Вращение Земли под контролем: кольцевой лазер в подземном бункере измеряет его с рекордной точностью

Земля вращается вокруг своей оси с непостоянной скоростью и под непостоянным углом. Эти малейшие колебания вызваны перемещением масс внутри планеты, в океанах и в атмосфере. Измерить эти колебания с высокой точностью — задача не из легких, но исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) справились с ней блестяще. Они создали уникальный прибор — кольцевой лазер, который может регистрировать изменения во вращении Земли ежедневно и с точностью до девяти знаков после запятой. Эти данные помогут определить положение Земли в космосе, изучить климатические процессы и сделать климатические модели более надежными.

Кольцевой лазер — это устройство, в котором два лазерных луча распространяются в противоположных направлениях по замкнутому контуру. Если контур вращается, то лучи будут иметь разную частоту, и по этой разнице можно определить скорость и направление вращения. Чем больше контур, тем чувствительнее прибор, но и тем сложнее обеспечить его стабильность. Кроме того, лучи должны быть почти идентичны по форме, чтобы измерение было точным. Однако конструкция прибора не позволяет достичь полной симметрии лучей, и это вносит систематическую погрешность в результаты.

Исследователи из TUM решили эти проблемы, установив кольцевой лазер в подземном бункере на Геодезической обсерватории Ветцель в Германии. Там он защищен от внешних воздействий, таких как температура, давление, влажность и сейсмические волны. Кроме того, они разработали теоретическую модель для учета асимметрии лучей и коррекции погрешности. Таким образом, они смогли повысить точность измерения до уровня, недоступного для других аналогичных приборов в мире.

Зачем нужно знать, как вращается Земля? Во-первых, это важно для астрономии, так как от этого зависит, как мы видим звезды и другие небесные тела. Во-вторых, это важно для климатологии, так как от этого зависят течения в океанах и атмосфере, которые влияют на погоду и климат. Например, явление Эль-Ниньо связано с изменением скорости вращения Земли и смещением ее оси. Чем точнее мы можем измерить эти изменения, тем лучше мы можем понять и прогнозировать климатические явления. В-третьих, это важно для геодинамики, так как от этого зависят процессы внутри Земли, такие как движение литосферных плит, вулканизм и землетрясения.