Qué es el giroscopio láser, que modifica la manera de medir las rotaciones de la Tierra

La obtención precisa de la velocidad de rotación instantánea de la Tierra es esencial para lograr una navegación y geolocalización precisa. Las variaciones en la duración del día son consecuencia del intercambio de impulso entre los fluidos terrestres, como la atmósfera, la hidrosfera y la criosfera, y la parte sólida.

Debido a la implicación de numerosos fenómenos de transporte masivo distribuidos globalmente e independientes entre sí, el impacto resultante en la rotación no es predecible y requiere mediciones continuas. En este contexto, un equipo de científicos desarrolló un enfoque novedoso, presentado en su artículo publicado en la revista Nature Photonics, donde explican el funcionamiento y la eficacia de su método.

A lo largo de los años, los científicos han buscado mejorar la precisión de las medidas de la rotación terrestre para describir de manera más precisa la duración de un día específico. La duración de dicho día está influenciada por factores como la atracción lunar, las corrientes oceánicas y la dirección del viento, lo que complica la tarea.

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Las iniciativas anteriores para medir la duración del día han involucrado radiotelescopios, señales de instalaciones terrestres y, más recientemente, satélites en órbita para aumentar la precisión. En esta ocasión, los investigadores han explorado un método innovador al emplear un giroscopio, denominado simplemente “G”, ubicado en el Observatorio Geodésico Wettzell de Alemania. Este giroscopio utiliza una cavidad láser de 16 metros de longitud para crear un patrón de interferencia mediante la interacción de dos rayos láser que viajan en direcciones opuestas.

El sistema se basa en la diferencia de elongación entre el láser que se mueve en la misma dirección que la Tierra y el que se desplaza en sentido contrario. Las fluctuaciones en la velocidad de rotación de la Tierra se reflejan en cambios en el patrón de interferencia, permitiendo a los investigadores calcular la distancia recorrida por un punto específico de la Tierra en un periodo determinado. Este enfoque, aplicado durante varios días, posibilitó la medición de la duración de un día con una precisión de unos pocos milisegundos a lo largo de cuatro meses.

En su estudio, los investigadores destacaron la observación de variaciones mínimas en la velocidad de rotación de la Tierra con una resolución de cinco partes por mil millones durante 120 días de mediciones continuas. Utilizaron un interferómetro láser de anillo óptico fijado a la corteza terrestre y operado en la configuración de Sagnac, empleando una técnica de medición inercial autónoma.

La conclusión del equipo sugiere que su método para medir la duración del día y sus variaciones podría contribuir a la construcción de modelos geofísicos más precisos, con posibles aplicaciones en el ámbito del transporte global. A diferencia de las tecnologías convencionales, este giroscopio a gran escala ofrece una integración exhaustiva de datos, superando las limitaciones de mediciones diarias únicas proporcionadas por sistemas de navegación por satélite e interferometría de línea de base muy larga.