Німецькі дослідники з технічного університету Мюнхена (TUM) та університету Бонна вперше безпосередньо відстежили коливання земної осі (прецесію й нутацію) за допомогою високоточного кільцевого лазера, розташованого у підземному комплексі геодезичної обсерваторії Ветццелль у Баварії. Раніше для цього потрібні були складні спостереження з мережі радіотелескопів VLBI, тепер же один інерціальний датчик впорався сам, причому з часовою роздільною здатністю менше години.
Експеримент тривав 250 днів і показав, що установка здатна безперервно й напряму фіксувати всі складові хитання осі — від довгоперіодної прецесії до дрібних добових флуктуацій. За словами авторів, точність нового кільцевого лазера на два порядки краща, ніж у попередніх гіроскопів цього класу, а результати доступні практично в реальному часі, без довгих обчислень, властивих VLBI-методам.
На фото: корпус великого гіроскопа, змонтований на масивному бетонному постаменті, який жорстко закріплений у корінних породах. Над приладом видно верхню частину резервуара стабілізації навколишнього тиску (A). На діаграмі подано залишкову різницю між вимірюваннями кільцевого лазера та розрахунком IERS після виконання повного перетворення між ICRF та ITRF. Для довгострокової варіації отримано стандартне відхилення 48 ppb (B). Спектр залишків вимірювань містить лише кілька дуже малих компонент сигналу на рівні близько 3 ppb у добовому та напівдобовому діапазонах (C). mJD — модифікована юліанська дата; PSD — спектральна щільність потужності. Джерело: Astrid Eckert / TUM
Команда додає, що подальше підвищення стабільності й точності приблизно в 10 разів відкрило б шлях до перевірки ефектів загальної теорії відносності прямо з поверхні Землі — зокрема до прямого вимірювання ефекту Лензе-Тіррінга (волочіння простору-часу обертовою планетою)*.
*У загальній теорії відносності простір-час поводиться як дуже в’язка тканина. Якщо масивне тіло обертається (Земля, зоря, чорна діра), воно трохи затягує навколо себе цю тканину в напрямку обертання — ніби ложка поволі тягне мед навколо себе. Це й називають frame-dragging — волочінням систем відліку.
Точні й оперативні параметри орієнтації Землі (EOP) — фундамент навігації глибокого космосу, наведення антен, корекції орбіт супутників і узгодження глобальних референц-рамок (GNSS/SLR/VLBI). Локальний кільцевий лазер дає безперервні дані вимірювань без зовнішніх сигналів: це підвищує живучість інфраструктури, зменшує затримки в обробці даних для планування маневрів, покращує точність прив’язки зображень телескопів і тестів фундаментальної фізики (довжина доби, гравітаційні ефекти).
Хочете зазирнути в саме серце Червоної планети? У статті «Всередині Марса: особливості структури Червоної планети» ми розбираємо, з чого складається Марс: від крихкої кори й мантії до ядра, що ховає підказки про його минуле та шанси на колишнє магнітне поле. Дізнайтеся, як сейсмічні дані й метеоритні свідчення змінюють наше уявлення про еволюцію планет і чому це важливо для майбутніх місій та пошуку придатних для життя світів.
