Ich moechte hier eine Frage stellen, die vielleicht von Dir, oder auch Lexx als voellig bloedsinnig gesehen wird, aber in meinem Alter tut es nicht mehr weh, wenn man sich blamiert.
Aber es ist eine Frage, die mich schon lange interessiert: Wie kann man eine Atomic Clock in geographisch weit voneinander gelegenen locations synchronisieren?
Nun , die atomic clock tickt ja, wie ich gelesen haben mit einer 10E-12 bis 10E-16 Praezision auf einem GPS Satellite, je nachdem was man als richtig sieht. . Aber von der Satellite Quelle braucht der Tick travel-Zeit bis es sowohl an der Quelle, der einen location, und dem Target, der anderen Location in diesem Experiment ankommt. Ich vermute mal, ohne das nachzurechenen, dass diese Zeit im 10E-5 oder -4 Bereich ist. Und da der Tick nicht nur durch Vakumm travelled, sondern eventuell durch Atmosphaere mit wild variierender Dichte, traveln (reisen hoert sich so bloed an) diese Tick doch nur mit ungefahrem absolutem C, abhaengig von allen moeglichen Variablen.
Wie kann man sich vergewissern, dass die Tick innerhalb einer Synchronisation von 10E-8 ankommen , sowohl an der Quelle als auch am Target, wie im Experiment beschrieben.
Da hat einer der etwa 600 Physiker, die am Experiment beteiligt waren, gemurmelt: Naechstes mal verwenden wir Glasfaserkabel. Das koennte ich verstehen. Man legt eine 730 km lange Glasfaserleitung, deren Propagationszeit man sicher im 10E-9 Bereich messen kann. Aber den Tick vom GPS, der fuer einen nicht unerheblichen Teil der Zeit im Nicht-Vakuum travelled? Scheint mir fast unmoeglich zu sein.
Du hast Dich garnicht blamiert - die Hauptanwendungen von GPS sind nach Deiner aktiven Zeit. Meine ersten GPS Zeitempfänger habe ich verkauft mit dem Argument "ich verstehe zwar nicht genau wie es funktioniert aber ich weiß immerhin dass es funktioniert!" :-)
Im GPS-Signal wird die genaue Satellitenposition mit übertragen, der Empfänger misst die Zeitdifferenz der ankommenden Signale der einzelnen Satelliten und errechnet daraus die Entfernung zu den Satelliten. Entfernung = Range; da jeder Empfänger eine andere Entfernung zu "seinen" Satelliten hat spricht man nicht von "Range" sondern von "Pseudorange". Die Laufzeit beträgt etwa 70 ms (wenn der Satellit einigermaßen im Zenith steht) und wenn er knapp über dem Horizont steht sinds ein paar tausend km mehr und die Laufzeit ist entsprechend länger. Der Rest ist einfache Triangulation, für Position und Zeit braucht man minimum 4 Satelliten.
Das GPS Signal wird auf 2 Frequenzen übertragen (es gibt auch schon eine 3. Frequenz, die ist aber erst in wenigen Satelliten vorhanden und wird derzeit im Testbetrieb gefahren). Durch die beiden Frequenzen (L1 ~ 1575 MHz, L2 ~ 1220 MHz) kann man die athmosphärischen Anomalien relativ gut herausrechnen, im Übrigen gibt es mittlerweile ganz gute Modelle dafür. Jeder Satellit verwendet die selben Frequenzen, die Signale unterscheiden sich nur durch einen Synchronisationscode; wenn die Empfänger diesen Code entziffert haben wissen sie auch mit welchem Satelliten sie es zu tun haben. Galileo verwendet bei L1 die selbe Frequenz (nennt sich da E1), die Kodierung ist aber eine andere; bei Glonass senden immer 2 Satelliten auf der identischen Frequenz, und zwar die die sich diametral gegenüber stehen.
Die Satelliten sind mit CS-Uhren ausgerüstet (ein paar ältere "nur" mit Rb), diese Uhren werden regelmäßig nachgeregelt - die diversen Stationen sind rund um den Globus verteilt. Die USNO (United States Naval Observatory) unterhält eine der besten Uhrenensembles weltweit zu diesem Behufe.
Die Empfänger die z.B. wir liefern erreichen in der "einfachen" Ausführung (nur L1, hochpräzise OCXO's aber keine Rb) Genauigkeiten von ~10ns. Wir haben in D ein System installiert bei dem 9 Zeitempfänger in einem inneren Kreis von 5 (Entfernung untereinander zwischen 1 und 3,5 km) und einem äußeren Kreis von 4 (Entfernungen bis zu 80 km) aufgestellt sind und die untereinander um nicht mehr als 1,5 ns abweichen. Diese Anlage verfügt aber über einen Referenzempfänger der die Ablagen der einzelnen Systeme misst, damit können wir die einzelnen Empänger auch sehr präzise nachregeln (und eigentlich noch genauer, aber das muss nicht sein).
