Телескопы не понадобятся: кольцевой лазер измерил колебания земной оси
Немецкие ученые впервые смогли измерить едва уловимые колебания земной оси принципиально новым методом, без помощи космических аппаратов и радиотелескопов. Уникальный эксперимент длиной в 250 дней был проведен с помощью высокоточного кольцевого лазера, расположенного в подземной обсерватории в Баварии.
Вопреки тому, как наша планета изображена на школьном глобусе, ее ось вращения не является строго закрепленной в пространстве. На нее действует множество сил, заставляющих совершать сложные колебательные движения с разной амплитудой. Главная причина этого явления – неидеально круглая форма Земли, которая слегка выпуклая в районе экватора. Из-за этого возникает эффект прецессии, при котором земная ось медленно движется по кругу в небе. Сейчас ось указывает на Полярную звезду, но через тысячи лет будет направлена на другие светила, завершая полный цикл за 26 000 лет.
На земную ось также накладываются гравитационные силы Солнца и Луны, которые иногда усиливают или ослабляют друг друга. Этот эффект называется нутацией – он вызывает небольшие волновые движения по окружности прецессии земной оси. В результате ось не просто равномерно смещается, а совершает своеобразные колебательные движения. Существует ярко выраженная нутация с периодом в 18,6 года, а также множество более мелких – с недельной и даже суточной периодичностью.
Все эти сложные эффекты – и прецессию, и нутацию – смог измерить напрямую кольцевой лазер, разработанный группой немецких исследователей из Мюнхенского технического университета (TUM) и Боннского университета. Устройство проводило измерения непрерывно на протяжении 250 дней.
Измерения с помощью инерциальных датчиков (работающих автономно, без внешних сигналов) оказались в 100 раз точнее, чем с помощью традиционных средств, требующих координации сети крупных радиотелескопов на разных континентах. Баварский кольцевой лазер справился с этой задачей в одиночку, находясь в подземном помещении в Ветцелле (Германия). Кроме того, временное разрешение колебаний составляет менее 1 часа вместо суток, и результаты доступны немедленно, а не через несколько дней или недель, как в случае с другими методами.
«Точное измерение колебаний помогает нам лучше понять и смоделировать земную систему», – подчеркнул ведущий автор исследования Ульрих Шрайбер из Мюнхенского технического университета. Если в будущем точность и стабильность работы лазера удастся повысить еще в 10 раз, с его помощью можно будет измерить искажение пространства-времени, вызванное вращением Земли. Это позволит напрямую проверить Общую теорию относительности Эйнштейна – например, зафиксировать эффект Лензе – Тирринга («затягивание» пространства вращением нашей планеты) непосредственно на ее поверхности.
Ранее в Китае создали самый крупный «лазерный» кристалл в мире. На основе него возможно создание сверхмощного космического оружия, способного поражать спутники прямо с Земли.
Самое популярное
