Λαμβάνουν την πιο ακριβή μέτρηση της περιστροφής της Γης

Η περιστροφή της Γης είναι μια θεμελιώδης πτυχή της κίνησης του πλανήτη μας: είναι η περιστροφή του πλανήτη μας γύρω από τον άξονά του, η οποία Χρειάζονται περίπου 24 ώρες για να ολοκληρωθεί. Καθορίζει τη διάρκεια των ημερών και των νυχτών μας και επηρεάζει διάφορα φυσικά φαινόμενα. Επηρεάζει επίσης την κατανομή του ηλιακού φωτός και των καιρικών συνθηκών, τα ωκεάνια ρεύματα, ακόμη και τη συμπεριφορά των ζωντανών οργανισμών. Δεν είναι ένα πεδίο που πρέπει να μείνει στην άκρη στη μελέτη μας για τη Γη, λοιπόν Για πολλούς αιώνες έχει μεγάλο ενδιαφέρον για τους επιστήμονες.

Πώς το έκαναν;

Τώρα μια ομάδα ερευνητών από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου (TUM) κατάφερε να μετρήσει την περιστροφή της Γης με μεγαλύτερη ακρίβεια από ποτέ. χάρη στο δακτυλιοειδές λέιζερ του Γεωδαιτικού Παρατηρητηρίου Wettzell (Γερμανία) που μας επέτρεψε να αποκτήσουμε πληροφορίες με ακρίβεια που δεν έχουμε ξαναδεί, με καθημερινές ενημερώσεις δεδομένων. Οι μετρήσεις θα χρησιμοποιηθούν για να προσδιοριστεί η θέση της Γης στο διάστημα, να ωφελήσουν την έρευνα για το κλίμα και να καταστήσουν τα κλιματικά μοντέλα πιο αξιόπιστα.

Τι κάνει συγκεκριμένα το ring laser; Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του στο διάστημα, ο πλανήτης μας περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του μη σταθερές ταχύτητες. Επιπλέον, ο άξονας περιστροφής της Γης δεν παραμένει ακίνητος, αλλά μάλλον παρουσιάζει κάποια ταλάντωση. Ο λόγος για αυτό είναι ότι το Η Γη δεν είναι εντελώς στερεή; Αποτελείται από διαφορετικά στοιχεία, άλλα στερεής φύσης και άλλα υγρής φύσης. Επομένως, το εσωτερικό της Γης βρίσκεται σε συνεχή κίνηση. Αυτές οι διακυμάνσεις μάζας μπορούν να επιταχύνουν ή να επιβραδύνουν την περιστροφή του πλανήτη, παραλλαγές που μπορούν να αναγνωριστούν μέσω συστημάτων μέτρησης όπως το λέιζερ δακτυλίου TUM.

«Οι διακυμάνσεις στην περιστροφή δεν είναι μόνο σημαντικές για την αστρονομία, αλλά τις χρειαζόμαστε επειγόντως για να δημιουργήσουμε ακριβή κλιματικά μοντέλα και να κατανοήσουμε καλύτερα καιρικά φαινόμενα όπως το Ελ Νίνιο. Και Όσο πιο ακριβή είναι τα δεδομένα, τόσο πιο ακριβείς θα είναι οι προβλέψεις», εξήγησε ο Ulrich Schreiber, διευθυντής έργου στο Παρατηρητήριο TUM, στη μελέτη του που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Φωτονική της φύσης.

Μια προσπάθεια πολλών ετών

Σχεδόν 20 χρόνια έρευνας πέρασαν για την ανάπτυξη του συστήματος μέτρησης. Τα τελευταία τέσσερα χρόνια ο γηωδιστές (επιστήμονες που μελετούν μαθηματικά το σχήμα και το μέγεθος της Γης), έχουν κάνει αίτηση ένα θεωρητικό μοντέλο ταλαντώσεων λέιζερ προκειμένου να καταγραφούν αποτελεσματικά αυτές οι συστηματικές επιδράσεις. Με αυτόν τον τρόπο πέτυχαν ότι μπορούν να υπολογιστούν με ακρίβεια για μεγάλα χρονικά διαστήματα και, επομένως, να εξαλειφθούν από τις μετρήσεις.

