달에서는 지구보다 시간이 더 빨리 간다는 것이 분명해져

달에서는 지구보다 시간이 더 빨리 간다는 것이 분명해져

미국항공우주국(NASA)이 인류를 다시 달로 보내는 아르테미스계획을 2019년 발표한 것처럼, 미국에서는 달 표면 개발의 분위기가 높아지고 있습니다. 2024년 4월 미국 정부는 과학자들에게 달 표면의 시간 기준을 확립할 것을 촉구했고, 이 결과 '달은 지구보다 하루 56마이크로초 시간이 더 빨리 간다'는 것이 밝혀졌습니다.

20세기 물리학자인 알베르트 아인슈타인은 "두 관측자가 같은 방향으로 같은 속도로 이동한 경우에만 1시간의 길이에 대해 의견이 일치한다"고 주장하였습니다. 이는 지구 표면에 있는 사람과 궤도상 또는 달에 있는 다른 사람 사이에도 해당되며, 국립표준기술연구소(NIST)의 이론물리학자인 비주나스 파트라는 "만약 우리가 달 표면에 있다면 시계는 지구상과는 다르게 흘러갈 것입니다"라고 말했습니다.

파트라에 따르면, 달은 지구보다 중력이 작기 때문에, 지구보다 시간은 더 빨리 간다고 합니다. 실제로 NIST의 물리학자인 닐 애쉬비 등은 아인슈타인이 주장한 일반상대성 이론을 이용해 달과 지구의 시간이 어떻게 진행되는지를 산출했습니다.

달이나 지구의 공전이나 조석력, 완전한 구체로부터의 일탈 정도 등을 고려한 복잡한 계산 결과, 달은 1일당 0.000056초(56마이크로초) 지구보다 빠르게 시간이 지나가고 있는 것으로 나타났습니다.

이 '56마이크로초'라는 시간차는 인간의 기준에서 보면 매우 작은 것이지만, 핀포인트의 정밀도로 복수의 미션을 유도하거나 지구와 달 사이에 통신하거나 하면, 이 시간차는 엄청난 차이가 됩니다. 

현대의 정밀 내비게이션은 광속으로 이동하는 전파를 사용한 시계의 동기에 의존하고 있으며 NASA의 시스템 엔지니어인 셰릴 그램링에 따르면 빛은 0.001마이크로초(1나노초)에 30cm나 이동하기 때문에 56마이크로초라는 시간의 불일치를 고려하지 않는 한 달 표면에서는 하루에 17km나 되는 내비게이션 오류가 발생할 수 있다는 것입니다. 또한, 정확도의 높이가 요구되는 아르테미스계획에서는 모든 탐사차나 착륙선, 우주비행사의 현재 위치를 항상 오차 10m 이내에서 파악해 둘 필요가 있다고 합니다.

 

A Relativistic Framework to Estimate Clock Rates on the Moon - IOPscience
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ad643a

Time moves faster on the moon, new study of Einstein's relativity shows | Live Science
https://www.livescience.com/space/the-moon/time-moves-faster-on-the-moon-new-study-of-einsteins-relativity-shows

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Time moves faster on the moon, new study of Einstein's relativity shows