Ons heelal bevat tal van verschijnselen die voortvloeien uit Einsteins meesterwerk: de algemene relativiteitstheorie. En ook je TomTom moet er rekening mee houden. Zonder de theorie zouden GPS-positiebepalingen er kilometers naast zitten.

Met satellietnavigatiesystemen als GPS zijn posities op het aardoppervlak precies te bepalen. Tenminste, als je rekening houdt met Einsteins relativiteitstheorie. Een vloot satellieten met atoomklokken aan boord zendt radiosignalen naar de aarde, met daarin het tijdstip van verzenden gecodeerd. Een ontvanger kan zo uitrekenen hoe lang de signalen onderweg zijn geweest en daaruit valt weer de afstand tot de satellieten, en uiteindelijk de positie te berekenen.

Maar de satellieten bewegen zich om een baan om de aarde met een snelheid van 14.000 kilometer per uur. Volgens de speciale relativiteitstheorie, die Einstein al in 1905 opstelde, loopt hun klok daardoor iets langzamer; een vertraging die oploopt tot 7 microseconden per dag.

Volgens de algemene relativiteitstheorie speelt echter ook een ander effect een rol: de kleinere zwaartekracht op de hoogte waar de satellieten hun baantjes trekken. Hierdoor tikken de klokken juist weer wat sneller en lopen ze per dag 45 microseconden vooruit. Zonder correctie voor beide effecten zouden de klokken dus 38 microseconden per dag uit de pas lopen. En daardoor zouden GPS-positiebepalingen er ruim 10 kilometer naast zitten.

Dit is slechts een van de vele verschijnselen die voortvloeiden uit de relativiteitstheorie. Vijf andere gevolgen met tekst en uitleg vind je in KIJK 4/2015. Deze editie ligt in de winkel van 19 maart tot en met 22 april.

Tekst: Bruno van Wayenburg