ir para o conteúdo
Webmail
 • 

Carlos Orsi

Astronomia, Filosofando, Física
20.abril.2010 09:13:06

Relatividade, buracos negros e o GPS

Meu GPS me diz que estou 23º 14′ 24″ ao sul do equador, e 46º 53′ 21″ a oeste do meridiano de Greenwich. Como ele sabe disso? A resposta simples é que, por meio de uma troca de sinais com satélites do sistema de posicionamento global, o aparelho calcula essa posição. Mas, como uma matriosca, ou boneca russa, explicações simples geralmente têm outras, menos óbvias, por dentro. Vamos abrir esta aqui.

Primeiro, como a troca de sinais entre o GPS e os satélites pode me dizer alguma coisa sobre onde estou? Claro, conhecendo a velocidade do sinal e o tempo que ele leva para ir e voltar, dá para calcular a distância percorrida. Mas parece que alguém esqueceu um detalhe importante: a Terra está girando, e os satélites estão em órbita, eu mesmo posso estar dentro de um carro, me deslocando. Em outras palavras, tudo está se movendo. Como garantir que isso não vai afetar a leitura da velocidade do sinal?

É como no problema do homem correndo dentro de um trem em movimento: ele tem uma velocidade relativa ao trem, outra relativa ao solo, outra relativa ao trem que vem em sentido oposto… Então: qual das velocidades do sinal — relativa a mim, ao carro, ao solo, ao satélite — é usada?

Entra Albert Einstein. A velocidade da luz (assim como a de todo o espectro eletromagnético: rádio, micro-ondas, raios gama, etc) é sempre a mesma. Não varia com o estado de movimento da fonte ou do(s) observador(es). Esse fato foi postulado por Einstein na Teoria da Relatividade Restrita, em 1905, e comprovado inúmeras vezes.

Enfim: o sinal se desloca a cerca de 300.000 km/s, não importa a que velocidade eu, a Terra, o satélite ou a galáxia estejamos nos movendo. Mas a Relatividade Restrita resolve apenas o primeiro problema com a “explicação simples” do GPS. Existe outro: como os satélites se localizam? Para usar a distância que me separa deles no cálculo de minha posição, é preciso saber em que ponto do espaço eles estão.

Se a posição dos satélites da rede GPS é o quadro de referência usado para localizar objetos na superfície da Terra, qual o quadro de referência usado para localizar objetos na rede GPS?

Quasares. Esses são objetos astronômicos extremamente brilhantes e extremamente distantes — ficam tão longe, na verdade, que para todos os efeitos estão perfeitamente parados no céu em relação a nós. Acredita-se que sejam ativados por gigantescos buracos negros.

O quadro de referência a que o GPS apela foi criado a partir da observação de cerca de 3.000 quasares localizados a mais de 1 bilhão de anos-luz. A rede criada é conhecida como o International Celestial Reference Frame 2 (ICRF-2, ou Segundo Quadro de Referência Celeste Internacional), que substituiu, agora em 2010, o primeiro ICRF, estabelecido a partir de meros 600 objetos.

O ICRF-2 foi adotado durante a reunião da União Astronômica Internacional, realizada ano passado no Rio de Janeiro.

Portanto, da próxima vez que você usar um GPS para encontrar o retorno certo na estrada, a pizzaria ou a praia, reserve alguns instantes para ponderar as toneladas de poeira cósmica que mergulham em vorazes estrelas mortas a 1 bilhão de anos-luz daqui, e que são a causa distante do brilho da tela que ilumina seu caminho.

icrf-map

Mapa com 295 quasares que serão usados para a manutenção do ICRF-2

comentários (25) | comente

25 Comentários Comente também
  • 20/04/2010 - 12:49
    Enviado por: Zé Chinelão

    Fiquei com uma dúvida: você falou que sabendo a velocidade do sinal, calcula-se a distância e portanto a localização do GPS. Mas, e se houver dois locais na Terra que sejam equidistantes do satélite. Como ele irá “decidir” em qual dos dois pontos eu estou?

    responder este comentário denunciar abuso

  • 20/04/2010 - 16:23
    Enviado por: Glúon

    .
    ________________________
    .
    Entreouvindo um telefonema
    .
    ________________________
    .