Das russische System Glonass ist ein bißchen schlechter, Galileo wird etwa genauso gut sein wie GPS.
Noch etwas - die Geschwindigkeit (z.B. im Auto) wird nicht über die Positionsveränderung, sondern über die Dopplerverschiebung gemessen. Ich finde das deswegen verblüffend weil es ja zum einen sowieso eine Dopplerverschiebung gibt durch die Bewegung der Satelliten, die von der DV des sich bewegenden Fahr- oder Flugzeugs überlagert wird.
Zeitvergleichsmessungen werden oft durch "Common View" gemacht - zwei Empfänger schauen sich gleichzeitig das Signal des selben Satelliten an. Die empfangenen Daten werden dann normiert und nach Paris zum BIH geschickt, etwa 3 bis 4 Wochen später bekommst Du dann eine Nachricht wie gut deine Zeit damals war (BIH ist das französiche Pendant zu NIST bzw. PTB und international für die Zeit weltweit zuständig).
Das war ein Kürzestkurs in GPS und Zeit - normalerweise rede ich da wesentlich länger drüber... Außerdem habe ich noch ein paar Informationen eingefügt - ich hoffe das hat die Sache nicht zuuu unübersichtlich gemacht. :-))
Schönen Abend Werner
Dazu gehört noch ein Witz: Vater und Sohn sitzen im Wohnzimmer, Vater liest die Zeitung, der Sohn offensichtlich in diversen Schulbüchern. Frage: "Papa, wo ist eigentlich Indonesien?" - "Tut mir leid, das weiß ich nicht." Ein paar Minuten Später: "Papa, was ist eigentlich eine Primzahl?" - "Tut mir leid, das weiß ich nicht." Wieder ein paar Minuten später: "Papa, was ist ein Bazillus?" - "Tut mir leid, das weiß ich nicht." -- "Papa, störe ich Dich wenn ich immer so frage?" - "Aber nein Bub, frag nur, damit Du was lernst!"
"Glückliche Sklaven sind die größten Feinde der Freiheit!" Marie von Ebner-Eschenbach “Politiker sind wie Windeln. Man muss sie oft wechseln und das aus denselben Gründen.” (Mark Twain)
LWL haben gegenüber üblichen Kabeln den Vorteil dass die LWL die Wellenform eines Signals wegen der großen Bandbreite nicht so verzerren wie bei einem Koax-Kabel. Dafür sind die Stecker anfälliger für Fehlverbindungen, wobei schlicht weniger Licht vom Kabel auf den Wandler (in elektrisches Signal) übertragen wird. Die Wandler sind verhältnismäßig langsam; wenn also ein kleineres Signal angelegt wird als das bei der Kalibration verwendete verschiebt sich der Triggerpunkt relativ nach hinten.
Schönes Wochenende WRL
"Glückliche Sklaven sind die größten Feinde der Freiheit!" Marie von Ebner-Eschenbach “Politiker sind wie Windeln. Man muss sie oft wechseln und das aus denselben Gründen.” (Mark Twain)
Danke fuer die Arbeit, die Du Dir gemacht hast. Aber ich brauche nun einen laengeren Verdauungsprozess. Deshalb wird es einige Zeit brauchen, bis ich antworten kann.
WRL: Danke auch von mir! Ohne Nachzulesen hätte ich die Frage so nicht beantworten können (außer prinzipiell natürlich... Signal senden, empfangen und durch zwei Teilen. Dann hat man die Entfernung zur anderen Uhr), jedenfalls nicht in Bezug zu GPS.
Der Fehler war, wie so oft in der experimentellen Welt , peinlich banal: Eine schlecht sitzender Glasfaser Kabel-Kontakt im Empfangsexperiment-setup.
Gerd
Schon beim durchschnittlichen Home Entertainment System, wenn was nicht funktioniert, taucht man in den Kabel und Connector Dschungel. Nach einer Weile funktionierts wieder, aber man hat keine Ahnung welcher spezifische Connector der Grund war, denn man drueckt erst mal alle Connector in die Sockel.
Zitat Der Fehler war, wie so oft in der experimentellen Welt , peinlich banal
Ja, kann passieren. Warum muss der denn nun deshalb gehen? Völlig übertrieben. Da sollten eher die "Nichts kann schneller als Licht sein"-Fundis die Wissenschaft verlassen und eine Lichtmauerkirche gründen...
Jetzt ist schon die Generation Physiker an den Rechnern, die als Kinder Spock (nicht unseren ) gesehen haben und für die die Über-Lichtgeschwindigkeit von Raumschiffen damals "selbstverständlich" war. Ist es allzu vermessen anzunehmen, daß solchermaßen vorgespannte Möglichkeiten im Unterbewußtsein die notwendige Selbstkritik unterdrückt hat und deshalb die erforderliche Sorgfalt beim Nachprüfen litt? Wackelkontakte sind wirklich simple Fehler, jeder Elektroniker unterstellt bei Schwierigkeiten zunächst mal diese schwer zu findenden Fehler.
