利用世界上最穩定的環形雷射器,首次直接測量地球自轉。 利用世界上最穩定的環形雷射器,首次直接測量地球自轉。

利用世界上最穩定的環形雷射器,首次直接測量地球自轉。

利用世界上最穩定的環形雷射器,首次直接測量地球自轉。

在德捷邊境附近的一個地下掩體深處,穿過一條65英尺長的隧道,再經過五道冷藏室大門,德國科學家正在建造一台極其先進、極其精確的激光器,世界上沒有任何其他激光器可以與之匹敵。然而,儘管聽起來有些神秘,但這裡並沒有什麼邪惡的計劃。研究人員建造了世界上最穩定的環形雷射器,並正在利用它對地球自轉進行前所未有的精確測量。

換句話說,他們試圖追蹤我們星球的擺動。而地球確實在擺動。相對於太空而言,地球並非始終以平滑的圓形軌跡完美自轉。相對於地表,地球的自轉軸會隨著各種外部因素的推拉而移動,這些因素包括太陽和月球的引力、大氣壓力以及我們繞太陽的橢圓軌道的影響。

這種變化在地表上並不明顯——軸線的遷移半徑約為 30 英尺——但它使 GPS 地圖繪製(這也是 iPhone 地圖存在誤差的原因之一)以及太空發射軌蹟的預測或衛星相對於地球的軌道計算變得複雜。

世界上最穩定的環形雷射的研發工作已經進行了十多年,現在它首次直接測量出了地球自轉擺動——也就是說,這是有史以​​來首次直接測量地球自轉擺動。

它利用兩束沿著閉合光路反向旋轉的雷射光束來實現這一功能。當整個裝置旋轉時,同向旋轉的光束比反向旋轉的光束傳播距離更遠,因此兩束光束會調整波長以進行補償,進而影響它們的光學頻率。透過測量這種頻率偏移並進行一些巧妙的計算,研究人員可以測量整個裝置旋轉速度的變化。

之所以將其放置在地下深處的掩體中,是因為世界上最穩定的環形雷射器只有在免受氣壓和溫度變化等外部因素影響的情況下才能保持穩定。因此,它被埋在地下約20英尺(約6公尺)深的加壓艙內,該加壓艙可以補償環境壓力的任何變化,從而保持雷射腔的穩定。

下一步:進一步提高精度。目前,環形雷射可以測量旋轉擺動隨時間的變化(其讀數已得到射電望遠鏡的驗證),但研究人員希望將其精度提升到足以觀察單日擺動變化的程度。最終,他們希望它足夠穩定,可以常年埋在地下運行而不出現任何偏差,這樣研究人員就可以隨時下到地面,實時測量其旋轉擺動。