Отиди на
Форум "Наука"

За пръв път германци измериха директно колебанията на земната ос


Joro-01

Recommended Posts

  • Модератор Инженерни науки

Група изселедователи от техническият университет в Мюнхен, Геодезическата обсерватория Ветцел и от други институти, са първите, които отчетоха колебанията на земната ос чрез директно измерване. За целта те конструираха най-стабилният лазерен жироскоп. До преди това учените са могли само индиректно да проследят изменението на оста, чрез наблюдение на "фиксирани" обекти в космоса. За целта 30 радиотелескопа в света следят тези "маяци", които обаче не са напълно неподвижни. Това е причината германските изследователи да построят апаратура, която не само да отстранява системните грешки, но и да е в състояние да елиминира нуждата от наблюдение на небето.

Лазерният жироскоп е в състояние да улови отклонения от оста на въртене по-малки от ъглова секунда, които циклично се повтарят за периоди от години.

Няколко причини пораждат "люлеенето" на Земята:

- Земята не е идеално кълбо - не е симетричен обект

- Поради /освен/ това имаме постоянно преместване на маси - океански течения

- Въздействия причинени от вътрешни земни сили - земетресения

- Земята е подложена на гравитационни въздействия от луната и слънцето /тук включваме и орбитите/ както и на други космически тела, известни като колебания на Чандлър предизвикват оклонение на оста с амплитуда 12 м - по 6 метра във всяка посока, спрямо средата.

Устройството регистрира движения само около 1 ос /или въртене само в равнината в която е разположен/. Това е лазер, кой излъчва 2 насрещни лазерни лъча /активната среда излъчва от двата си края/ а оптчният му резотатор /огледалата/ са така разположени, че лъчите да се движат в кръг - в случая - 4 разположени в ъглите на квадрат. Едно от тях винаги е полупрозрачно /с някаква прозрачност/ за да имаме изходен сигнал - итнерферентна картина, която се регистрира от детектор - CCD матрица. Самият лазер /активната среда/ лежи на една от страните. Такива устройства се използват в авиацията и при военните.

Как работи? 2-та насрещнодвижещи се кохерентни лъча си взаимодийстват - получава се някаква интерференция. При завъртане на апарата - дължната на вълната от лъчът който е с посока съпвпадаща с посоката на въртене намалява. Обратно - дължината на светлинната вълна от другия лъч с посока обратна на въртенето се увеличава. Това води до промяна в интерферентната картина, ефектът е известен още като ефект /интерференция/ на Сагна на името на френският физик Жорж Сагна.

Това леко отклонение от темата беше за да не пускаме отделна тема за лазерните жирооскопи. Защото мисля да драсна за жиросензорите и акселерометвите, използвани в съвременните електронни устройства.

Подобен апарат не само улавя движеието на Земята, но и може да засече отклонението от оста на въртене с период оп-малък от ъглова секунда, циклично повтарящи се за период по-голям от година.

Самата установка е монтирана на 5 метра под нивото на земята, камерата е изолирана от много метри глина и други материали, двадесет метров тунел води до стаята с прибора, вътре се поддържа постоянна температура и налягане. Освен това тези параметри постоянно се следт от прибори, за да се компенсират причинените от тях грешки.

жироскопът е монтиран на деветтонна плоча направена от керамика "Zerodur" с много малък соефициент на топлинно разширение. Четири тежки блока от същият материал държат огледалата. Цялото това тежко съоръжение е монтирано на шест метров бетонен стълб.

Източник - membrana.ru

post-7686-095444000 1327850797_thumb.jpg

post-7686-046663000 1327850809_thumb.jpg

Редактирано от Joro-01
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

....

Как работи? 2-та насрещнодвижещи се кохерентни лъча си взаимодийстват - получава се някаква интерференция. При завъртане на апарата - дължната на вълната от лъчът който е с посока съпвпадаща с посоката на въртене намалява. Обратно - дължината на светлинната вълна от другия лъч с посока обратна на въртенето се увеличава. Това води до промяна в интерферентната картина, ефектът е известен още като ефект /интерференция/ на Сагна на името на френският физик Жорж Сагна.

....

На мен този ефект ми е известен като ефект на Саняк (Georges Sagnac).

Преди време го разисквахме в тази тема:

http://nauka.bg/forum/index.php?showtopic=9651&st=20

Според мен, а и според написаното в статиите, към които има линкове в темата, промяната в интерференчната картина се дължи на промяна на фазата, а не на дължината на вълната на светлинния лъч. Има и линк към статия, описваща техническото развитие на експеримента на Мюнхенския университет.

http://www.wettzell.ifag.de/LKREISEL/G/LaserGyros.html

Това обаче едва ли има значение в този форум, тъй като темата беше обявена за безсмислена и глупава от модераторите, чудя се защо още не са я изтрили.

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Да, срамота, че претендирам и за някави познания по френски, благодаря имам нужда от някакъв коректив... Това може да се чуе на Гугъл певодач и е така наистина - ефет Са//няк... На английски обаче аз съм близо, чува се нещо като "к" накрая.

За другото - а какво поражда фазовата разлика?

Аз мисля, че обяснението в www.cleonis.nl/physics/phys256/sagnac.php е по-близо до истината, дори и да включва зависимост от коефициента на пречупване.

Редактирано от Joro-01
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

И аз не разбирам френски, просто с това име се намира по-лесно информация за явлението.

Това обяснение, което си намерил в рамките на класическата кинематика е доста общо и ако трябва да сме точни е вярно само условно. Ако те интесуват детайли можеш да разгледаш:

http://ufn.ru/ru/articles/2000/12/c/

Експериментите показват, че няма зависимост от коефициента на пречупване.

Директното измерване на колебанията на земната ос е интересна новина, като се има предвид колко дългогодишни усилия са били положени за да се постигне необходимата точност.

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Добре, преглеждам...

Да, интересно - обекти в космоса са били неподвижни...

Редактирано от Joro-01
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

На мен този ефект ми е известен като ефект на Саняк (Georges Sagnac).

Преди време го разисквахме в тази тема:

http://nauka.bg/forum/index.php?showtopic=9651&st=20

Според мен, а и според написаното в статиите, към които има линкове в темата, промяната в интерференчната картина се дължи на промяна на фазата, а не на дължината на вълната на светлинния лъч. Има и линк към статия, описваща техническото развитие на експеримента на Мюнхенския университет.

http://www.wettzell.ifag.de/LKREISEL/G/LaserGyros.html

Това обаче едва ли има значение в този форум, тъй като темата беше обявена за безсмислена и глупава от модераторите, чудя се защо още не са я изтрили.

Промяната на дължината на вълната на двата срещуположни лъча прави разлика във фазата и дава интерференчна картина в датчика. Фазова скорост (дето се коментира в линка към обяснение ефекта на Саняк - в другия постинг - разгледани са много възможности за обяснение) и промяна на фаза са две различни понятия, отнасящи се за различни действия. Фазовата скорост няма физически смисъл. Действието се извършва с груповата скорост, щом имаме взаимодействия с обекти.

А промяната на дължината на вълната се дължи (според мен) на преносната скорост в момента на поглъщане-престой и ново излъчване в огледалата. Никое отражение не можа да мине без поглъщане-излъчване, т.е., без взаимодействие; без да се променя нещо не можем да "кривим" лъча. Ефектите от преносната скорост са от втори порядък (и за механичните движения е така), а в случая е важно промяната на дължината на вълната след излъчване от не инерциални обекти - огледала. Затова е възможно и да се обясни ефектът на Саняк, без да се прибягва до СТО.

пп. Има някаква неясна непоносимост към мнения, отличаващи се от учебниковите, ама пък за мен - те са, които подбуждат клубарите към повече дискусии.

Иначе ... ми ще си четем учебниците и ... толкоз. Нищо ново! и интересно. За какво да приказваме...

Редактирах - грешката е моя!

