Zemeljsko raziskovanje v 4. dimenziji

Čas kot osnova geodetske meritve prostora

Radioteleskop temeljne postaje Wettzell s premerom 20 metrov © Wettzell / BKG
prebral

Naj bo organizator, kvarčna budilka ali video snemalnik: Ure so sestavni del vsakdana. Zahvaljujoč sodobnim atomskim uram lahko čas natančno določimo celo do trilijonskega dela sekunde in s tem omogočimo delovanje globalnega sistema za določanje položaja (GPS). Vendar pa poleg GPS obstajajo še druge metode, ki uporabljajo čas za natančne določitve lokacije. Na temeljni postaji Wettzell znanstveniki upravljajo s posebnimi radijskimi teleskopi in laserskimi sistemi, s pomočjo katerih lahko celo zabeležijo selitev celin ali nihanja rotacije zemlje.

"Razvoj na področju merjenja časa in hranjenja časa se je še posebej vrtel pri današnjih geodetskih merilnih metodah, " pojasnjuje Wolfgang Schlüter iz Zvezne agencije za kartografijo in geodezijo (BKG). "GPS, katerega sateliti so opremljeni z atomskimi urami, je zagotovo najbolj znan primer tega, saj se zdaj uporablja tudi v vsakdanjem življenju. Poleg tega so v zadnjih letih meritve na ekstragalaktičnih radijskih virih ali na umetnih zemeljskih satelitih z laserji prinesle temeljno novo znanje o naši zemlji, "dodaja Schlüter.

Brez atomske ure nič ne deluje

Schlüter je vodja temeljne postaje Wettzell v Bad Kötztingu na Bavarskem, ki jo skupaj upravljata BKG in inštitut za satelitsko geodezijo Tehniške univerze v Münchnu. Med drugim znanstveniki uporabljajo radijski teleskop za opazovanje signalov oddaljenih zvezd ali za merjenje, koliko dolgih svetlobnih signalov od zemeljske postaje do satelita in nazaj je potrebno s pomočjo najsodobnejšega laserskega sistema. "V pikosekundah lahko te runtime pretvorimo v raztežaje z milimetrsko natančnostjo, pri čemer upoštevamo hitrost širjenja svetlobe, " osnovni princip razloži Schlüter.

{2r}

Te tako imenovane geodetske prostorske metode so že davno nadomestile klasične meritve kotov in razdalje v globalni meroslovju. Atomske ure, kot jih uporabljajo tudi za določanje svetovnega časa UTC, so tukaj odločilna ura. Ker samo omogočajo merjenje časa na trilijonsko sekundo in tako zagotavljajo potrebno natančnost. S pomočjo teh sorazmerno novih metod so znanstveniki lahko z geodetskimi metodami prvič zaznali gibanje celin v začetku osemdesetih let, natančno zaznali nihanja v zemeljskem vrtenju ali z veliko ločljivostjo določili zemeljsko gravitacijsko polje. zaslon

Zvezdice kot "zložljivo pravilo"

Na primer v zelo dolgi osnovni interferometriji (VLBI) sta na primer milijarda svetlobnih let oddaljenih radijskih virov, imenovanih kvazarji, vsaj dveh radijskih teleskopov, ki sta čim bolj narazen. V tem primeru se mikrovalovi sprejemajo, digitalizirajo in snemajo skupaj s podatki o času atomske ure na magnetni trak. Ker radijski valovi po vsem svetu prihajajo v nekoliko zakasnjenem času, lahko raziskovalci to razliko uporabijo za sklepanje milimetrsko natančnega položaja sodelujočih teleskopov.

Merilno načelo interferometrije dolge dolge osnovne linije (VLBI) Wettzell / BKG

Na enem opazovalnem dnevu bo zadostno do 400 kvazarjev, kar bo povzročilo ogromen obseg podatkov v nekaj terabajtov na postajo, je dejal Schl ter. V Wettzellu z radijskim teleskopom opazujemo približno 150 dni na leto. Posebni procesni računalnik primerja te signale med seboj in določi ustrezne časovne razlike v tranzitu. Odločilno za natančnost izračunov, pa je predvsem natančno lokalno vodenje časa, dodaja Schl ter. Torej se uporabljajo atomske ure, ki se v nekaj milijonih let zmotijo ​​le v eni sekundi. Posebni postopki prav tako zagotavljajo, da se ure na globalno razporejenih opazovalnih postajah prikazujejo popolnoma enako, z izjemo približno 20 pikosekund in da tečejo sinhrono.

Na primer s pomočjo VLBI znanstveniki opazujejo razdaljo med temelji Wettzell in referenčno postajo Westford v ZDA, oddaljenih približno 6000 kilometrov. Na ta način med drugim določajo hitrost premikanja celin Evrope in Amerike, ki zaradi tektonike plošč z nekaj milimetri na leto še narazen.

(Wolfgang Schl ter / BKG, 21. 4. 2006 - AHE)