Ученые создали лазерную установку, которая способна непрерывно измерять скорость вращения планеты и фиксировать ее малейшие колебания
Исследователи из Германии и Новой Зеландии приспособили лазерные кольцевые интерферометры для проведения сверхточных замеров скорости Земли. Они помогут раскрыть суточные вариации в темпах вращения планеты, важные для точной навигации и геолокации. Об этом ученые пишут в статье, опубликованной в понедельник в журнале Nature Photonics.
"Проведенные нами опыты показывают, что у нашего подхода нет фундаментальных пределов, накладываемых на точность. Его можно использовать как для раскрытия геофизических процессов, влияющих на колебания в длине суток, так и для поиска проявлений релятивистских феноменов, в том числе эффекта Лензе-Тирринга, которые невозможно обнаружить в вариациях суточного вращения Земли при помощи других методов", - говорится в исследовании.
Новый подход разработала группа ученых под руководством профессора Мюнхенского технического университета Карла-Ульриха Шрайбера. Он основан на использовании лазерных кольцевых интерферометров - оптических приборов, способных выявлять расхождения в положении объектов или искажения в структуре пространства-времени на мельчайших масштабах, сопоставимых с размером ядра атома водорода.
Ученые обнаружили, что лазерные интерферометры можно использовать для точнейшего измерения скорости вращения Земли по тому, как движение планеты вокруг своей оси влияет на фазовые характеристики лазерных лучей, движущихся внутри прибора. Главный плюс этого подхода заключается в том, что для его работы не нужны космические ориентиры для отслеживания положения Земли, которые используются в системах навигации и сетях радиотелескопов.
Это одновременно повышает точность определения скорости вращения Земли, а также позволяет вести такие замеры непрерывно, а не один раз в сутки. Благодаря этому геофизики могут использовать лазерные интерферометры для отслеживания различных периодических процессов в недрах планеты, влияющих на колебания скорости вращения Земли, а также наблюдать за различными релятивистскими (соответствующими теории относительности) эффектами, влияющими на движение планеты вокруг своей оси.
Для демонстрации работы этого подхода ученые собрали прототип интерферометра радиусом 16 м, который на протяжении 130 дней непрерывно отслеживал изменения длины суток. Установка была способна получать результат всего за час наблюдений и при этом точно замерять скорость вращения планеты с погрешностью пять частей на миллиард. Последующее улучшение этой установки и ее длительная эксплуатация позволят раскрыть все факторы, влияющие на колебания в продолжительности суток, подытожили исследователи.
Непостоянство вращения Земли
В далеком прошлом Земля вращалась вокруг своей оси очень быстро, однако гравитационные взаимодействия с Луной заставляют ее постепенно вращаться все медленнее и медленнее. Это ведет к тому, что длина суток увеличивается примерно на 1,8 миллисекунды каждое столетие. При этом недавно ученые начали фиксировать и обратную закономерность.
Так, с 2020 года астрономы зафиксировали около 30 рекордно коротких дней. Они значительно уступают в продолжительности всем предыдущим замерам с 1973 года, когда ученые начали использовать атомные часы для наблюдений за длиной дня. Открытие этих аномалий породило интерес к космическим и геологическим процессам, которые могли бы ускорять и замедлять вращение планеты.
По информации https://nauka.tass.ru/nauka/18777397
