Atomklockor för att mäta jordens geoid från marken

Jordens geoid är den form planeten skulle anta om dess yta var gjord av vatten. Naturligtvis finns det liten tvist om formen på geoiden över haven, där den varierar med bara 100 meter eller så på grund av variationer i jordens underjordiska densitet.



Men över land är geoiden mycket svårare att fästa. Fysiker gör det genom att mäta satelliternas höjd när de kretsar runt. De krossar sedan data för att beräkna formen på en yta som mest exakt återger den globala havsnivån. De extrapolerar sedan detta över kontinenterna.

vilken del av hjärnan som styr aggression

Men resultaten har viktiga begränsningar. Först och främst är beräkningarna intensiva och lösningarna kan vara flervärdiga så ett subjektivt beslut måste tas för att välja ett visst värde. Dessutom har resultaten en rumslig upplösning begränsad till 400 km eller så.





Över kontinenterna, där det finns otaliga variationer i densitet i jordskorpan och under, är det inte tillräckligt bra för att upptäcka många viktiga geologiska formationer som vätskereservoarer och så vidare.

Idag säger Ruxandra Bondarescu vid universitetet i Zürich i Schweiz några vänner att det finns ett bättre sätt att göra det, eller åtminstone kommer det snart att finnas, baserat på atomur.

Enligt allmän relativitetsteori ska klockor på olika avstånd från en massiv kropp ticka i olika takt; desto närmare går det långsammare. Men skillnaden är liten, mycket mindre än vad som har varit möjligt att mäta i detalj. Tills nyligen.



2010 använde fysiker denna idé för att mäta en höjdförändring på 33 cm mellan två klockor sammankopplade med optisk fiber. Det är mer detaljen nog för att få en bra uppfattning om formen på geoiden.

Tanken, säger Bondarescu och co, är att placera en klocka vid havsnivån, där den sitter i exakt höjd med geoiden. Den andra klockan förs till någon punkt inåt landet, där den synkroniseras med den första med hjälp av en fiber.

Den andra klockan kommer då att gå snabbare eller långsammare, beroende på om den är över eller under geoiden. Förändringen i klockfrekvens avslöjar exakt hur mycket högre den andra klockan är över eller under geoiden.

Fördelen jämfört med satellitmetoder är för det första att det är mycket mer exakt och för det andra att det är en direkt mätning av geoiden på den platsen, snarare än en indirekt som måste bearbetas omfattande innan ett svar produceras.



Det finns nackdelar såklart. Det mest betydelsefulla är att atomklockor med erforderlig noggrannhet endast finns tillgängliga i laboratoriet. Det kommer att förändras under de närmaste åren. Olika grupper bygger bärbara klockor med oöverträffad noggrannhet.

hur man gör något osynligt

Till exempel arbetar Europeiska rymdorganisationen mot en klocka med en noggrannhet på en del i 10^18 utformad för att fungera i rymden. Syftet är att testa likvärdighetsprincipen (om uppdraget är finansierat).

Bondarescu och co säger att den här typen av känslighet kommer att uppmärksamma alla typer av underjordiska detaljer. I ett numeriskt exempel visar de att dagens bästa klockor borde kunna upptäcka den geoideala störningen som orsakas av en sfär på 1,5 km radie med 20 % densitetsavvikelse begravd på ett djup av 2 km djup i jordskorpan.

Att mäta geoiden med hjälp av atomur är naturligtvis ingen ny idé. Folk har diskuterat möjligheten i tjugo år. Syftet med denna artikel av Bondarescu och co är att belysa det faktum att atomklockor som är tillräckligt exakta för att göra jobbet nu ses i kapacitet och kommer snart att vara ute i naturen.

När det händer kommer vi att ha förmågan att kartlägga geoiden och de underjordiska strukturerna som bestämmer den med oöverträffad noggrannhet.

Ref: arxiv.org/abs/1209.2889 : Geofysisk tillämplighet av atomklockor: Direkt kontinental geooidkartläggning

Dölj

Faktisk Teknik

Kategori

Okategoriserad

Teknologi

Bioteknik

Teknisk Policy

Klimatförändring

Människor Och Teknik

Silicon Valley

Datoranvändning

Mit News Tidningen

Artificiell Intelligens

Plats

Smarta Städer

Blockchain

Huvudartikel

Alumnprofil

Alumnikoppling

Mit News-Funktion

1865

Min Syn

77 Mass Ave

Möt Författaren

Profiler I Generositet

Ses På Campus

Alumnbrev

Nyheter

Tidningen Mit News

Val 2020

Med Index

Under Kupolen

Brandslang

Oändliga Berättelser

Pandemic Technology Project

Från Presidenten

Cover Story

Fotogalleri

Rekommenderas