Representação gráfica do eixo de rotação da Terra
Girando em torno de
Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um novo tipo de giroscópio que é o primeiro a medir o "wobble" no eixo de rotação da Terra a partir de um laboratório terrestre. Astrônomos normalmente track esta oscilação, monitorando continuamente a posição de objetos distantes, como quasares. Mas este novo método vai fornecer uma alternativa muito mais simples e mais barato para estas leituras em grande escala astronômica, os cientistas afirmam.
A Associação Internacional de Geodésia, que estava envolvido neste esforço, mantém os quadros de referência terrestres e celestes, que formam uma base essencial para a navegação e do estudo da Terra.O quadro de referência terrestre é relevante para um observador na superfície da Terra. Por exemplo, ele descreve por que o Sol parece estar nascendo e se pondo todos os dias, quando sabemos que ela é a própria Terra que gira. O quadro de referência celestial - com base no centro do sistema solar - é calculada usando 212 corpos astronômicos distantes, como quasares e é usado para determinar a posição de todos os planetas incluindo a Terra.

Marcadores distante

O conhecimento preciso da rotação da Terra e da orientação do eixo de rotação em função do tempo é necessário para ligar os dois quadros de referência com precisão suficiente. Por muitas décadas agora, isso tem sido feito por meio de observações de rádio telescópio, com base em uma técnica conhecida como interferometria Very Long Baseline (VLBI). Infelizmente, esta é uma cara e uma abordagem altamente envolvido, estações abrangendo toda a Terra inteira, e até hoje esse sistema não pode ser operado de forma contínua. Sem o conhecimento preciso da duração do dia e da orientação da Terra, é impossível estabelecer posições locais do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) com precisão suficiente.

Bambeia mundo

Rastreamento dessa orientação é complicada pelo fato de que a Terra oscila sobre seu eixo. Tanto o Chandler eo balanço anuais são pequenas irregularidades na posição dos pólos geográficos da Terra e, portanto, uma mudança no seu eixo de rotação. A oscilação anual é devido a uma pequena mudança na inclinação, como resultado da atração gravitacional devido à ligeira elipticidade da órbita da Terra. A oscilação de Chandler é uma oscilação de 435 dias eixo da Terra atribuído a fatores como a variação de pressão do oceano chão e vento. Como o sinal Chandler é particularmente imprevisível, é necessário medir e acompanhar isso.
Agora, Ulrich Schreiber, da Universidade Técnica de Munique e seus colegas usaram lasers anel - que têm sido utilizados para orientação de aeronaves, há muitos anos - e aumentou sua sensibilidade e estabilidade ao longo de várias ordens de magnitude, a fim de torná-los adequados para o monitoramento a longo período de mudanças no eixo da Terra, como a oscilação de Chandler.

O anel

Um laser de campainha usa dois feixes de laser single-mode que se propagam em torno de uma cavidade laser fechado em direções opostas. Se um laser anel está girando, as duas ondas opostas são ligeiramente deslocada em freqüência e um padrão de interferência batida é observada, o que é proporcional à taxa de rotação. Desde que o sensor é rigidamente fixado à Terra, torna-se capaz de sentir pequenas variações na velocidade de rotação da Terra e da direção do eixo de rotação. "Nossa G-ring é orientada horizontalmente Se quisermos colocá-lo na linha do equador, veríamos nada -. Projeção desaparece - e no pólo do sinal seria máxima, mas o movimento polar desapareceria", diz Schreiber.
A equipe projetou uma versão muito upscale de um laser de anel de aeronaves. "Os dispositivos comerciais são aproximadamente 10 cm de um lado, a nossa é 4 m de lado", explica Schreiber. O dispositivo é colocado em uma temperatura estabilizada vault forma que os sinais com uma freqüência tão baixa quanto 25 nHz pode ser extraído. A tecnologia de espelho de tomada de também necessário para fazer um grande salto para o giroscópio para trabalhar e Schreiber explica que seu anel é capaz de rodar constantemente.Seu aparelho foi feita de Zerodur - um copo de cerâmica com muito baixa expansão térmica.

Sentido e estabilidade

Graças à sensibilidade e estabilidade do giroscópio grande anel de laser, a equipe foram capazes de medir diretamente o efeito combinado do Chandler e do balanço anual da Terra girando livremente. Seus dados medidos estava em excelente concordância com as medições independentes, utilizando o método astronômico.
Quando comparado com o método de VLBI experimentadas e testadas, Schreiber diz que ainda é cedo para o seu método. "Nós ainda estamos cerca de um fator de cinco curtas do desempenho VLBI e ainda seria necessário reduzir o desvio de sensor ainda Entretanto, quando proposto pela primeira vez lasers anel para este fim, em meados dos anos noventa, todos os alunos sinalizados nos longe. - o argumento de que não podemos reduzir a deriva ao longo de várias ordens de magnitude e que cerca de seis ordens de magnitude em ganho de sensibilidade foi irreal ", diz um entusiasmado Schreiber, sugerindo que novos desenvolvimentos serão feitas nos dias que virão.
A pesquisa é descrita na revista Physical Review Letters .