С помощью самого стабильного в мире кольцевого лазера сделаны первые прямые измерения вращения Земли.

30.12.11 Недалеко возле германо-чешской границы, глубоко под землей располагается 20-метровый туннель. В этом герметичном туннеле, отделенном от внешнего мира пятью термоизолирующими дверьми, немецкие ученые создали новый кольцевой лазер Gross Ring (G), самый совершенный и точный лазер этого типа в мире.

Помимо этого лазер Gross Ring (G) является лазером, имеющим самые стабильные характеристики, что позволяет с его помощью производить беспрецедентно точные непосредственные измерения вращения Земли.

Другими словами, ученые пытаются отследить вращение и колебания нашей планеты. И оказывается, что Земля не движется вокруг своей оси по одной прямой круговой траектории, она колеблется. Относительно поверхности ось вращения Земли колеблется с амплитудой до 10 метров. Эти колебания являются следствием воздействия целого ряда внешних факторов, таких как гравитация Солнца и Луны, перепады атмосферного давления и эллиптическая орбита движения Земли вокруг Солнца. Эти колебания достаточно медленные и мы их просто не замечаем, находясь на поверхности. Но они оказывают влияние на работу навигационных систем и являются погрешностью в вычислениях траекторий запуска космических аппаратов и вычислениях орбит движения спутников относительно Земли.


Работы по созданию кольцевых лазеров, способных определять вращение и колебания Земли, велись в течение последнего десятилетия. Ее апогеем стало создание третьего по счету кольцевого лазера Gross Ring (G), настолько стабильного и точного, что с его помощью можно делать непосредственные измерения движения Земли. Кольцевой лазер состоит из двух гелий-неоновых лазеров, имеющих длину волны 633 нм, которые движутся по кругу с постоянной скоростью в противоположных направлениях. И когда вся установка начинает вращаться длины волн света каждого лазера сдвигаются относительно друг друга на некоторую величину. Измеряя этот сдвиг частоты и производя хитрую математическую обработку, ученые могут измерить изменения скорости движения всей установки в целом, а значит и Земли так же.

Стабильность работы лазера Gross Ring (G) была достигнута за счет многих технических решений. Большая глубина, на которой находится исследовательский центр Gross Ring Facility, позволяет устранить прямое влияние любой деятельности людей на поверхности планеты. Герметичность помещения и термоизоляционные двери позволяют компенсировать любые изменения атмосферного давления и температуры внешней среды. А вся вращающаяся конструкция лазера Gross Ring (G) изготовлена из специального керамического стеклоподобного материала, имеющего очень маленький коэффициент температурного расширения.

Следующим шагом ученых будет увеличение точности и стабильности лазера Gross Ring (G). Сейчас с помощью этого лазера ученые получают достоверные данные за достаточно длинный промежуток времени. После того, как точность лазера будет увеличена, можно будет отслеживать изменения движения Земли за сутки времени. В конце концов этот лазер будет вращаться непрерывно в течение многих лет, постоянно снабжая ученых данными о вращении и колебаниях Земли на текущий момент.

Финансирование строительства лазера Gross Ring (G), на которое было потрачено около 19 миллионов долларов, осуществляли институт Institut fuer Angewandte Geodaesie и университет Technische Universitaet Muenchen. Механика и оптика лазера была изготовлена компанией Carl Zeiss Ltd.

www