Radio Student Najavljuje:
Naslovna > Kolumne > Detektor ROMY za zemljinu unutrašnjost
romy

Detektor ROMY za zemljinu unutrašnjost

Lakše je uputiti sondu na Mars ili rub Sunčevog sustava nego saznati što se nalazi par tisuća kilometara ispod naših stopala. Unutrašnjost Zemlje možemo istražiti direktnim i indirektnim metodama, kopanjem rupe ili osluškujući vibracije koje uzrokuju potresi i umjetne eksplozije.

 

Kopanjem, tj. bušenjem rupe, uspjeli smo prodrijeti malo preko 12 km ispod površine, što nas i dalje ostavlja 6360 km kratkima do središta Zemlje. Indirektne metode osluškivanja vibracija potresa, nuklearnih i običnih eksplozija su nam dale generalne obrise unutrašnjosti Zemlje ali i dalje postoje velike nepoznanice detaljima struktura i načinu na koji se kreće materijal unutar planeta.

 

Kako bi doskočili tom problemu, Njemačka u Bavarskoj gradi detektor kretanja Zemlje. Nazvan ROMY, što je kratica od Rotational Motions in Seismology, detektor se sastoji od snažnih lasera zakopanih 3 kata ispod tla u tetraedarskom kučištu od čelika i aluminija. ROMY je interferometar koji radi na principu Sagnacovog efekta. Ovaj efekt opazio je francuski fizičar četkom 20. stoljeća, kada je eksperimentirao sa zrakama svjetlosti u prstenastom interferometru. Zraka svjetla iz izvora se podijele i pošalju u suprotnom smjeru po zatvorenom putu do ekrana.

 

Kada se zrake ponovno susretnu na ekranu one će pokazivati interferencijski uzorak. Ako prstenasti intereferometar zavrtimo, ovisno o njegovoj kutnoj brzini mijenjat će se i interferencijski uzorak zbog promjena faza. Razlike u uzorku se javljaju jer zrake svjetlosti ne prelaze isti put, ona koja se kreće u smjeru rotacije prelazi duži put, a ona u suprotnom smjeru kraći put. Ovakva interferometar, s idealnim zrcalima, je veoma osjetljiv na najmanje brzine i njihove promjene što ga čini izuzetnim instrumentom za mjerenje brzine rotacije objekata.

 

Laserski interferometri za mjerenje rotacije koriste se od 1970ih u inercijalnim navigacijskim sustavima, ali tek je početkom 1990ih došlo do ideje da se iskoriste za geofizička mjerenja. Tada smo ovladali tehnologijom izrade praktički savršenih zrcala, što je omogućilo mjerenje minijaturnih promjena u rotaciji planeta. Interferometri za mjerenje rotacije izgrađeni su na Novom Zelandu i u Gran Sassu u Italiji. Oni su imali raspon od 1 do 6 metara, ali krakovi kod ROMY-a dugi su 12 metara što ga čini osjetljivijim detektorom koji je sposoban detektirati promjene od 1 udjela na milijardu. ROMY je svoj “first light” imao prošli mjesec i probno puštanje u rad pokazalo je kako nije bilo grešaka u njegovoj izradi. Trenutno detektor muči slijeganje tla u kojem se nalazi struktura i njegova metalna struktura koja reagira na temperaturne promjene. Inženjeri vjeruju kako će te efekte moći kontrirati malim motorima koja će držati zrcala interferometra na mjestu i tako dobiti očekivanu točnost promatranja.

 

Dosad su se promjene u rotaciji planeta pratile pomoću radioteleskopa i kvazara. Ovakva metoda je nepraktična jer zahtjeva od radioteleskopa da svoje dragocjeno vrijeme promatranja posvete geofizici umjesto astronomiji. Osim toga, zapisi s pojedinih radioteleskopa se čuvaju na tvrdim diskovima, koji se potom šalju zrakoplovom do super računala koja objedinjuju te zapise i tako omogućavaju povezivanje radioteleskopa u veliki interferometar. To je skup i spor proces. ROMY će se morati jako potruditi kako bi dosegao preciznost radioteleskopa ali će ih sigurno preteći u brzini.

 

Još jedna prednost je što će ROMY konstantno pratiti promjene u rotaciji Zemlje, zbog čega će znanstvenici moći pratiti promjene u rotaciji u realnom vremenu i na osnovu tih podataka detaljnije i preciznije modelirati kretanja materijala u unutrašnjosti planeta. Uz praćenja rotacije, ROMY će provjeravati Einsteinovu teoriju relativnosti i efekt koji rotacija planeta ima na prostor vrijeme, a moći će osjetiti potresne valove ne samo u ravnini, kao kretanja po x i y osi, već i nagib koji oni uzrokuju.

 

Zašto nam je praćenje rotacije planeta bitno? Pomoću njega možemo puno saznati o unutrašnjosti planeta a uz mrežu dovoljno osjetljivih senzora možda i doći na korak bliže ka predviđanju potresa. Promjene u rotaciji planeta veoma su bitne za satelitske navigacijske sustave, koje je potrebno stalno kalibrirati da bi nam pružali traženu preciznost. Rakete prilikom lansiranja također trebaju svježe i točne podatke o rotaciji planeta, kako bi teret isporučile što bliže željenoj orbiti. Preciznije orbite smanjuju potrebu za naknadnim korekcijama što uzrokuje manju potrošnju goriva i na kraju rezultira lakšim i za lansiranje jeftinijim satelitima.

Piše: Vedran Vrhovac