O anel de lasers do Observatório Geodésico Wettzell, aprimorado pelos pesquisadores da Technical University of Munich (TUM), agora pode ser usado para capturar dados atuais diários com um nível de qualidade insuperável em qualquer lugar do mundo.
As medições serão utilizadas para determinar a posição da Terra no espaço, beneficiar a investigação climática e tornar os modelos climáticos mais confiáveis.
Em sua jornada pelo espaço, a Terra gira em torno de seu eixo em velocidades ligeiramente variáveis. Além disso, o eixo em torno do qual o planeta gira não é completamente estático, ele oscila um pouco. Isso ocorre porque nosso planeta não é completamente sólido, mas é composto de vários componentes, alguns sólidos, outros líquidos.
Portanto, o interior da própria Terra está em constante movimento. Estas mudanças na massa aceleram ou freiam a rotação do planeta, diferenças que podem ser detectadas utilizando sistemas de medição como o anel de lasers do TUM.
“As flutuações na rotação não são importantes apenas para a astronomia, mas também precisamos delas urgentemente para criar modelos climáticos precisos e para compreender melhor fenômenos meteorológicos como o El Niño. E quanto mais precisos os dados, mais precisas serão as previsões”, afirma o Prof. Ulrich Schreiber, que liderou o projeto no Observatório do TUM.
Ao revisar o sistema de anel de lasers, a equipe priorizou encontrar um bom equilíbrio entre tamanho e estabilidade mecânica, pois quanto maior for o dispositivo, mais sensíveis serão as medições que ele pode fazer. No entanto, o tamanho significa compromissos em termos de estabilidade e, consequentemente, de precisão.
Outro desafio foi a simetria dos dois feixes de laser opostos, o coração do sistema Wettzell. A medição precisa só é possível quando as formas de onda dos dois feixes de laser de contra propagação são quase idênticos. Porém, o design do dispositivo significa que uma certa assimetria está sempre presente.
O dispositivo pode usar este novo algoritmo corretivo para medir a rotação da Terra com precisão de até 9 casas decimais, correspondendo a uma fração de milissegundo por dia. Em termos de feixes de laser, isso equivale a uma incerteza que começa apenas na 20ª (vigésima) casa decimal da frequência da luz e é estável por vários meses.
No geral, as flutuações observadas para cima e para baixo atingiram valores de até 6 milissegundos durante aproximadamente duas semanas.
As melhorias no laser também tornaram possíveis períodos de medição significativamente mais curtos. Os programas corretivos recentemente desenvolvidos permitem que a equipe capture dados atuais a cada três horas.
Fontes: Phys.org; TUM
crédito: Technical University Munich
Anel de Lasers mede a Interferência entre Dois Feixes de Laser
O anel de lasers consiste em um caminho de feixe quadrado fechado com quatro espelhos completamente encerrados em um corpo, mais conhecido como ressonador. Isso evita que o comprimento do caminho mude devido a flutuações de temperatura. Uma mistura de gás hélio/néon dentro do ressonador permite a excitação do feixe de laser, um no sentido horário e outro no sentido anti-horário. Sem o movimento da Terra, a luz percorreria a mesma distância em ambas as direções. Mas como o aparelho se move junto com a Terra, a distância de um dos feixes de laser é menor, já que a rotação da Terra aproxima os espelhos do feixe. Na direção oposta, a luz percorre uma distância correspondentemente maior. Este efeito cria uma diferença nas frequências das duas ondas de luz, cuja superposição gera uma nota de batimento que pode ser medida com muita precisão.
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