Prva direktna merenja rotacije Zemlje

Istraživači sa Tehničkog univerziteta u Minhenu prvi su pokušali da laboratorijskim merenjima dođu do tačnih podataka o pomeranju Zemljine ose. Za to su u podzemnoj laboratoriji konstruisali najstabilniji laser na svetu.

Planeta Zemlja ne miruje, tj. osa njene rotacije se kreće. To je delimično izazvano gravitacijom Sunca i Meseca. U isto vreme, osa rotacije se pomera u odnosu na površinu Zemlje. To se, između ostalog, događa zbog varijacija atmosferskog pritiska, ali i zbog vetrova. Kombinacija tih elemenata za rezultat ima kretanje polova, što se zove „Čendlerova nutacija“. Fenomen je nazvan po naučniku koji ga je otkrio i traje približno 435 dana. Sa druge strane postoji i kretanje ose u toku jedne godine, dakle „godišnje pomeranje“, izazvano Zemljinom eliptičnom orbitom oko Sunca. Ta dva efekta prouzrokuju kretanje Zemljine ose u obliku kruga poluprečnika šest metara.

Beleženje tog kretanja od suštinske je važnosti za stvaranje pouzdanih koordinatnih sistema koji daju sve potrebne informacije navigacionim sistemima ili prilikom projektovanja trasa putovanja u svemir. „Lociranje tačke precizno u centimetar, veoma je dinamičan proces. Na našoj geografskoj širini se svake sekunde pomeramo 350 metara ulevo“, objašnjava profesor Karl Ulrih Šrajber koji upravlja projektom u Minhenu.

Umesto 30 lasera širom sveta, samo jedna laboratorija

Kretanje Zemlje i njene ose, kao i brzina kojom rotira trenutno se utvrđuje komplikovanim procesom koji uključuje 30 radio teleskopa širom sveta. Svakog ponedeljka i četvrtka osam do dvanaest tih teleskopa naizmenično mere pravac između zemlje i određenih kvazara, galaktičkih jezgara za koja naučnici pretpostavljaju da nikad ne menjaju svoju poziciju i da se zbog toga mogu koristiti kao referentne tačke.

„Želimo da razvijemo alternativu koja će nam omogućiti da eliminišemo bilo kakve sistematske greške,“ nastavlja Šrajber. „U krajnjem slučaju, uvek postoji verovatnoća da te tačke u svemiru zapravo nisu statične“. Naučnici su došli na ideju da naprave prstenasti laser sličan onima koji se koriste u sistemima za navođenje aviona, samo još milion puta precizniji. „U to vreme su nam se smejali. Retko ko je verovao da je taj projekat izvodljiv“, kaže Šrajber.

Krajem 1990-ih počeli su radovi u opservatoriji „Vecel“. Instalacija podrazumeva dva kontra-rotirajuća lasera koji se kreću po stazi u obliku četvorougla. U Vetcelu se pomera samo Zemlja, laseri se ne pomeraju samostalno. Kako bi se to osiguralo, oni su fiksirani za betonski stub, koji se spušta šest metara u Zemljinu koru.

Cilj - dnevna pomeranja Zemlje

Princip je, zapravo, vrlo jednostavan, kaže Šrajber. „Najveći izazov je bio osigurati da laseri ostanu stabilni kako bi uspeli da izvršimo merenja tih slabih geofizičkih signala bez uplitanja nekih sila sa strane i to za period od nekoliko meseci“. Drugim rečima, naučnici su morali da eliminišu sve promene sem rotacije Zemlje. To uključuje i promene kao što su atmosferski pritisak i temperatura. Oni su se oslanjali prvenstveno na keramičku staklenu ploču i prostoriju pod pritiskom kako bi to osigurali.

I laboratorija se nalazi pet metara ispod površine kako bi se uticaj okruženja sveo na minimum. Odozgo je izolovano stirodurom i glinom i pokriveno slojem od četiri metra zemlje. Do lasera vodi tunel dugačak 20 metara sa petoro vrata.

Pod tim uslovima istraživači su uspeli da potvrde „Čendlerovu nutaciju“ i godišnje pomeranje Zemljine ose. Sada im je cilj da izmere i dnevna pomeranja. Oni žele da njihov laser kontinuirano radi nekoliko godina, bez kvarova. „Pojednostavljeno“, zaključuje Šrajber, „cilj, u budućnosti, jeste da, kada budemo želeli, samo se spustimo u podrum i utvrdimo koliko se brzo Zemlja kreće u tom trenutku.“