Kulisy prowadzonych w tej sprawie badań zostały zaprezentowane na łamach Nature Photonics. Jak czytamy w publikacji, określanie pozycji Ziemi w przestrzeni kosmicznej powinno zapewnić szereg korzyści, między innymi w kontekście badań nad zmianami klimatu, ponieważ powinno przełożyć się na wzrost wiarygodności modeli klimatycznych.
Czytaj też: Jak powstają planety podobne do Ziemi? Odpowiedzi dostarcza rekordowo zaawansowany teleskop
Kluczem do sukcesu okazał się tzw. laser pierścieniowy pozostający w rękach niemieckich badaczy. Tylko jak z niego skorzystać? Zacznijmy od tego, iż Ziemia obraca się wokół własnej osi w zmiennym tempie. Różnice te są oczywiście bardzo subtelne, ale możliwe do wykrycia. Co więcej, oś, wokół której obraca się nasza planeta, nie jest całkowicie statyczna. To za sprawą przemieszczania masy tworzącej Ziemię, na przykład w postaci oceanów czy płynnego wnętrza. Te mogą przyspieszać bądź spowalniać obrót całej planety, a wykorzystując specjalistyczny sprzęt da się wykryć takie zmiany.
Z podobnego założenia wyszli przedstawiciele Uniwersytetu Technicznego w Monachium. Zdając sobie sprawę z tego, że większy laser zapewni im wzrost precyzji pomiarów, ale jednocześnie przyniesie kłopoty ze stabilnością, niemieccy naukowcy musieli znaleźć złoty środek w czasie jego ulepszania. Wprowadzone zmiany przyniosły imponujące efekty: teraz laser pierścieniowy wykonuje pomiary z dokładnością do 9 miejsc po przecinku, co odpowiada ułamkowi milisekundy na dzień.
Rekordowo dokładne pomiary dotyczące ruchu obrotowego naszej planety były możliwe dzięki wykorzystaniu lasera pierścieniowego, którym dysponują naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Monachium
Jakby tego było mało, dzięki modyfikacjom udało się skrócić okna pomiarowe. W efekcie można rejestrować dane co trzy godziny. W odróżnieniu od pozostałych systemów wykorzystywanych do prowadzenia pomiarów ruchu obrotowego Ziemi, ten funkcjonuje w pełni niezależnie i nie wymaga punktów odniesienia w przestrzeni. W innych przypadkach takimi punktami są na przykład widoczne na niebie gwiazdy.
Jeśli chodzi o zasadę działania takiego urządzenia, to istotną rolę odgrywają w nim wiązki laserów oraz zwierciadła umieszczone wewnątrz rezonatora. W efekcie długość wiązki nie zmienia się na skutek wahań temperatury. Do wzbudzania wiązki wykorzystywana jest mieszanina helu i neonu znajdująca się wewnątrz rezonatora. Jedna porusza się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, natomiast druga – odwrotnie.
Czytaj też: Raz na kilkadziesiąt milionów lat z Ziemią dzieje się coś niepokojącego. Naukowcy nie znają przyczyny
Gdyby zjawisko ruchu obrotowego Ziemi nie istniało, to w obu przypadkach światło pokonywałoby tę samą odległość. Jest jednak inaczej, dlatego w jednym kierunku wiązka pokonuje większy dystans. Jakie są wyniki pomiarów? Na przykład na równiku Ziemia obraca się o 15 stopni na wschód co godzinę. Powstaje wtedy sygnał o częstotliwości 348,5 Hz, a wahania długości dnia można dostrzec za sprawą wartości wynoszących od 1 do 3 milionowych części Hz, czyli od 1 do 3 mikroherców.
