Атомные часы приспособят для изучения геоида

Международная группа исследователей предложила измерить форму геоида при помощи портативных атомных часов. Сами ученые говорят, что пока подходящих технологий для того, чтобы реализовать их идеи на практике, нет, но они станут доступны в самое ближайшее время. Статья исследователей появилась в журнале Geophysical Journal International, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

Понятие геоида было введено Карлом Гауссом в XIX веке. В оригинальном определении это была "математическая форма Земли". В современном варианте геоидом называют эквипотенциальную поверхность гравитационного поля Земли. Такую форму бы имела поверхность планеты, будь она полностью покрыта океаном. При этом сама форма планеты, особенно в районах континентов, заметно отличается от геоида (хотя геоид и служит лучшим приближением этой формы, нежели сфера).

Для измерения эквипотенциальной поверхности используют спутниковые наблюдения. Например, самый совершенный из существующих ныне аппаратов GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Circulation Explorer), принадлежащих европейскому космическому агентству, движется по орбите высотой около 270 километров вокруг Земли. Для сбора данных на борту спутника установлены высокочувствительные акселерометры. Так как на подобной высоте атмосфера Земли оказывает сопротивление, на GOCE установлен электрореактивный двигатель, работающий на ксеноне (запасы ксенона имеется на борту).

В рамках работы ученые предложили, по их словам, гораздо более простой способ измерения параметров гравитационного поля. В основе этого метода тот факт, что гравитация влияет на время (замедляет или ускоряет ход часов). Современные атомные часы настолько чувствительны, что способны реагировать на вертикальные перемещения порядка метра. Ученые предлагают использовать пару синхронизированных часов, соединенных кабелем - похожие опыты синхронизации на расстоянии до 80 метров уже проводились (дистанционно удавалось синхронизировать часы на расстоянии 920 километров).

Сами ученые признают, что подходящих технологий для реализации такого проекта у них пока нет - атомные часы необходимой точности представляют собой лабораторные агрегаты, не предназначенные для транспортировки в собранном состоянии. Вместе с тем они указывают на то, что подобные часы могут появиться в самое ближайшее время. Так, например, Европейское космическое агентство работает над подходящими часами для работы на орбите.