Χάρη σε αυτό νέος διορθωτικός αλγόριθμος, Η συσκευή είναι σε θέση να μετρήσει την περιστροφή της Γης με ακρίβεια έως 9 δεκαδικά ψηφία, που μεταφράζεται σε κλάσμα του χιλιοστού του δευτερολέπτου την ημέρα. Για τις ακτίνες λέιζερ, αυτό ισοδυναμεί με μια αβεβαιότητα που εμφανίζεται μόνο στο εικοστό δεκαδικό της συχνότητας φωτός και παραμένει σταθερή για αρκετούς μήνες. Επί του παρόντος, Η συσκευή σάς επιτρέπει να λαμβάνετε τρέχοντα δεδομένα κάθε τρεις ώρες; Περαιτέρω βελτίωση του συστήματος σχεδιάζεται για το μέλλον, η οποία θα επιτρέψει ακόμη μικρότερες περιόδους μέτρησης.

«Στις γεωεπιστήμες, Τέτοια υψηλά επίπεδα χρονικής ανάλυσης είναι εντελώς νέα για τα αυτόνομα λέιζερ δακτυλίου. Σε αντίθεση με άλλα συστήματα, το λέιζερ λειτουργεί εντελώς αυτόνομα και δεν απαιτεί σημεία αναφοράς στο χώρο. Στα συμβατικά συστήματα, αυτά τα σημεία αναφοράς δημιουργούνται με την παρατήρηση των άστρων ή τη χρήση δορυφορικών δεδομένων, αλλά είμαστε ανεξάρτητοι από κάτι τέτοιο και επίσης εξαιρετικά ακριβείς” λέει ο Urs Hugentobler, καθηγητής δορυφορικής γεωδαισίας στο TUM.

Με τις μετρήσεις που μπορούν να επιτευχθούν αυτή τη στιγμή και οι καταγεγραμμένες διακυμάνσεις, τόσο προς τα πάνω όσο και προς τα κάτω, έχουν φτάσει τιμές έως 6 χιλιοστά του δευτερολέπτου για περιόδους περίπου δύο εβδομάδων. Παρακολουθώντας με τόση ακρίβεια τις αλλαγές στην περιστροφή της Γης, οι επιστήμονες μπορούν να ανιχνεύσουν όχι μόνο ακριβή παρακολούθηση, αλλά και τυχόν ανώμαλες αλλαγές που θα μπορούσαν να υποδεικνύουν πιθανή σεισμική δραστηριότητα και έτσι να μετριάσουν φυσικές καταστροφές όπως ένας σεισμός. τσουνάμι ή σεισμός.

Λίγο ιστορία

Οι πρώτες ημερήσιες μετρήσεις των αλλαγών στην περιστροφή της Γης έγιναν χάρη στην εφεύρεση των ακριβών συσκευών μέτρησης του χρόνου, όπως το χρονοόμετρο. Στις αρχές του 19ου αιώνα, Οι αστρονόμοι και οι γεωφυσικοί άρχισαν να καταγράφουν καθημερινές παρατηρήσεις ουράνιων σωμάτων για να παρακολουθούν ανεπαίσθητες αλλαγές στην περιστροφή της Γης. Μία από τις κορυφαίες φυσιογνωμίες σε αυτόν τον τομέα ήταν ο Γάλλος φυσικός Jean-Bernard-Léon Foucault, ο οποίος το 1851 ανέπτυξε το εκκρεμές του Φουκώ, μια συσκευή που απέδειξε με ακρίβεια την περιστροφή της Γης. Χάρη στην παρατήρηση αυτού του εκκρεμούς που φέρει το όνομά του, ο Φουκώ κατάφερε να μετρήσει τις καθημερινές διακυμάνσεις στην περιστροφή της γης. Ήταν η πρώτη άμεση επίδειξη της περιστροφής της Γης, γεγονός που λίγοι αμφέβαλλαν, αλλά κανείς δεν μπορούσε να αποδείξει. Το εκκρεμές ήταν 68 μέτρα μακρύ και κρεμάστηκε στον τρούλο του Πάνθεον στο Παρίσι.

Βιβλιογραφικές αναφορές: