Ciencias
Los giróscopos láser miden la rotación de la Tierra con una exactitud 6 veces mayor
Karl Ulrich Schreiber, de la Universidad de Tecnología de Múnich (Alemania), y Jon-Paul R. Wells, de la Universidad de Canterbury (Nueva Zelanda), proyectaron giróscopos láser con una magnitud 6 niveles más sensible que los giróscopos convencionales.
Según los científicos, el diseño que crearon tras casi 20 años de investigaciones revolucionará el uso de los giróscopos láser en geodesia, sismología y geofísica.
Un giróscopo es un dispositivo óptico que mide la velocidad de rotación. Suelen usarse en sistemas de navegación inerciales, es decir, en sistemas de ayuda a la navegación. Consisten en un resonador en forma de anillo y 3 o 4 espejos instalados para formar un triángulo o un cuadrado. Dos haces láser generados e intensificados en las cavidades del giróscopo circulan por el resonador en direcciones opuestas. Interfieren uno con otro, formando un modelo estable (una onda estacionaria, se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud y frecuencia que avanzan en sentido opuesto a través de un medio). Pero este modelo se desplaza en una proporción directa a la tasa de rotación del complejo láser.
Ciertos puntos de la onda estacionaria llamados nodos, donde la amplitud es mínima o máxima, permanecen inmóviles y están relacionados con el sistema inercial de referencia. La posición de los nodos no cambia si el giróscopo no se mueve respecto al sistema de referencia. Si el cuerpo del giróscopo (el resonador) gira, los fotorreceptores miden el ángulo del giro para calcular las bandas de interferencia que los atraviesan (la interferencia es un fenómeno en el que varias ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor o menor amplitud).
La sensibilidad de un giróscopo es proporcional al área de la superficie limitada por los haces del láser. Partiendo de eso, Schreiber y Wells lograron una sensibilidad y estabilidad sin precedentes gracias a un tamaño muy aumentado del propio dispositivo: el más grande que crearon cubre un área de 834 metros cuadrados. Un tamaño como este hace imposible usar giróscopos de este tipo en aplicaciones para la navegación. Sin embargo, la sensibilidad avanzada del dispositivo significa que serán las oscilaciones del eje de rotación de la Tierra las que definirán el ángulo de la inclinación del resonador. Estas oscilaciones son muy poco perceptibles, pero reflejan las interacciones entre litosfera, hidrosfera y atmósfera.
En consecuencia, los giróscopos de Schreiber y Wells podrán servir para medir con más exactitud la orientación de los ejes de rotación instantánea de la Tierra y longitud del día. Los cambios en la orientación del resonador revelarán, además, inclinaciones en la corteza terrestre, algo que los sismómetros actuales no pueden distinguir de una aceleración horizontal. Serán capaces, además, de monitorear la formación y desaparición de los ciclones, aunque a grandes distancias.
Un giróscopo es un dispositivo óptico que mide la velocidad de rotación. Suelen usarse en sistemas de navegación inerciales, es decir, en sistemas de ayuda a la navegación. Consisten en un resonador en forma de anillo y 3 o 4 espejos instalados para formar un triángulo o un cuadrado. Dos haces láser generados e intensificados en las cavidades del giróscopo circulan por el resonador en direcciones opuestas. Interfieren uno con otro, formando un modelo estable (una onda estacionaria, se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud y frecuencia que avanzan en sentido opuesto a través de un medio). Pero este modelo se desplaza en una proporción directa a la tasa de rotación del complejo láser.
Ciertos puntos de la onda estacionaria llamados nodos, donde la amplitud es mínima o máxima, permanecen inmóviles y están relacionados con el sistema inercial de referencia. La posición de los nodos no cambia si el giróscopo no se mueve respecto al sistema de referencia. Si el cuerpo del giróscopo (el resonador) gira, los fotorreceptores miden el ángulo del giro para calcular las bandas de interferencia que los atraviesan (la interferencia es un fenómeno en el que varias ondas se superponen para formar una onda resultante de mayor o menor amplitud).
La sensibilidad de un giróscopo es proporcional al área de la superficie limitada por los haces del láser. Partiendo de eso, Schreiber y Wells lograron una sensibilidad y estabilidad sin precedentes gracias a un tamaño muy aumentado del propio dispositivo: el más grande que crearon cubre un área de 834 metros cuadrados. Un tamaño como este hace imposible usar giróscopos de este tipo en aplicaciones para la navegación. Sin embargo, la sensibilidad avanzada del dispositivo significa que serán las oscilaciones del eje de rotación de la Tierra las que definirán el ángulo de la inclinación del resonador. Estas oscilaciones son muy poco perceptibles, pero reflejan las interacciones entre litosfera, hidrosfera y atmósfera.
En consecuencia, los giróscopos de Schreiber y Wells podrán servir para medir con más exactitud la orientación de los ejes de rotación instantánea de la Tierra y longitud del día. Los cambios en la orientación del resonador revelarán, además, inclinaciones en la corteza terrestre, algo que los sismómetros actuales no pueden distinguir de una aceleración horizontal. Serán capaces, además, de monitorear la formación y desaparición de los ciclones, aunque a grandes distancias.
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