Geofísicos da Ludwig-Maximilians Universitaet (LMU) em Munique mediram a rotação da Terra e a orientação do eixo com um novo laser de anel, e forneceu a determinação mais precisa desses parâmetros já alcançada por um instrumento baseado em terra sem a necessidade de encontrar o alcance estelar.

Enterrado entre pastagens e áreas agrícolas perto da cidade de Fürstenfeldbruck, a oeste de Munique, está um instrumento científico "único". É um anel de laser chamado ROMY, que é essencialmente um sensor de rotação. Em sua conclusão, há três anos, o prestigioso jornal de pesquisa Ciência saudou ROMY como "o instrumento mais sofisticado de seu tipo no mundo." A sigla se refere a um de seus usos - detectar movimentos rotacionais em sismologia. Mas, além de quantificar a rotação do solo causada por terremotos, ROMY pode sentir alterações mínimas na velocidade de rotação da Terra, bem como mudanças em seu eixo de orientação. Essas flutuações são causadas não apenas por eventos sísmicos, mas por fatores como correntes oceânicas e mudanças na distribuição das massas de gelo, entre outros fatores.

Agora, um grupo de geofísicos liderados pelos professores Heiner Igel (LMU) e Ulrich Schreiber (Universidade Técnica de Munique) relatam os resultados das primeiras medições contínuas de alta precisão dos parâmetros de rotação da Terra no jornal Cartas de revisão física . Os autores referem-se aos dados como uma 'prova de conceito' - e os resultados demonstram que ROMY passou em seu primeiro teste real com louvor. "É o instrumento mais preciso do mundo para medir as rotações do solo, "diz Igel, Professor de Sismologia na LMU. A quantificação precisa dos movimentos rotacionais também é importante para determinar a contribuição do ruído sísmico para os dados adquiridos pelos dois detectores de ondas gravitacionais atualmente em operação (LIGO e LIGO Virgo). Portanto, as aplicações do ROMY vão muito além da sismologia observacional em nosso planeta.

Com o auxílio de uma bolsa do Conselho Europeu de Pesquisa (ERC), Igel e Schreiber desenvolveram o conceito do laser de anel ROMY. A construção do observatório, que foi amplamente financiado pela LMU Munich, foi um empreendimento extremamente desafiador. Mesmo a estrutura de concreto em que ROMY está alojado teve que ser erguida com precisão milimétrica. ROMY é composto por um conjunto de quatro lasers em anel que formam as faces de um tetraedro invertido (e cada lado tem 12 m de comprimento). Dois feixes de laser circulam em direções opostas ao redor de cada face do instrumento. O feixe que se desloca na direção de rotação leva mais tempo do que sua contraparte para completar cada volta. Isso, por sua vez, faz com que seu comprimento de onda seja esticado, enquanto outro é compactado. A diferença no comprimento de onda depende da orientação precisa de cada face em relação à direção e orientação da rotação da Terra. Os dados de três dos quatro anéis são suficientes para determinar todos os parâmetros da rotação planetária.

O fato de o laser anelar ter mais do que atendido aos critérios de design é naturalmente um alívio - e uma fonte de grande satisfação - para Igel. "Somos capazes de medir não apenas a orientação do eixo de rotação da Terra, mas também sua taxa de rotação, ", explica. O método até agora empregado para medir esses parâmetros com alta precisão depende de interferometria de linha de base muito longa (VLBI). Isso requer o uso de uma rede mundial de radiotelescópios, que usam mudanças no tempo relativo de emissões pulsadas de quasares distantes para determinar suas próprias posições. Devido ao envolvimento de vários observatórios, os dados do VLBI só podem ser analisados ​​após várias horas. ROMY tem algumas vantagens consideráveis ​​sobre essa abordagem. Ele produz dados virtualmente em tempo real, o que permite monitorar mudanças de curto prazo nos parâmetros de rotação. Assim, o novo estudo é baseado em observações contínuas por um período de mais de 6 semanas. Durante este tempo, ROMY detectou mudanças na orientação média do eixo da Terra de menos de 1 segundo de arco.

No futuro e com mais melhorias, As medições de alta precisão de ROMY irão complementar os dados obtidos pela estratégia VLBI, e servirá como valores padrão para geodésia e sismologia. As medições também são de potencial interesse científico em campos como a física de terremotos e tomografia sísmica, disse Igel. “No contexto da sismologia, já obtivemos dados muito valiosos sobre terremotos e ondas sísmicas causadas por correntes oceânicas, " ele adiciona.