In che modo un giroscopio laser cambia il modo in cui vengono misurati i cambiamenti nella rotazione terrestre?

UN Conoscenza accurata di La velocità di rotazione istantanea della Terra necessario per Navigazione e geolocalizzazione preciso. IL Fluttuazioni Durante il giorno è causato da Lo scambio di quantità di moto tra i fluidi terrestri, Questo è dicendo, Atmosfera, idrosfera, criosfera e parte solida.

Poiché molti diversi Fenomeni di trasporto di massa autonomi e distribuiti globalmente, L’effetto risultante su rotazione È imprevedibile e deve essere misurato su base continuativa. Ora la squadra Scienziati A. si è sviluppato Un nuovo modo di misurare Ne ha parlato nel suo articolo pubblicato sulla rivista Fotonica della natura. Lì la squadra spiega Come funziona il tuo nuovo approccio e quanto bene funziona una volta testato.

Per molti anni gli scienziati ci hanno provato Migliorare le misurazioni accurate della rotazione terrestre A Descrivi più chiaramente la durata di un particolare giorno. Ciò che rende le cose più complicate è la durata della giornata Dipende da molti fattoriCOME Nuvole lunari, correnti oceaniche e direzione del vento.

I precedenti sforzi per misurare la durata del giorno prevedevano l’uso di radiotelescopi o segnali inviati da diverse strutture basate sulla Terra. Più recentemente, sono stati utilizzati i satelliti in orbita attorno alla Terra, il che ha aumentato la precisione. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno provato un nuovo approccio: utilizzare un giroscopio.

Questo nuovo strumento, giroscopioche si chiama semplicemente “G”, ha sede a Osservatorio geodetico tedesco Wetzel. È prodotto utilizzando una cavità laser di 16 metri, rendendolo una sorta di anello. All’interno, due raggi laser che si muovono in direzioni opposte interagiscono, creando uno schema di interferenza.

Il sistema funziona perché un laser che si muove nella stessa direzione della Terra è più allungato di un laser che si muove nella direzione opposta.

Quindi, mentre la Terra ruota, le fluttuazioni della sua velocità si riflettono nei cambiamenti espressi nella figura di interferenza. Da questo, i ricercatori sono stati in grado di calcolare la quantità di distanza percorsa da un certo punto sulla Terra durante un certo periodo. Ripetere l’esercizio per diversi giorni ha dato loro la possibilità di calcolare le variazioni nel tempo, consentendo loro di misurare la durata di un dato giorno con una precisione di pochi millisecondi nell’arco di quattro mesi.

Nel nostro articolo riportiamo il monitoraggio di minuscoli cambiamenti nella velocità di rotazione della Terra al livello di cinque parti per miliardo, cioè con una risoluzione di pochi millisecondi, nell’arco di 120 giorni di misurazioni continue. Utilizziamo una tecnica di misurazione inerziale basata su un interferometro laser ad anello ottico rigidamente fissato alla crosta terrestre e gestito nella configurazione di Sagnac.

I ricercatori hanno concluso suggerendo che il loro metodo di misurazione della durata del giorno, così come le sue variazioni, potrebbe essere utilizzato per costruire modelli geofisici migliori, che potrebbero essere utilizzati per il trasporto globale.

Questo giroscopio ad ampio campo integra più di tre orologi per punto dati, in contrasto con un’intera rete globale di interferometria di base molto lunga e ricevitori di sistemi satellitari di navigazione che possono fornire solo una misurazione al giorno.

* K. Ulrich Schreiber, Primo autore dello studio; Un professionista dell’Unità di ricerca sulla geodesia satellitare dell’Università tecnica di Monaco in Germania