دانشمندان طول روز را با دقت یک میلی‌ثانیه اندازه‌گیری کردند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از ساینس اکسپلورز، بعضی روز‌ها واقعاً بلندتر از سایر روز‌ها هستند و اکنون دانشمندان می‌توانند دقیق‌تر از همیشه، مقدار این اختلاف طول را اندازه بگیرند.

چرخش زمین رویه کاملاً ثابتی ندارد؛ گاهی اوقات کمی سریعتر یا تندتر می‌چرخد و همین مسئله است که با اختلاف چند میلی‌ثانیه به بلندتر یا کوتاه‌تر شدن روز می‌انجامد؛ البته از بسیاری از عوامل دخیل در این روند آگاهیم ازجمله کشش‌های گرانشی ماه و خورشید. این نیرو‌های جَزرومدی با کش‌آوردن زمین، چرخش آن را به چالش می‌کشند. دانشمندان نحوه پیش‌بینی چنین تأثیراتی بر چرخش زمین را می‌دانند؛ اما برای آنها، ارزیابی سایر عوامل مؤثر بر گردش زمین دشوارتر است.

اکنون دانشمندان با استفاده از ژیروسکوپ مجهز به لیزر حلقوی، تغییرات چرخش زمین را با نرخی کمتر از یک میلیونیم درصد اندازه‌گیری کرده‌اند. این فناوری جدید به دانشمندان در فهم جریان‌های پیچیده آب و هوا که موجب کوچکترین تغییرات در چرخش سیاره ما می‌شود، کمک می‌کند.

این ژیروسکوپ که به اختصار G نامیده می‌شود در رصدخانه ژئودتیک «وتزل» (Wettzell) واقع در آلمان قرار دارد. نحوه کار به‌این‌ترتیب است که در داخل ژیروسکوپ، پرتو‌های لیزر در اطراف یک حلقه حرکت می‌کنند که از هر طرف ۴ متر ارتفاع دارد. یکی از این لیزر‌ها در جهت عقربه‌های ساعت حول حلقه می‌چرخد حال‌آنکه گردش لیزر دیگر خلاف جهت عقربه‌های ساعت است. از آنجا که این پرتو‌ها در جهت‌های مخالف حرکت می‌کنند، چرخش زمین تأثیر‌های متفاوتی بر آن‌ها خواهد داشت.

نور از امواج تشکیل شده است و درست مانند آب، امواج نوری هم می‌توانند طول کوتاه‌تر یا بلندتری داشته باشند. وقتی نور داخل ژیروسکوپ در جهت چرخش زمین حرکت می‌کند، امواج نوری کش می‌آیند. به‌این‌ترتیب، طول موج‌ها طولانی‌تر می‌شود، زیرا چرخش سیاره مسیری را که این امواج نوری باید طی کنند، طولانی‌تر می‌کند.

اما آن دسته از امواج داخل ژیروسکوپ که خلاف جهت چرخش زمین حرکت می‌کنند، فشرده می‌شوند و به این ترتیب طول‌شان هم کوتاه‌تر می‌شود. وقتی داخل ژیروسکوپ، این پرتو‌های نوری که در جهت‌های مخالف حرکت می‌کنند با یکدیگر ترکیب می‌شوند، یک سیگنال ضربه‌ای ایجاد می‌شود. 

این ضربه است که سرعت چرخش زمین را مشخص می‌کند و به ژیروسکوپ اجازه می‌دهد که طول یک روز را با دقت یک میلی ثانیه اندازه‌گیری کند. 

دانشمندان چرخش و شیب زمین را با ژیروسکوپ‌های لیزری دیگر هم اندازه‌گیری کرده‌اند. اما هیچ‌یک از آن‌ها طول روز را با دقت ژیروسکوپ مستقر در رصدخانه وتزل اندازه‌گیری نکرد. این ژیروسکوپ به قدری باثبات است که می‌تواند ماه‌ها به طور مداوم کار کند. تداوم فعالیت این ژیروسکوپ به افشای تغییرات چرخش زمین که در بازه‌های زمانی طولانی رخ می‌دهد، کمک می‌کند.

چنین اندازه‌گیری‌هایی این امکان را به دانشمندان می‌دهد تا مدل‌هایی را که از گردش هوای زمین و جریان‌های اقیانوسی ارائه داده‌اند، اصلاح کنند.