    - Alô, Herton, veja aí no seu GPS onde é que você está?
    - 23º 14′ 24″ ao sul do equador, e 46º 53′ 22″ a oeste do meridiano de Greenwich.
    - E o Orsi? Em qual local se encontra?
    - Ele disse que está a 23º 14′ 24″ ao sul do equador, e 46º 53′ 21″ a oeste do meridiano de Greenwich.
    - Poxa, então vocês estão um ao lado do outro?
    - Bem, é que o Orsi vai abrir uma tal de boneca russa e eu não posso perder essa, né?
    .
    _______________________________
    .

    responder este comentário denunciar abuso

  • 20/04/2010 - 18:41
    Enviado por: Newton Applehead

    Orsi, não leve estas coisas tão a sério pois, existem centenas de teorías “furadas” por aí. Por exemplo, os físicos e astrônomos dizem que o “Roubble” consegue “ver” o big bang devido a distância de milhões de ano luz a qual nos encontramos e mesmo a luz viajando a 300.000 km/seg só agora ele estaría chegando por aquí. BALELA! Será que a matéria viaja mais rápido que a luz? Embora a luz seja matéria mas, me refiro a esta matéria escura que chamamos de TERRA. Como poderiamos ter estado no big bang e ganharmos a “corrida” da luz até aquí? Se fosse verdade, onde diabos estariamos se estamos vendo o “nascedouro” de tudo? Aonde estamos? Quem somo nós? Para onde estamos viajando? Quer saber… estes cientistas é que estão “viajando” numa “nice”.

    responder este comentário denunciar abuso

    • 20/04/2010 - 18:51
      Enviado por: Carlos Orsi

      Newton, o que acontece é que o Big bang aconteceu em toda parte ao mesmo tempo — afinal, ele foi a origem, do universo inteiro, certo? Desde então o universo vem se expandindo. O que vemos dele realmente está aqui conosco, é a radiação de fundo de micro-ondas que permeia todo o espaço. E o Hubble não consegue “ver” a luz primordial do Big Bang; ele chega perto, mas ainda assim há algumas centenas de milhões de anos no caminho.

      responder este comentário denunciar abuso
    • 20/04/2010 - 19:51
      Enviado por: Daniel Bezerra

      Newton, o Orsi tem razão nos dois pontos.

      Ademais, a Teoria da Relatividade faz previsões muitíssimo acertadas — o sistema GPS é um exemplo magnífico — que simplesmente não poderiam ser explicadas pelo paradigma newtoniano. Lentes gravitacionais, precessão do periélio da órbita de Mercúrio, o fato de certas partículas componentes dos raios cósmicos conseguirem atingir o solo apesar da curta meia-vida, colisões relativísticas no CERN e em outros laboratórios… a Relatividade é testada e retestada todos os dias em todos os lugares e confere muito bem com a realidade.

      E mais! Se ela algum dia precisar ser corrigida (como quase certamente precisará ser), a teoria nova que aparecer precisa, necessariamente, explicar tudo o que a Relatividade JÁ explica e incluir os fenômenos até agora desconhecidos. Exatamente como a Relatividade fez com a gravitação newtoniana, diga-se ;-)

      responder este comentário denunciar abuso
    • 20/04/2010 - 21:18
      Enviado por: Erisiano

      Newton, quem viajou agora foi você…

      responder este comentário denunciar abuso
  • 20/04/2010 - 19:56
    Enviado por: uberVU - social comments

    Social comments and analytics for this post…

    This post was mentioned on Twitter by carlosom71: Quando buracos negros iluminam o caminho: http://blogs.estadao.com.br/carlos-orsi/2010/04/20/relatividade-buracos-negros-e-o-gps/...

    responder este comentário denunciar abuso

  • 20/04/2010 - 20:57
    Enviado por: Guilherme Reis

    Texto foda! Muito bom! Parabéns!

    responder este comentário denunciar abuso

  • 21/04/2010 - 12:03
    Enviado por: Carlosny

    Caraca, não entendi nada, acho que esses meus cabelos louros estão fazendo efeito hoje, mas mesmo assim consegui ligar o GPS e estou a 23º29.429 e 47º30.858. Elevação de 585m.

    responder este comentário denunciar abuso

  • 21/04/2010 - 13:09
    Enviado por: Evandro Carlos

    Algo aparentemente simples começa a ficar complicado quando começamos a questionar a sua simplicidade.

