对于一种独特的乐器,这是第一次

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对于一种独特的乐器,这是第一次

位于慕尼黑的路德维希-马克西米利安大学(LMU)的地球物理学家用一种新型的环形激光测量了地球自转和地轴方向,并提供了迄今为止由地面仪器获得的最精确的这些参数,而不需要寻找恒星距离。

在慕尼黑以西弗斯滕费尔德布鲁克镇附近的牧场和农田中,埋藏着一件“独一无二”的科学仪器。这是一种名为ROMY的环形激光器,本质上是一种旋转传感器。三年前完成时,著名的研究期刊《科学》称赞ROMY是“世界上同类仪器中最复杂的”。这个缩写是指它的一个用途——在地震学中探测转动运动。但是除了能够量化地震引起的地面旋转之外,ROMY还能够感知地球自转速度的微小变化以及地轴方向的变化。这些波动不仅是由地震事件引起的,而且还有诸如洋流和冰块分布变化等因素。

在欧洲研究委员会(ERC)的资助下,Igel和Schreiber发展了罗米环激光器的概念。天文台的建造,主要由慕尼黑大学资助,是一项极具挑战性的工作。甚至ROMY居住的混凝土结构也必须以毫米的精确度建造。ROMY是由一组四个环形激光器组成的,这些激光器形成了一个倒置的四面体(每一面都有12米长)。在仪器的两面,两束激光以相反的方向循环。沿旋转方向运动的横梁完成每一圈所花的时间要比对应的横梁长。这反过来导致它的波长被拉长,而其他波长被压缩。不同的波长取决于每个面相对于地球自转方向的精确方向。四个环中三个的数据足以确定行星旋转的所有参数。

对于伊格尔来说,这种环形激光器已经超过了它的设计标准,这自然是一种安慰和极大的满足。他解释说:“我们不仅能够测量地球旋转轴的方向,还能测量它的自转速率。”目前采用的高精度测量这些参数的方法依赖于甚长基线干涉法(VLBI)。这就需要使用全球范围内的射电望远镜网络,利用遥远类星体脉冲发射相对时间的变化来确定它们自身的位置。由于涉及多个天文台,VLBI数据只能在数小时后进行分析。与此方法相比,ROMY有一些相当大的优势。它实际上是实时输出数据的,这使得它可以监视旋转参数的短期变化。因此,这项新研究是基于超过6周的连续观察。在此期间,ROMY探测到地轴的平均方向变化小于1角秒。

今后,随着进一步改进,ROMY的高精度测量将补充VLBI战略获得的数据,并将作为大地测量和地震学的标准值。Igel说,这些测量在地震物理学和地震层析成像等领域也具有潜在的科学价值。“在地震学的背景下,我们已经从由洋流引起的地震和地震波中获得了非常有价值的数据,”他补充说。