1905年，愛因斯坦在他的論文《論動體的電動力學》中提到了一個思想實驗：兩個完全相同的鐘，一個放在赤道上，另一個放在北極。由於地球的自轉，赤道的速度比極點快，所以赤道上的鐘比北極還要慢。現在，我們知道這就是狹義相對論中速度造成的時間膨脹。
我們知道赤道的速度大約為464米/秒，根據狹義相對論時間膨脹公式，可以算得赤道的鐘每天都會比北極的鐘慢大約100納秒。這個微小的時間差異在狹義相對論剛提出時無法測量，但隨著原子鐘的發展，人們發現地球表面的時間與地球的緯度無關。
因為還有一個因素需要考慮，這個因素就是地球的引力。地球不是一個完美的球體，由於它的旋轉，它的兩極略微扁平而赤道隆起。這意味著赤道表面比兩極離地心更遠，所以赤道表面物體所受的引力就比兩極小。根據廣義相對論，一個物體所經歷的引力場越強，它的時鐘走得就越慢。所以，北極的鐘就比赤道表面的鐘走得更慢。
那麼這兩種效應誰會勝出呢？事實證明，它們剛好完全抵消，無論緯度如何，海平面上的時鐘都以相同的速度流逝，這一點已經通過原子鐘的精確測量得到了驗證。
事實上，這兩種效應互相抵消並不是巧合。根據廣義相對論，在弱引力場下時間的固有間隔dτ可以由以下公式給出：
其中Φ_g是地球的引力勢。對於靜止在地球表面的時鐘，我們有dr=dθ=0和dΦ=ωdt，代入上式並進行整理可得到：
仔細觀察一下，根號下括號內的式子正是有效勢Φ_eq=Φ_g-1/2ω²r²sin²θ，它就是地球的引力勢減去離心力產生的勢。有效勢在地球表面應該是一個常數，否則它就會產生一個梯度力，而我們並沒有體驗到這個力。也正是因為它是個常數，所以固有時間間隔dτ在地球海平面都是相同的。如果我們想驗證一個兩極和赤道的有效勢是否相等，下面的計算可以參考一下。