Pesquisadores da renomada Universidade Técnica de Munique, na Alemanha, alcançaram um marco significativo ao medir a velocidade de rotação da Terra com uma precisão extraordinária. Essa conquista não apenas contribui para determinar a posição exata da Terra no espaço, mas também beneficia áreas cruciais como pesquisas climáticas, proporcionando maior confiabilidade aos modelos climáticos.
O recorde impressionante foi possível graças ao Observatório Geodésico Wettzell, que aprimorou a precisão de seu anel de laser ao longo de mais de uma década. Desde 2011, quando o laboratório realizou a primeira medição direta da rotação da Terra, têm-se dedicado a refinamentos contínuos.
Desafios na medição
Enquanto a Terra viaja pelo espaço, sua rotação em torno do eixo ocorre a velocidades ligeiramente variáveis. O eixo, que serve como ponto central dessa rotação, não é estático, apresentando oscilações devido à natureza não completamente sólida do planeta, tanto em sua superfície quanto em seu interior.
Essas flutuações na massa da Terra impactam diretamente na velocidade de rotação, e é aqui que entra a tecnologia de medição avançada, como o anel de laser. O laboratório consiste em dois feixes de laser em contra-rotação, percorrendo uma rota quadrada com espelhos nos cantos, formando um circuito fechado.
Como funciona o anel de laser
Ao girar, o conjunto cria uma diferença nas distâncias percorridas pelos feixes de laser em direções opostas. Essa diferença gera uma interferência entre os feixes, ajustando seus comprimentos de onda e alterando a frequência óptica. No laboratório Wettzell, é a Terra que gira, não o anel de laser.
Sem o movimento terrestre, a luz viajaria a mesma distância em ambas as direções. Contudo, devido ao movimento do dispositivo com o planeta, a distância percorrida por um dos feixes de laser é menor devido à proximidade dos espelhos. Na direção oposta, a luz cobre uma distância correspondente maior. Essa diferença nas frequências cria uma nota de batida mensurável com extrema precisão.
Medição da rotação terrestre
A velocidade de rotação da Terra impacta diretamente na diferença entre as duas frequências ópticas, sendo que, quanto mais rápido a Terra gira, maior será a diferença entre as duas frequências ópticas. No equador, onde a Terra gira a 15 graus para leste a cada hora, o dispositivo de medição registra um sinal de 348,5 Hz. Flutuações na duração do dia refletem-se em valores de 1 a 3 milionésimos de Hz (1 – 3 microhertz).
Ao longo dos anos, cada componente do laboratório passou por otimizações, possibilitando agora a medição da rotação da Terra com uma precisão de até 9 casas decimais. Essa precisão equivale a uma fração de milissegundo por dia, alcançando a estabilidade na 20ª casa decimal da frequência da luz por vários meses. Observou-se que as flutuações para cima e para baixo atingiram valores de até 6 milissegundos durante períodos de aproximadamente duas semanas.
“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,” escreveu a equipe de pesquisadores.
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Fonte: Inovação Tecnológica
