Земля характеризуется сложной динамикой вращения вокруг своей оси, включающей колебательные движения: прецессию и нутацию.

Нутация состоит в волнообразных колебаниях. Она обусловлена переменными гравитационными влияниями Луны и Солнца. Наиболее выраженный цикл длительностью 18,6 лет связан с прецессией лунной орбиты. Также существуют суточные, недельные и месячные колебания.

Новое исследование TUM было посвящено отслеживанию динамики вращения Земли. Ученые применили высокоточный кольцевой лазер в собственной обсерватории.

Устройство представляет собой замкнутый оптический резонатор, испускающий в противоположных направлениях 2 луча кольцевого лазера. При вращении Земли возникает эффект Саньяка – разница в частотах этих лучей. Метод основан на ее измерении. Это позволяет определить изменения угловой скорости и ориентации оси вращения в реальном времени. Причем регистрация прецессии и нутации, включая короткопериодические колебания, осуществляется непрерывно и напрямую с временным разрешением менее 1 ч. Это выгодно отличает новый метод от РСДБ.

По результатам 250-дневного исследования с высокой точностью измерены тонкие изменения ориентации земной оси. По точности метод стократно превосходит гироскопы и другие типы лазеров.

Исследователи предполагают возможность регистрации новым методом искажений пространства-времени, вызванных вращением Земли, а также проверки эффекта Лензе-Тирринга, предполагающего увлечения инерциальных систем отсчета вращающимся массивным телом. К тому же возможна оценка влияния на вращение планеты процессов во внутренних геосферах. Такие данные могут быть использованы в геодезии, климатологии, океанографии и фундаментальной физике. В прикладном смысле новый метод позволит повысить точность спутниковых систем.