Pesquisadores da Universidade Técnica de Munique alcançaram a mais alta precisão registrada na medição da rotação da Terra, utilizando um anel de laser no Observatório Geodésico Wettzell na Alemanha; essa conquista não apenas contribuirá para determinar a posição exata da Terra no espaço, mas também terá impactos positivos em diversas áreas, como o aprimoramento das pesquisas climáticas, resultando em modelos climáticos mais confiáveis, e a observação de variações mínimas na taxa de rotação da Terra ao nível de cinco partes por bilhão.
Pesquisadores da Universidade Técnica de Munique, na Alemanha, atingiram a mais alta precisão já registrada na medição da rotação da Terra. Essas medidas não apenas contribuirão para determinar a posição exata da Terra no espaço, mas também terão impactos positivos em diversas áreas, como aprimoramento das pesquisas climáticas, resultando em modelos climáticos mais confiáveis.
O recorde de precisão na medição da rotação da Terra foi estabelecido graças ao aprimoramento contínuo do anel de laser no Observatório Geodésico Wettzell, localizado na Alemanha. Ao longo de mais de uma década de aprimoramentos, em 2011, o laboratório conseguiu medir a rotação da Terra diretamente pela primeira vez.
Durante sua jornada pelo espaço, a Terra gira em torno de seu eixo a velocidades ligeiramente variáveis. Além disso, o eixo em torno do qual o planeta gira não é completamente estático, apresentando oscilações sutis devido à natureza não totalmente sólida da Terra – tanto a superfície quanto o interior do planeta estão constantemente em movimento.
Essas variações na massa influenciam a velocidade de rotação do planeta, e tais mudanças podem ser identificadas por meio de sistemas de medição extremamente precisos, como o anel de laser utilizado pelo Observatório Geodésico Wettzell. O laboratório emprega dois feixes de laser em movimento oposto, percorrendo uma trajetória quadrada com espelhos nos cantos, formando um circuito fechado.
À medida que o conjunto gira, a luz que segue na mesma direção precisa percorrer uma distância maior do que a luz em sentido oposto. Isso resulta em interferência entre os dois feixes, que “ajustam” seus comprimentos de onda, levando a uma alteração na frequência óptica. Essa diferença é então utilizada para calcular a velocidade rotacional do experimento, com a peculiaridade de que, no laboratório Wettzell, é a Terra que está em rotação, não o anel de laser.
Na ausência do movimento da Terra, a luz percorreria distâncias iguais em ambas as direções. No entanto, devido ao movimento do dispositivo juntamente com o planeta, a distância percorrida por um dos feixes de laser é menor, uma vez que a rotação da Terra aproxima os espelhos desse feixe. Na direção oposta, a luz percorre uma distância correspondente maior. Esse efeito resulta em uma diferença nas frequências das duas ondas de luz, criando uma nota de batida que pode ser medida com extrema precisão.
[Imagem: TUM/FESG]
Quanto mais rápida a rotação da Terra, maior é a diferença entre as duas frequências ópticas. No equador, onde a Terra gira a uma velocidade de 15 graus para leste a cada hora, isso resulta em um sinal de 348,5 Hz no dispositivo de medição. Flutuações na duração do dia se manifestam com valores de 1 a 3 milionésimos de Hz (1 – 3 microhertz).
Ao longo dos anos, cada componente do laboratório foi otimizado, permitindo agora a medição da rotação da Terra com uma precisão de até 9 casas decimais, correspondendo a uma fração de milissegundo por dia. Em termos dos feixes de laser, isso equivale a uma incerteza que começa apenas na 20ª casa decimal da frequência da luz e permanece estável por vários meses. No geral, as flutuações observadas para cima e para baixo atingiram valores de até 6 milissegundos durante períodos de aproximadamente duas semanas.
A equipe destacou: “Aqui, relatamos a observação de variações mínimas na taxa de rotação da Terra ao nível de cinco partes por bilhão, ou seja, com uma resolução de alguns milissegundos ao longo de 120 dias de medições contínuas”.
(Engenhariae)