Atoomklokken om de geoïde van de aarde vanaf de grond te meten

De geoïde van de aarde is de vorm die de planeet zou aannemen als het oppervlak van water was gemaakt. Natuurlijk is er weinig onenigheid over de vorm van de geoïde over de oceanen, waar deze slechts 100 meter varieert vanwege variaties in de ondergrondse dichtheid van de aarde.



Maar over land is de geoïde veel lastiger vast te pinnen. Natuurkundigen doen dit door de hoogte van satellieten te meten terwijl ze in een baan rond de aarde draaien. Vervolgens kraken ze de gegevens om de vorm van een oppervlak te berekenen dat het wereldwijde zeeniveau het meest nauwkeurig weergeeft. Dat extrapoleren ze dan over de continenten.

kan een planeet om een ​​zwart gat draaien?

Maar de resultaten hebben belangrijke beperkingen. Allereerst zijn de berekeningen intensief en kunnen de oplossingen meerdere waarden hebben, zodat een subjectieve beslissing moet worden genomen om een ​​bepaalde waarde te kiezen. Bovendien hebben de resultaten een ruimtelijke resolutie die beperkt is tot ongeveer 400 km.





Over de continenten, waar er talloze variaties zijn in dichtheid in de aardkorst en daaronder, is dat niet goed genoeg om veel belangrijke geologische formaties te detecteren, zoals vloeistofreservoirs enzovoort.

Vandaag, Ruxandra Bondarescu aan de Universiteit van Zürich in Zwitserland, zeggen een paar vrienden dat er een betere manier is om het te doen, of in ieder geval binnenkort zal zijn, gebaseerd op atoomklokken..

Volgens de algemene relativiteitstheorie zouden klokken op verschillende afstanden van een massief lichaam met verschillende snelheden moeten tikken; hoe dichterbij langzamer gaat. Maar het verschil is miniem, veel kleiner dan tot in detail kon worden gemeten. Tot voor kort.



In 2010 gebruikten natuurkundigen dit idee om een ​​hoogteverschil van 33 cm te meten tussen twee klokken die met optische vezels zijn verbonden. Dat is meer genoeg om een ​​goed idee te krijgen van de vorm van de geoïde.

Het idee, zeggen Bondarescu en co, is om één klok op zeeniveau te plaatsen, precies op de hoogte van de geoïde. De tweede klok wordt naar een bepaald punt landinwaarts gebracht, waar hij met behulp van een vezel wordt gesynchroniseerd met de eerste.

De tweede klok zal dan sneller of langzamer lopen, afhankelijk van of deze zich boven of onder de geoïde bevindt. De verandering in kloksnelheid onthult precies hoeveel hoger de tweede klok boven of onder de geoïde is.

Het voordeel ten opzichte van satellietmethoden is ten eerste dat het veel nauwkeuriger is en ten tweede dat het een directe meting van de geoïde op die locatie is, in plaats van een indirecte die uitgebreid moet worden verwerkt voordat een antwoord wordt geproduceerd.



Er zijn natuurlijk nadelen. Het belangrijkste is dat atoomklokken met de vereiste nauwkeurigheid alleen in het laboratorium beschikbaar zijn. Dat gaat de komende jaren veranderen. Verschillende groepen bouwen draagbare klokken met ongekende nauwkeurigheid.

De European Space Agency werkt bijvoorbeeld aan een klok met een nauwkeurigheid van één op 10^18 die is ontworpen om in de ruimte te werken. Het doel is om het equivalentieprincipe te testen (indien de missie gefinancierd wordt).

Bondarescu en co zeggen dat dit soort gevoeligheid allerlei ondergrondse details zal doen herleven. In een numeriek voorbeeld laten ze zien dat de beste klokken van vandaag de geoïde verstoring zouden moeten kunnen detecteren die wordt veroorzaakt door een bol met een straal van 1,5 km met een dichtheidsafwijking van 20% begraven op een diepte van 2 km diepte in de aardkorst.

vortex bladloze windturbine

Het meten van de geoïde met behulp van atoomklokken is natuurlijk geen nieuw idee. Er wordt al twintig jaar over de mogelijkheid gesproken. Het doel van dit artikel van Bondarescu en co is om het feit te benadrukken dat atoomklokken die nauwkeurig genoeg zijn om het werk te doen, nu in capaciteit worden gezien en binnenkort in het wild zullen verschijnen.

Als dat gebeurt, hebben we de mogelijkheid om de geoïde en de ondergrondse structuren die deze bepalen met ongekende nauwkeurigheid in kaart te brengen.

Referentie: arxiv.org/abs/1209.2889 : Geofysische toepasbaarheid van atoomklokken: directe continentale geoïde-mapping

zich verstoppen

Werkelijke Technologieën

Categorie

Geen Categorie

Technologie

Biotechnologie

Technisch Beleid

Klimaatverandering

Mensen En Technologie

Siliconen Vallei

Computergebruik

Mit Nieuws Tijdschrift

Kunstmatige Intelligentie

Ruimte

Slimme Steden

Blockchain

Toekomst Verhaal

Alumni Profiel

Alumni Aansluiting

Mit Nieuws-Functie

1865

Mijn Uitzicht

Massaweg 77

Ontmoet De Auteur

Profielen In Vrijgevigheid

Gezien Op De Campus

Alumnibrieven

Nieuws

Verkiezingen 2020

Met Index

Onder De Koepel

Brandslang

Oneindige Verhalen

Pandemisch Technologieproject

Van De President

Coververhaal

Fotogallerij

Aanbevolen