[전문기술] 레이저 자이로스코프는 지구상의 며칠동안의 아주 작은 변화들을 측정했습니다

[전문기술] 레이저 자이로스코프는 지구상의 며칠동안의 아주 작은 변화들을 측정했습니다

그 결과는 과학자들이 지구의 물과 공기의 복잡한 흐름을 이해하는데 도움을 줄 수 있습니다

어떤 날들은 다른 날들보다 정말로 더 깁니다. 그리고 이제 과학자들은 정확히 얼마만큼을 알고 있습니다.

레이저 자이로스코프를 사용하여, 과학자들은 지구의 자전 속도의 변화를 백만 분의 일보다 더 작게 측정했습니다. 그 기술은 과학자들이 그 행성의 자전에 가장 작은 변화를 일으키는 물과 공기의 복잡한 흐름을 이해하도록 도울 수 있습니다.

지구의 회전은 완벽하게 일정하지 않습니다. 그 행성은 회전하면서 속도가 빨라지고 느려지고, 하루를 몇 밀리초씩 조금 더 짧게 또는 길게 만듭니다. 그러한 많은 변화들은 잘 이해되고 있습니다. 예를 들어, 그러한 변화들 중 하나는 달과 태양의 중력에 의해 만들어진 조석력에 의해 행성이 변형됩니다. 과학자들은 지구의 회전에 대한 그러한 영향들을 예측하는 방법을 알고 있습니다. 그러나 지구 대기와 물의 요동치는 흐름에 의해 야기되는 다른 변화들은 추정하기가 더 어렵습니다.

"G"로 알려져 있고 독일의 지오데틱 천문대 웨트첼에 위치한 자이로스코프는 그러한 작은 효과들을 측정하기 위해 설계되었습니다. 그것은 링 레이저 자이로스코프라고 불리는 것입니다. 그 안에서, 레이저 빔은 각 면이 4미터인 정사각형 모양의 고리 주위를 돈다. 한 빔은 시계 방향으로 돌고 다른 빔은 시계 반대 방향으로 돈다. 지구의 회전 방향과 정렬된 빔은 파장이 뻗은 반면 반대로 진행하는 빔은 줄어들게 된다. 결합될 때, 두 개의 약간 음정이 맞지 않는 음들이 그렇듯이, 약간 다른 파장의 두 빔은 "비트" 신호를 만들어냅니다. 그 비트는 지구의 회전 속도를 보여주며, G가 하루의 길이를 1밀리초 이상으로 측정할 수 있도록 한다고 연구자들은 네이처 포토닉스에서 9월 18일 보고합니다.

지구의 자전 속도를 측정하는 다른 방법들은 외부의 기준에 의존합니다. 예를 들어, 망원경은 지구가 얼마나 회전했는지를 알아내기 위해 멀리 떨어진 퀘이사들의 위치들, 즉 활동은하들의 밝은 중심부를 사용할 수 있습니다. 그러나 그러한 기술들은 하루에 평균적인 결과를 줍니다. G는 몇 시간마다 자전 속도를 측정합니다. 그리고 그것의 측정은 지하 실험실에서 이루어집니다. 뮌헨 공과대학의 물리학자 울리히 슈라이버는 "자이로스코프가 회전을 측정하기 때문에, 외부 세계를 볼 필요는 없습니다,"라고 말합니다. 즉, 그것은 다른 기준이 아니라 회전 자체에 대한 회전을 측정합니다.

과학자들은 이전에 다른 레이저 자이로스코프 (SN: 7/17/20)로 지구의 회전과 기울기를 측정한 적이 있습니다. 하지만 그들은 G에 의해 달성된 높은 정확도까지 하루의 길이를 측정하지 않았습니다. 자이로스코프는 또한 수개월 동안 계속 작동할 수 있을 정도로 안정적이어서, 연구자들이 긴 스케일에서 발생하는 변화를 잘 파악할 수 있습니다.

G의 능력은 독특합니다: "이것은 다른 탐지기에서는 불가능하다고 여겨졌던 측정입니다."라고 이 새로운 연구에 참여하지 않은 이탈리아 피사의 국립 핵 물리 연구소의 물리학자 안젤라 디 버질리오는 말합니다. "따라서 그들이 이 인상적인 기기에서 약간의 결과를 얻어낸 것은 좋은 일입니다."

그런 측정들은 과학자들이 지구의 공기 순환과 해류 모형을 다듬는 데 도움을 줄 수 있습니다. 미래에는, 과학자들은 향상된 링 레이저 자이로스코프로 훨씬 더 다루기 힘든 효과를 측정할 수 있기를 희망합니다. 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면, 회전하는 행성은 그것과 함께 시공간을 끕니다(SN: 1/30/20). 링 레이저 자이로스코프는 언젠가 시공간의 우여곡절을 감지할지도 모릅니다.

 

출처 : 사이언스뉴스