekunden schneller gehen als auf der Erde.
Beide Effekte zusammen ergeben einen Netto-Zeitvorsprung von etwa 38 Mikrosekunden pro Tag. Das klingt zwar wenig, ist es aber nicht: Da Licht in einer Mikrosekunde rund 300 Meter zurücklegt, würde sich ein unkompensierter Fehler täglich zu über 10 Kilometern summieren.
Die Ingenieure haben Einsteins Erkenntnisse deshalb fest in die Technik eingebaut: Die GNSS-Uhren werden so kalibriert, dass sie im Orbit die „richtige“ Zeit anzeigen, und die Software auf der Erde berücksichtigt zusätzlich die relativistischen Effekte.
So steckt in jedem Navigations-Chip ein Stück Physikgeschichte. Die nächste pünktliche Ankunft am korrekten Ziel verdanken wir also nicht nur der Satellitentechnik, sondern auch einem Physiker, der vor über hundert Jahren den Mut hatte, Zeit und Raum neu zu denken.
Credits:
Inspiration: Prof. Dr. Blümer, Heisenberg-Gesellschaft https://www.heisenberg-gesellschaft.de
Fotograf: ChatGPT5
PS: Wer etwas tiefer in die Thematik eintauchen möchte, sei Eingeladen nach „Post-Newton’sche Näherung“ oder „gravitativer Rotverschiebung“ zu suchen.