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네 번째 끈: 휴대폰 시계

휴대폰 시계의 오차를 네 번째 위성으로 함께 푼다

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네 번째 끈: 휴대폰 시계

위성에는 원자시계가 있지만, 휴대폰 시계는 그만큼 정확하지 않습니다. 휴대폰 시계가 100만분의 10초만 틀려도 모든 공이 약 3 km씩 커집니다. 그러면 세 공이 만나는 점은 땅속 약 5 km로 가 버립니다. 이때 네 번째 위성의 노란 공은 그 점을 지나지 않습니다. 그래서 휴대폰은 네 공이 한 점에서 딱 만나도록 자기 시계를 고칩니다.

왜?자물쇠에 맞는 열쇠를 하나씩 꽂아 보듯, 휴대폰은 시계를 조금씩 바꿔 보며 네 공이 한 점에서 딱 만나는 값을 찾습니다. 네 공이 딱 맞는 값은 하나뿐이라서, 그 값이 바로 정확한 시각입니다. 위치와 시각을 한꺼번에 알아내는 셈입니다.

더 알기그래서 GPS는 위성이 네 개 이상 보여야 합니다. 모르는 것이 동서, 남북, 높이, 휴대폰 시계의 오차, 이렇게 넷이기 때문입니다. 덕분에 휴대폰 시계도 GPS 시각에 맞춰집니다. 화면의 10μs는 예시입니다.

휴대폰 시계의 오차까지 함께 푼다
위성 4개

교과서 식으로 계산

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위성 궤도·거리·시계의 차이는 교과서의 식(케플러 법칙, 특수·일반 상대성 이론의 근사식)으로 계산했습니다. 위성 30기는 실제 GPS 배치를 본뜬 것이고 실제 위성 번호·위치가 아닙니다. 3D 그림에서 위성 모형은 보이도록 아주 크게, 전파의 움직임은 아주 느리게 그렸습니다.