    Quando passamos do “isso é assim” para o “como isso é assim?” começamos a fazer descobertas interessantes.

    Paramos de aprender quando paramos de perguntar.

    responder este comentário denunciar abuso

  • 21/04/2010 - 17:57
    Enviado por: Gelson Gurgel Gomes

    Muito bem. E e grande explosão, (o tal Big Bang), de onde veio, qual a sua origem? Terá sido deus? E se foi, por ventura, deus de onde veio ele?

    responder este comentário denunciar abuso

    • 21/04/2010 - 18:43
      Enviado por: Carlos Orsi

      Algumas teorias recentes sugerem que o big bang pode ter sido apenas um episódio numa história mais longa… Mas por enquanto o júri ainda está debatendo, sem veredicto.

      responder este comentário denunciar abuso
  • 21/04/2010 - 22:40
    Enviado por: ElcioW

    Orsi, que deserto de quasares é aquele, entre 20 e 24h, e entre 30 e 90 graus? Há outro, entre 6 e 10h, entre -30 e – 90 graus. Como diria meu irmão, “que são issos”?

    responder este comentário denunciar abuso

    • 22/04/2010 - 07:41
      Enviado por: Carlos Orsi

      Elcio, esse mapa de cerca de 290 quasares marca os mais estáveis e mais uniformemente distribuídos dos analisados para compor o quadro de referência. Não sei se existe alguma razão cósmica (ou mesmo prática — tipo, falta de recursos observacionais) para que a distribuição não seja totalmente uniforme, ou se foi simples acaso…

      responder este comentário denunciar abuso
  • 22/04/2010 - 09:51
    Enviado por: ARIOVALDO BATISTA

    Caro Carlos Orsi, faltou o óbvio, que é o “erro”. Se for meio metro, que se dane a teoria!!
    E, no entanto, a “relatividade” descoberta por Eintein em 1905, JÁ EXISTE FUNCIONANDO HÁ TALVEZ TRILHÕES DE ANOS, e o DNA que ainda estamos descobrindo já existe na Terra há pelos 4 bilhões de anos, e vai por aí afora. Ciência atrasada a nossa!!

    arioba

    responder este comentário denunciar abuso

  • 22/04/2010 - 13:45
    Enviado por: .Karol Carvalho

    Com todas essas teoria o homem parece ser mesmo o centro da terra. A energia ou in-sight (crer) não deixa outro tempo, se não o presente. E a onda da vez é mesmo Existencialista.

    responder este comentário denunciar abuso

  • 22/04/2010 - 13:53
    Enviado por: Mozart

    Na verdade o GPS usa três satelites mais próximos de onde voce está
    para refletir o sinal e fazer sua localização. ( triangulação )

    responder este comentário denunciar abuso

  • 22/04/2010 - 23:36
    Enviado por: João da Silva

    Orsi,
    Você esqueceu de comentar o fato do tempo nos satélites passar mais devagar que o tempo aqui na Terra logo os satélites tem de corrigir a diferença, caso contrario o GPS indicaria a localidade errada.

    responder este comentário denunciar abuso

    • 23/04/2010 - 07:30
      Enviado por: Carlos Orsi

      João, na verdade eu ia usar esse efeito relativístico como base de uma postagem futura, sobre o fato de os astronautas a bordo da ISS estarem envelhecendo mais devagar que o resto de nós…

      responder este comentário denunciar abuso
  • 17/05/2010 - 07:19
    Enviado por: Patola

    Leve correção: você escreveu “A resposta simples é que, por meio de uma TROCA de sinais com satélites do sistema de posicionamento global…” – mas os aparelhos de GPS não trocam sinais, apenas recebem. Não é como a comunicação, por exemplo, dos telefones celulares com seus satélites e estações, que é realmente de duas vias.

    responder este comentário denunciar abuso

Deixe um comentário:

Imagem CAPTCHA

Acompanhe

Comentários recentes

Arquivos

Blogs do Estadão