用世界上最稳定的环形激光器测量地球自转的首次直接测量

在德国捷克边境附近一个地下掩体深处,穿过一条65英尺长的隧道,并锁在五个冷藏室门后面,德国科学家正在建造一种激光器,它如此先进,如此精确,以至于世界上没有其他激光器能够与之匹敌。尽管背景听起来有些阴森,但这里并没有什么邪恶的事情在发生。那里的研究人员建造了世界上最稳定的环形激光器,并用它来以前所未有的精度测量地球自转。

换句话说,他们正试图追踪我们行星的摆动。它确实在摆动。相对于太空,地球并非始终以一个平滑、圆形的自转完美地进行。相对于地表,地球的自转轴在移动,受到各种外部影响的推拉,从太阳和月亮的引力到大气压力以及我们围绕太阳椭圆轨道的效应。

这种偏移幅度并不足以让我们在地表注意到——轴的迁移半径大约为30英尺——但它会使GPS地图定位等事物变得复杂(这是您的iPhone地图存在误差的原因之一),也会影响航天发射轨迹的预测或相对于地球的卫星轨道计算。

对世界上最稳定的环形激光器的研究已经进行了一年多,现在它正开始返回地球自转摆动的首次直接测量结果——也就是,有史以来第一次直接测量地球自转的摆动。真的。

它是通过两个逆向旋转的激光器沿着封闭的光束路径实现的。当整个装置旋转时,同向旋转的光需要比逆向旋转的光传播更远的距离,激光束会调整其波长来补偿这一点,进而影响其光学频率。通过测量频率的这种变化并进行一些巧妙的计算,研究人员就可以测量出整个装置正在经历的自转速度变化。

深埋地下的方面源于这样一个事实:世界上最稳定的环形激光器只有在不受气压和温度变化等外部影响的情况下才能保持稳定。因此,它被埋在地下约20英尺深处的一个加压舱内,该舱会补偿任何环境压力的变化,以保持激光腔室的稳定。

下一步:使其更加精确。目前,环形激光器可以测量随时间变化的自转摆动(其读数已得到射电望远镜的证实),但研究人员希望使其精确到能够观察一天内的摆动变化。最终,他们希望它足够稳定,能够埋在地下运行多年而不会出现任何偏差,这样研究人员就可以随时下楼检查那一刻的自转摆动情况。

 

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