Редактирано от Малоум 2
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Сега нямам време за по-подробно обсъждане, искам само да обърна внимание, че в случая, за ефекта на Саняк, учебниковото обяснение е това, в рамките на класическата кинематика. А статията на Малыкин, която изнамерих е извънучебникова и, да, защо не дискусионна. Според мен твоето обяснение за преизлъчване с различна дължина на вълната се свежда до обяснение чрез ефекта на Доплер, кето също се разглежда в тази статия.

Също мисля, че в английската Уикипедия има грешка в обясняването на ефекта ня Саняк, защото пише, че честотата на вълната се променя.

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Сега нямам време за по-подробно обсъждане, искам само да обърна внимание, че в случая, за ефекта на Саняк, учебниковото обяснение е това, в рамките на класическата кинематика. А статията на Малыкин, която изнамерих е извънучебникова и, да, защо не дискусионна. Според мен твоето обяснение за преизлъчване с различна дължина на вълната се свежда до обяснение чрез ефекта на Доплер, кето също се разглежда в тази статия.

Също мисля, че в английската Уикипедия има грешка в обясняването на ефекта ня Саняк, защото пише, че честотата на вълната се променя.

Да, опитва се да го сведе до Доплер в тоя случай, но...

Разглежда Доплер ефект само върху делителното огледало (полупрозрачното). Само то му се проявявало като приемник - излъчвател и не се движело само спрямо себе си.

Това не е вярно за ускорена система, каквато и схемата на Саняк.

Първо - всяко от междинните огледала е и приемник и излъчвател, пък и самото поглъщане-престой- излъчване, променя дължината на вълната. (Да добавя, че при автора не се предполага това действие на поглъщане и задържане - или въобще: че принципно, щом има взаимодействие между огледало и фотони, значи то протича с поглъщане - това не се ползва от автора. Защо - е отделен въпрос :biggrin: )

Второ: в различен момент от време пристига всеки от лъчите, правещ интерференцията на делителното огледало (различна фаза, заради различната дължина на вълна)- макар че и относителните времена на приемане и на излъчване (приемател - излъчвател) да са много малки, т.е., не е необходимо да се наблюдава Доплер на делителното огледало, заради относително движение на излъчвател- приемник.

Така че от писаното в материала- отхвърлянето на тази възможност считам за неправомерно.

...

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Не, няма значение броят на огледалата. Всичките се движат с еднаква линейна скорост, свързани са с приемника в една установка и са неподвижни едно спрямо друго. За да има ефект а Доплер трябва да има относително движение на излъчвателя спрямо източника. Освен това е показано, че при изчисленията се получава неточен резултат, два пъти по-голяма стойност, даже ако няма оптична среда, а когато има се получава зависимост от коефициента на пречупване

∼ n2. А това противоречи на експерименталните данни.

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Не, няма значение броят на огледалата. Всичките се движат с еднаква линейна скорост, свързани са с приемника в една установка и са неподвижни едно спрямо друго. За да има ефект а Доплер трябва да има относително движение на излъчвателя спрямо източника. Освен това е показано, че при изчисленията се получава неточен резултат, два пъти по-голяма стойност, даже ако няма оптична среда, а когато има се получава зависимост от коефициента на пречупване

∼ n2. А това противоречи на експерименталните данни.

Не става въпрос за ЛИНЕЙНА скорост, а за Преносна. (Луната, когато обикаля Земята има линейна скорост, но и преносна, защото се върти и около собствената си ос - едно и също "лице" е обърнато към Земята; така че - върти се; преносната скорост е добавка към линейната и е от втори порядък)

И понеже всяко от огледалата е и приемник и излъчвател, но и се върти около оста си (ако завъртим целия апарат на Саняк или ако е захванат твърдо към въртяща се система). В мястото на връзката на огледалата към корпуса има инерционни сили които произтичат именно от принудителното "завъртане" на оста на огледалата, та да стоят все в равнината на настройка на прибора.

така че - неговата хипотеза за Доплер противоречи на механиката на пренос. Затова - не е прав!

При това - няма хипотеза, че отражението е придружено с преносна скорост и затова - не знае къде му е Доплера и има ли го.

...

