Relativistic corrections on the GPS time measurements

Abstract

Há uma diferença de potencial gravitacional não negligenciável entre os satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS) e os usuários sobre a superfície da Terra. A grande velocidade desses satélites (4 Km/s), a rotação da Terra e essa diferença de potencial, combinados com medidas de tempo com precisão de nanossegundos, nas quais está fundamentado o GPS, dão lugar a importantes efeitos relativísticos. Neste trabalho é feita uma descrição dos dois principais efeitos sobre as medidas de tempo GPS, tais como o desvio de freqüência gravitacional e o desvio de freqüência pelo efeito Doppler de segunda ordem. São analisadas e comentadas as correções relativísticas convencionais sobre as medidas de tempo GPS. Os novos desenvolvimentos sobre as correções padrão, levando-se em conta o efeito do potencial perturbador gerado pelo achatamento terrestre sobre a marcha dos relógios dos satélites GPS, são também mostrados e comentados. São realizados testes com a nova correção relativística com o objetivo de verificar sua magnitude e influência sobre a marcha dos relógios dos satélites. Os resultados encontrados mostram que a ordem de grandeza deste efeito é da ordem de 0,1 a 0,2 nanossegundos, atrasando ou adiantando a marcha dos relógios em função da posição e velocidade instantâneas do satélite GPS.