[uV]Ephraim Kishon: "Für mich ist Rassismus eine unverzeihliche Sünde, und dazu gehört auch der Haß auf die eigene Rasse."
Imam von Izmir 1999 (von wegen 'der Islam gehört zu Deutschland'): "Dank eurer demokratischen Gesetze werden wir euch überwältigen, dank eurer religiösen Gesetze werden wir euch beherrschen."
Dr. Gottfried Curio, AfD 2017: „Wenn der Ausreisepflichtige nicht ausreist, braucht der Steuerpflichtige auch keine Steuern zu zahlen“
Er war derjenige der die Ergebnisse nach außen vertreten hat. Niemand hat verlangt dass er geht, selbst eine Abstimmung (von ihm selber angeregt?) hat keine Mehrheit gegen ihn gebracht, aber er hat freiwillig die Konsequenzen gezogen, daher musste er auch nicht gehen sonder ist freiwillig gegangen. Er wird weiterhin in dem Projekt mitarbeiten.
Was soll das Gerede von "Fundis"? Es ist der derzeit anerkannte Stand der Wissenschaft, wären die Ergebnisse des Versuchs korrekt gewesen hätte niemand die Wissenschaftler verbrannt oder ähnliches angestellt, wahrscheinlich wären sie heiße Anwärter auf den Physik-Nobelpreis der Jahre zwischen 2020 und 2030 gewesen. In den Naturwissenschaften gibt es zwar Überzeugungen, die manchmal auch mit Zähnen und Klauen verteidigt werden, aber wenn nachvollziehbare Versuche an verschiedenen Instituten gleichartige neue Erkenntnisse ergeben dann setzen sich die neuen Erkenntnisse auch durch.
Schönes Wochenende WRL
"Glückliche Sklaven sind die größten Feinde der Freiheit!" Marie von Ebner-Eschenbach “Politiker sind wie Windeln. Man muss sie oft wechseln und das aus denselben Gründen.” (Mark Twain)
"Wackelkontakte sind wirklich simple Fehler, jeder Elektroniker unterstellt bei Schwierigkeiten zunächst mal diese schwer zu findenden Fehler."
Es war aber kein Wackelkontakt im elektrischen Sinn bei dem mal was geht und dann wieder nicht - in der Optik verhält es sich ein bißchen anders - da gibts ein Signal, das ist nur deutlich abgeschwächt, das merkt man aber i.d.R. nicht so einfach.
Schönes Wochenende WRL
"Glückliche Sklaven sind die größten Feinde der Freiheit!" Marie von Ebner-Eschenbach “Politiker sind wie Windeln. Man muss sie oft wechseln und das aus denselben Gründen.” (Mark Twain)
Zitat aber er hat freiwillig die Konsequenzen gezogen, daher musste er auch nicht gehen sonder ist freiwillig gegangen.
Warum sollte man für ein Botschaftsüberbringen "Konsequenzen ziehen", wenn es da keine Art Druck gäbe.
Zitat Was soll das Gerede von "Fundis"? Es ist der derzeit anerkannte Stand der Wissenschaft, wären die Ergebnisse des Versuchs korrekt gewesen hätte niemand die Wissenschaftler verbrannt
Ich habe nicht gesagt, dass jemand verbrannt wird, sondern erwähnte nur die "Nichts kann schneller als Licht sein"-Fundis. Und die gibt es halt - ähnlich wie die "Klimawandel wird NUR von anthropogenem CO2 erzeugt"-Fundis usw.
Nichts und. Ich hab nur diese Aussage gemacht: "Ja, kann passieren. Warum muss der denn nun deshalb gehen? Völlig übertrieben. Da sollten eher die "Nichts kann schneller als Licht sein"-Fundis die Wissenschaft verlassen und eine Lichtmauerkirche gründen..."
Zitat Aber was willst du uns damit genau sagen? Wo ist die Verbindung zwischen diesem Rückzug und den von dir postulierten Fundis?
Sagen wollte ich das, was ich damit sagte. Und die Verbindung... es ist eben ein Vergleich: Bevor ein Wissenschaftler wegen eines banalen Fehler gehen muss, müssten eigentlich andere aus gravierenderen Gründen gehen... nichts weiter ;)
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Offline
) gesehen haben und für die die Über-Lichtgeschwindigkeit von Raumschiffen damals "selbstverständlich" war. Ist es allzu vermessen anzunehmen, daß solchermaßen vorgespannte Möglichkeiten im Unterbewußtsein die notwendige Selbstkritik unterdrückt hat und deshalb die erforderliche Sorgfalt beim Nachprüfen litt?