Редактирано от Малоум 2
Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

Ок, фазовата разлика се дължи на различният път който изминават двата лъча докато достигнат детектора. Лъчът съвпадащ с посоката "гони" детектора (който изменя местположението си - отдалечава се), докато другият /насрещният/ бива пресрещнат от детектора. Първият изминава по-дълъг път - прави повече от 1/2 обиколка, вторият - по-къс, съответно по-малко от 1/2 обиколка.

Така става ли?

Редактирано от Joro-01
Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Това е класическото обяснение, което е вярно условно само за електромагнитни вълни. Общото обяснение, което изхожда от теорията на относителността и показва истинската причина за фазовата разлика би трябвало да е свързано с времето, което се забавя различно за двата лъча в неинерциалната въртяща се отправна система :

...эффект Саньяка может рассматриваться как следствие различия замедления времени либо различия изменения фаз волновых функций материальных частиц в скалярном или соответственно векторном гравитационном потенциале сил инерции во вращающейся системе отсчета для встречных волн.

А какви са тези неподвижни звезди? :

Добре, преглеждам...

Да, интересно - обекти в космоса са били неподвижни...

Link to comment
Share on other sites

  • Потребител

Ок, фазовата разлика се дължи на различният път който изминават двата лъча докато достигнат детектора. Лъчът съвпадащ с посоката "гони" детектора (който изменя местположението си - отдалечава се), докато другият /насрещният/ бива пресрещнат от детектора. Първият изминава по-дълъг път - прави повече от 1/2 обиколка, вторият - по-къс, съответно по-малко от 1/2 обиколка.

Така става ли?

Сакън - не. :biggrin: (и в двата случая на пренос има забавяне от Ссреда - взаимодействията с вещество "свалят" скоростта на светлината)

Дължините на вълните са различни на двата срещуположни лъча.

С дължината на вълната е свързано "времето за регистрация" - това става на делителното огледало - различно е това време за дълга и за къса вълна, макар че - пътуват за едно и също време (защото, късата вълна се задържа по-кратко от дългата при пренос и така не се изпреварват - иначе, ще се достигне и скорост, по-голяма от Ссреда - има разгледано подобно в теорията от линка на Дорис :biggrin: ). Наслагва се тая разлика на "опорния лъч" и той показва интерфереция. Затова и СТО може да "работи" с обяснение. В действителност - има различни времена при регистрацията. Това е необяснимо като същност от СТО.

Спомни си парадокса с неутриното - и там не се отчита, че той е много къса вълна и времето за регистрация е малко - ако се сравни с изчислителната скорост на светлина, излиза, че я изпреварва, а това не е така. Просто, времето за регистрация на дълга вълна е голямо, в сравнение със същото на къса вълна.

Исках само да покажа, че си има и класическо обяснение, което не е разглеждано от никой тълкувател. А, разглежданото със СТО не е обосновано физически. Системата на Саняк не е инерциална.

...

Link to comment
Share on other sites

  • Модератор Инженерни науки

А какви са тези неподвижни звезди? :

Отдалечени квазари..

"Учёт таких сдвигов важен для геодезии, наблюдения за космическими телами, спутниковой навигации. Но до сих пор тут учёным приходилось полагаться на космос. В наше время 30 радиотелескопов по всему миру регулярно отслеживают направление на определённые квазары. Эти ядра галактик столь далеки, что для нас могут считаться неподвижными точками.

И всё-таки всегда оставалась вероятность, что опорные «маяки» на деле не вполне стационарны. Потому немецкие учёные решили разработать технологию, устраняющую любые систематические ошибки и вообще необходимость смотреть на небо."

http://www.membrana.ru/particle/17309

Link to comment
Share on other sites

Напиши мнение

Може да публикувате сега и да се регистрирате по-късно. Ако вече имате акаунт, влезте от ТУК , за да публикувате.

Guest
Напиши ново мнение...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Зареждане...

За нас

Вече 15 години "Форум Наука" е онлайн и поддържа научни, исторически и любопитни дискусии с учени, експерти, любители, учители и ученици.

 

За контакти:

×
×
  • Create New...