Międzynarodowy zespół NASA i badaczy uniwersyteckich znalazł pierwszy bezpośredni dowód, że Ziemia obraca się wokół siebie w czasie i przestrzeni.
Naukowcy uważają, że zmierzyli efekt, po raz pierwszy przewidziany w 1918 r., Stosując teorię ogólnej teorii względności Einsteina, precyzyjnie obserwując przesunięcia na orbitach dwóch orbitujących wokół Ziemi satelitów laserowych. Naukowcy obserwowali orbity satelity Laser Geodynamics Satellite I (LAGEOS I), statku kosmicznego NASA oraz LAGEOS II, wspólnego statku kosmicznego NASA / Włoskiej Agencji Kosmicznej (ASI).
Badania, opisane w czasopiśmie Nature, są pierwszym dokładnym pomiarem dziwnego efektu, który przewiduje, że obracająca się masa przeciągnie wokół niego przestrzeń. Efekt spragnienia soczewki jest również znany jako przeciąganie ramek.
Zespołem kierowali dr Ignazio Ciufolini z Uniwersytetu w Lecce we Włoszech oraz dr Erricos C. Pavlis ze Wspólnego Centrum Technologii Systemów Ziemi, współpracy badawczej między NASD Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD i University of Maryland Baltimore County.
„Ogólna teoria względności przewiduje, że masywne obracające się obiekty powinny otaczać się czasoprzestrzenią podczas obracania się” - powiedział Pavlis. „Przeciąganie klatek przypomina sytuację, gdy kula do kręgli wiruje w gęstym płynie, takim jak melasa. Gdy kula obraca się, ciągnie wokół siebie melasę. Wszystko, co utknie w melasie, będzie również przemieszczać się wokół piłki. Podobnie, gdy Ziemia się obraca, przyciąga czasoprzestrzeń w swoim otoczeniu wokół siebie. To przesunie orbity satelitów w pobliżu Ziemi. ” Badanie jest kontynuacją wcześniejszych prac z 1998 r., W których zespół autorów zgłosił pierwsze bezpośrednie wykrycie efektu.
Poprzedni pomiar był znacznie mniej dokładny niż bieżąca praca, ze względu na niedokładności w dostępnym wówczas modelu grawitacyjnym. Dane z misji GRACE NASA pozwoliły na znaczną poprawę dokładności nowych modeli, dzięki czemu ten nowy wynik był możliwy.
„Odkryliśmy, że płaszczyzna orbit LAGEOS I i II została przesunięta o około sześć stóp (dwa metry) rocznie w kierunku obrotu Ziemi” - powiedział Pavlis. „Nasz pomiar zgadza się w 99 procentach z tym, co przewiduje ogólna teoria względności, która mieści się w naszym marginesie błędu wynoszącym plus lub minus pięć procent. Nawet jeśli błędy modelu grawitacyjnego są wyłączone dwa lub trzy razy w stosunku do oficjalnie podanych wartości, nasz pomiar jest nadal dokładny do 10 procent lub więcej. ” Przyszłe pomiary wykonane przez sondę grawitacyjną B, sondę NASA wystrzeloną w 2004 roku, powinny zmniejszyć ten margines błędu do mniej niż jednego procent. To obiecuje powiedzieć badaczom znacznie więcej na temat związanej z tym fizyki.
Zespół Ciufoliniego, wykorzystujący satelity LAGEOS, wcześniej obserwował efekt Lense-Thirringa. Ostatnio zaobserwowano go wokół odległych obiektów niebieskich o intensywnych polach grawitacyjnych, takich jak czarne dziury i gwiazdy neutronowe. Nowe badania na Ziemi to pierwszy bezpośredni, precyzyjny pomiar tego zjawiska na poziomie od 5 do 10 procent. Zespół przeanalizował 11-letni okres określania odległości laserowych z satelitów LAGEOS w latach 1993–2003, stosując metodę opracowaną przez Ciufolini dziesięć lat temu.
Pomiary wymagały zastosowania wyjątkowo dokładnego modelu pola grawitacyjnego Ziemi, zwanego EIGEN-GRACE02S, który stał się dostępny dopiero niedawno, na podstawie analizy danych GRACE. Model został opracowany w GeoForschungs Zentrum Potsdam, Niemcy, przez grupę, która jest głównym badaczem misji GRACE wraz z Centrum Badań Kosmicznych Uniwersytetu Teksańskiego w Austin.
LAGEOS II, zwodowany w 1992 r., A jego poprzednik, LAGEOS I, zwodowany w 1976 r., To pasywne satelity przeznaczone wyłącznie do laserowego ustawiania odległości. Proces ten polega na wysyłaniu impulsów laserowych do satelity ze stacji dystansowych na Ziemi, a następnie rejestrowaniu czasu podróży w obie strony. Biorąc pod uwagę znaną wartość prędkości światła, pomiar ten umożliwia naukowcom precyzyjne określenie odległości między laserowymi stacjami odległości na Ziemi a satelitą.
NASA i Uniwersytet Stanford w Palo Alto w Kalifornii opracowały sondę grawitacyjną B. Będzie ona dokładnie sprawdzać drobne zmiany w kierunku obrotu czterech żyroskopów zawartych w satelicie Ziemi krążącym 400 mil bezpośrednio nad biegunami. Eksperyment przetestuje dwie teorie dotyczące ogólnej teorii względności Einsteina, w tym efekt spragnienia soczewki. Efekty te, choć niewielkie dla Ziemi, mają daleko idące implikacje dla natury materii i struktury wszechświata.
Oryginalne źródło: NASA News Release
