Немецкие исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) и Университета Бонна впервые непосредственно отследили колебания земной оси (прецессию и нутацию) с помощью высокоточного кольцевого лазера, расположенного в подземном комплексе геодезической обсерватории Ветццелль в Баварии. Ранее для этого требовались сложные наблюдения из сети радиотелескопов VLBI, теперь же один инерциальный датчик справился сам, причем с временным разрешением менее часа.
Эксперимент длился 250 дней и показал, что установка способна непрерывно и напрямую фиксировать все составляющие колебания оси — от долгопериодной прецессии до мелких суточных флуктуаций. По словам авторов, точность нового кольцевого лазера на два порядка лучше, чем у предыдущих гироскопов этого класса, а результаты доступны практически в реальном времени, без долгих вычислений, свойственных VLBI-методам.
На фото: корпус большого гироскопа, смонтированный на массивном бетонном постаменте, который жестко закреплен в коренных породах. Над прибором видна верхняя часть резервуара стабилизации окружающего давления (A). На диаграмме представлена остаточная разница между измерениями кольцевого лазера и расчетом IERS после выполнения полного преобразования между ICRF и ITRF. Для долгосрочной вариации получено стандартное отклонение 48 ppb (B). Спектр остатков измерений содержит лишь несколько очень малых компонентов сигнала на уровне около 3 ppb в суточном и полусуточном диапазонах (C). mJD — модифицированная юлианская дата; PSD — спектральная плотность мощности. Источник: Astrid Eckert / TUM
Команда добавляет, что дальнейшее повышение стабильности и точности примерно в 10 раз открыло бы путь к проверке эффектов общей теории относительности прямо с поверхности Земли — в частности, к прямому измерению эффекта Лензе-Тирринга (волочение пространства-времени вращающейся планетой)*.
*В общей теории относительности пространство-время ведет себя как очень вязкая ткань. Если массивное тело вращается (Земля, звезда, черная дыра), оно немного затягивает вокруг себя эту ткань в направлении вращения — как будто ложка медленно тянет мед вокруг себя. Это и называют frame-dragging — волочением систем отсчета.
Точные и оперативные параметры ориентации Земли (EOP) — фундамент навигации глубокого космоса, наведения антенн, коррекции орбит спутников и согласования глобальных референц-рамок (GNSS/SLR/VLBI). Локальный кольцевой лазер дает непрерывные данные измерений без внешних сигналов: это повышает живучесть инфраструктуры, уменьшает задержки в обработке данных для планирования маневров, улучшает точность привязки изображений телескопов и тестов фундаментальной физики (длина суток, гравитационные эффекты).
Хотите заглянуть в самое сердце Красной планеты? В статье «Внутри Марса: особенности структуры Красной планеты» мы разбираем, из чего состоит Марс: от хрупкой коры и мантии до ядра, которое скрывает подсказки о его прошлом и шансах на бывшее магнитное поле. Узнайте, как сейсмические данные и метеоритные свидетельства меняют наше представление об эволюции планет и почему это важно для будущих миссий и поиска пригодных для жизни миров.
