Logran la medición más precisa de la rotación de la Tierra
Los resultados podrían ayudar a los científicos a comprender los complejos flujos de agua y aire en nuestro planeta.
La rotación de la Tierra es un aspecto clave del movimiento de nuestro planeta: es el giro de nuestro planeta sobre su eje, que tarda aproximadamente 24 horas en completarse. Determina la duración de nuestros días y noches e influye en diversos fenómenos naturales. También afecta la distribución de la luz solar y en los patrones climáticos, las corrientes oceánicas e incluso el comportamiento de los organismos vivos. No es un campo a dejar de lado en nuestro estudio de la Tierra, por lo que desde hace muchos siglos ha resultado de gran interés para los científicos.
¿Cómo lo han conseguido?
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) ha logrado medir la rotación de la Tierra con más exactitud que nunca gracias al láser anular del Observatorio Geodésico de Wettzell (Alemania) que ha permite captar información con una precisión nunca vista, con actualización de datos diaria. Las mediciones se utilizarán para determinar la posición de la Tierra en el espacio, beneficiarán la investigación climática y harán que los modelos climáticos sean más fiables.
¿A qué se dedica específicamente el láser anular? Durante su travesía espacial, nuestro planeta realiza una rotación en torno a su eje a velocidades que no son constantes. Además, el eje de rotación de la Tierra no se mantiene inmóvil, sino que exhibe cierto bamboleo. La razón de esto radica en que la Tierra no es enteramente sólida; está compuesta por varios elementos, algunos de naturaleza sólida y otros de líquida. Por lo tanto, el interior terrestre está en constante movimiento. Estas fluctuaciones de masa pueden acelerar o desacelerar la rotación del planeta, variaciones que son identificables a través de sistemas de medición como el láser anular de la TUM.
«Las fluctuaciones en la rotación no sólo son importantes para la astronomía, sino que también las necesitamos urgentemente para crear modelos climáticos precisos y comprender mejor fenómenos meteorológicos como El Niño. Y cuanto más precisos sean los datos, más precisas serán las predicciones«, explicó Ulrich Schreiber , director del proyecto en el Observatorio de TUM en su estudio publicado en la revista Nature Photonics.
Un esfuerzo de años
Se han dedicado casi 20 años de investigación al desarrollo del sistema de medición. A lo largo de los últimos cuatro años, los geodesistas (los científicos que estudian forma matemática la forma y las dimensiones terrestres), han aplicado un modelo teórico de oscilaciones láser con el fin de registrar de manera efectiva estos efectos sistemáticos. De esta forma, han conseguido que puedan calcularse con precisión durante extensos períodos de tiempo y, por ende, puedan ser eliminados de las mediciones.
Gracias a este nuevo algoritmo correctivo, el dispositivo es capaz de medir la rotación de la Tierra con una exactitud de hasta 9 decimales, lo que se traduce en una fracción de milisegundo por día. En términos de rayos láser, esto equivale a una incertidumbre que se manifiesta solo en el vigésimo decimal de la frecuencia de la luz y se mantiene estable durante varios meses. Por el momento, el dispositivo permite capturar datos actuales cada tres horas; para el futuro está prevista una mayor mejora del sistema, que permitirá periodos de medición aún más cortos.
«En geociencias, niveles de resolución temporal tan altos son absolutamente novedosos para los láseres anulares independientes. A diferencia de otros sistemas, el láser funciona de forma completamente independiente y no requiere puntos de referencia en el espacio. En los sistemas convencionales, estos puntos de referencia se crean mediante la observación de las estrellas o utilizando datos de satélite, pero somos independientes de ese tipo de cosas y también extremadamente precisos«, dice Urs Hugentobler, profesor de Geodesia por Satélite en la TUM.
Con las mediciones que se pueden lograr en estos momentos y las fluctuaciones registradas, tanto al alza como a la baja, han alcanzado valores de hasta 6 milisegundos durante períodos de cerca de dos semanas. Al monitorear tan certeramente los cambios en la rotación de la Tierra, los científicos pueden detectar no solo una monitorización precisa, sino también cualquier cambio anormal que pueda indicar una posible actividad sísmica y mitigar así desastres naturales como un tsunami o un terremoto.
Un poco de historia
Las primeras mediciones diarias de los cambios de rotación de la Tierra se llevaron a cabo gracias a la invención de dispositivos precisos para medir el tiempo, como el cronómetro. A principios del siglo XIX, los astrónomos y geofísicos comenzaron a registrar observaciones diarias de los cuerpos celestes para rastrear los cambios sutiles en la rotación de la Tierra. Uno de los personajes destacados en este campo fue el físico francés Jean-Bernard-Léon Foucault, quien en 1851 desarrolló el péndulo de Foucault, un dispositivo que demostró precisamente la rotación de la Tierra. Gracias a la observación de este péndulo que lleva su nombre, Foucault pudo medir los cambios diarios en la rotación terrestre. Fue la primera demostración directa de la rotación de la Tierra, hecho del que pocos dudaban, pero nadie lograba demostrar. El péndulo medía 68 metros de largo y fue colgado en la cúpula del Panteón de París.
