Alcuni riscontri sperimentali

Alcuni riscontri sperimentali

Oltre all'effetto "lente gravitazionale" descritto nel paragrafo precedente, molti altri effetti possono essere portati a supporto delle teorie di relativistiche di Einstein. Tra queste una delle più note è la precessione dell'orbita di Mercurio.

Tra tutti i pianeti del sistema solare, Mercurio è quello che presenta la precessione del perielio più accentuata, essendo il più vicino al Sole.

Il fenomeno è previsto dalla teoria della gravitazione universale di Isaac Newton, ma Mercurio avanza più velocemente di quello che prevede la teoria stessa: dalle osservazioni, infatti, è risultato che

Figura 3.3 - L'entità della precessione dell'orbita di Mercurio è una delle evidenze spiegate dalla relatività generale.

Questi 43" in più sono invece perfettamente previsti dalla teoria della relatività generale che prevedeva una precessione del perielio dei pianeti anche in assenza di interazione tra essi (mentre la meccanica classica prevede in tal caso che l'orbita sia un'ellisse fissa e immutabile).

La precessione del perielio di Mercurio viene perciò considerata la prima conferma sperimentale della teoria della relatività generale.

Oltre ad osservazioni di fenomeni naturali e astronomici, si sono eseguiti anche esperimenti e misurazioni per verificare la correttezza delle previsioni della relatività (in questo caso quella ristretta). Uno di questi esperimenti ha comportato la misurazione del tempo in maniera estremamente precisa utilizzando orologi atomici montati su aerei supersonici e sincronizzati con analoghi strumenti a terra. Il tempo misurato dagli orologi atomici montati sull'aereo ha misurato un tempo "più lento" rispetto agli orologi funzionanti sulla terra. Questa volta la causa della diversa misura del tempo è da attribuire alla velocità. In perfetta armonia con la teoria della relatività ristretta.

Comunque, anche senza ricorrere a complicati calcoli astronomici o ad esperimenti con aerei supersonici e a orologi atomici, si hanno ripercussioni dovute alla teoria della relatività su aspetti ormai entrati nella consuetudine della nostra vita, come il sistema di localizzazione GPS basato su triangolazioni effettuate rispetto ai satelliti orbitanti. Un ricevitore posto in prossimità della superficie terrestre, analizzando i segnali emessi da (almeno) 4 satelliti, può decodificare le informazioni in modo da individuare la sua posizione (latitudine, longitudine, altitudine).

Per individuare la posizione in modo sufficientemente accurato è indispensabile tener conto della teoria della relatività. Anzitutto è necessario tener conto della dilatazione relativistica del tempo dovuta al moto dei satelliti, prevista dalla relatività speciale (circa -7×10^-6 s al giorno); poi occorre un'ulteriore correzione (detta 'correzione Sagnac') dovuta alla rotazione della Terra. Inoltre occorre tener conto del fatto che i satelliti viaggiano a una quota di circa 20184 km, e quindi vivono in un luogo dove il potenziale gravitazionale è sensibilmente diverso rispetto a quello dove si trova il ricevitore: ciò richiede un'ulteriore correzione prevista dalla relatività generale (+45×10^-6 s al giorno). In termini di distanze, queste correzioni equivalgono a parecchie centinaia di metri.