Ausgabe 001Alltag

Woher weiß dein Handy, wo du bist?

„Dein Handy hört gerade Uhren im Weltall zu. Und ohne sie wüsstest du nicht, wo du bist.“

Kurz erklärt

Dein Handy sendet nichts – es hört nur zu. Über 30 GPS-Satelliten funken ununterbrochen Ort und Uhrzeit. Aus der Laufzeit der Signale berechnet dein Handy, wo du bist. Der Haken: Da oben geht die Zeit schneller. Jeden Tag 38 Mikrosekunden. Ohne Einsteins Relativitätstheorie wäre die Ortung nach einem Tag unbrauchbar.

Das ganze Skript zum Nachlesen

Dein Handy hört gerade Uhren im Weltall zu. Und ohne sie wüsstest du nicht, wo du bist.

Kein WLAN, kein Funkmast, mitten im Wald. Trotzdem zeigt dir dein Handy auf ein paar Meter genau, wo du stehst. Wie geht das?

Rund zwanzigtausend Kilometer über dir kreisen über dreißig GPS-Satelliten, jeder zweimal am Tag. Jeder hat Atomuhren an Bord. Ununterbrochen funkt er zwei Dinge: wo er ist und wie spät es ist.

Dein Handy sendet nichts. Es hört nur zu und vergleicht: Wann ging das Signal los, wann kam es an? Funk ist so schnell wie Licht und braucht knapp sieben Hundertstelsekunden bis zu dir. Also wird aus Zeit eine Strecke.

Mit vier Satelliten gleichzeitig rechnet dein Handy aus, an welchem Punkt alle Abstände zusammenpassen. Drei verraten den Ort, der vierte gleicht die ungenaue Uhr in deinem Handy aus. Genau dort bist du.

Aber es gibt einen Haken. Da oben vergeht die Zeit schneller als bei uns. Jeden Tag gehen die Satellitenuhren achtunddreißig Mikrosekunden vor.

Klingt nach nichts. Doch Funk legt in dieser Zeit rund elf Kilometer zurück. Ohne Korrektur wäre die Ortung schon nach einem Tag unbrauchbar.

Deshalb stellt man die Uhren schon vor dem Start ein winziges bisschen langsamer. Einstein sei Dank. Denn so hört dein Handy gerade Uhren im Weltall zu.

Quellen

  1. über 30 GPS-Satelliten (aktuell 31 aktiv), ca. 20.200 km Höhe, 2 Umläufe pro Tag

    gps.gov – Space Segment

  2. Satelliten senden Position + Uhrzeit, Empfänger misst Laufzeit; 4 Satelliten (3 Ort + 1 Uhrfehler)

    Grundprinzip der Satellitennavigation, beschrieben bei Ashby 2003

  3. Satellitenuhren gehen netto ~38 µs/Tag vor (ART +45, SRT −7)

    Ashby: Relativity in the Global Positioning System, Living Reviews in Relativity 2003 · Ashby, AAPT

  4. Funk legt in 38 µs ~11 km zurück (Lichtgeschwindigkeit × 38 µs = 11,4 km)

    eigene Rechnung

  5. Uhren werden vor dem Start langsamer eingestellt

    Ohio State – GPS and Relativity

  6. Signal braucht ~0,07 s (20.200 km ÷ 300.000 km/s = 0,067 s)

    eigene Rechnung

Bilder aus der Ausgabe

Bildnachweise

Collage, Grafik und Schnitt: PlutoYear. Die Stimme im Video ist KI-generiert (ElevenLabs).

Rückseite, Ausgabe 001

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