L'oscillazione della Terra nello spazio misurata da terra con un laser ad anello

Spazio

Redazione del sito web sull'innovazione tecnologica - 22 settembre 2025

Laser ad anello presso l'Osservatorio geodetico di Wettzell in Germania. [Immagine: Astrid Eckert/TUM]

Laser ad anello

La Terra ruota mentre si muove nello spazio come se fosse su un asse leggermente inclinato da un polo all'altro. Ma in realtà non c'è un asse, quindi il nostro pianeta oscilla leggermente. Misurare queste oscillazioni richiede in genere l'uso di complessi dispositivi di radioastronomia.

Ora, per la prima volta, i ricercatori tedeschi sono riusciti a misurare queste fluttuazioni dell'asse terrestre utilizzando un metodo completamente nuovo, interamente localmente e a terra, utilizzando un laser ad anello.

"Abbiamo fatto grandi progressi nella misurazione della Terra. Ciò che il nostro laser ad anello può fare è unico al mondo. Siamo 100 volte più precisi di quanto fosse possibile in precedenza con giroscopi o altri laser ad anello. Misurare con precisione le fluttuazioni ci aiuta a comprendere meglio e a modellare il sistema Terra con elevata precisione", ha affermato Ulrich Schreiber dell'Università Tecnica di Monaco.

Oltre a confermare la capacità di misurazione del nuovo metodo, l'esperimento di 250 giorni ha fornito informazioni che consentiranno di aumentare di 10 volte la precisione e la stabilità delle misurazioni laser ad anello rispetto a questa prova di concetto.

Grazie a ciò, sarà persino possibile misurare la distorsione dello spaziotempo causata dalla rotazione terrestre, una verifica diretta della teoria della relatività. Ciò consentirà, ad esempio, di testare l'effetto Lense-Thirring – il "trascinamento" dello spazio causato dalla rotazione terrestre – direttamente dalla superficie terrestre, senza bisogno di tecnologie spaziali.

Effetto della precessione e della nutazione terrestre sulle osservazioni laser ad anello. [Immagine: K. Ulrich Schreiber et al. - 10.1126/sciadv.adx6634]

Precessione e nutazione

L'asse terrestre è soggetto a diverse forze, che ne causano oscillazioni di varia entità. L'influenza più forte è la forma imperfettamente rotonda della Terra, nota come geoide : il nostro pianeta sporge leggermente all'equatore rispetto ai poli.

L'effetto, noto come precessione , fa sì che la lunghezza dell'asse terrestre tracci un cerchio nel cielo. Attualmente, è allineato con precisione con la Stella Polare. Ma in futuro, si allineerà con altre stelle prima di tornare alla Stella Polare, completando un ciclo di 26.000 anni.

Ma le forze gravitazionali del Sole e della Luna, che a volte si rafforzano e a volte si indeboliscono a vicenda, esercitano anche un'attrazione sull'asse terrestre. Questo effetto, noto come nutazione, provoca piccoli movimenti ondulatori nel cerchio di precessione dell'asse terrestre. Esiste una nutazione distinta con un periodo di 18,6 anni, ma anche molte altre più piccole, con fluttuazioni settimanali o giornaliere.

Di conseguenza, l'asse terrestre non oscilla in modo uniforme, ma con diversi gradi di intensità.

Il laser ad anello è stato in grado di misurare tutti questi effetti in modo diretto e continuo per 250 giorni con un livello di precisione mai visto prima per i sensori inerziali, ovvero sensori che operano indipendentemente da segnali esterni. A differenza del passato, ciò non richiede una rete di più grandi radiotelescopi (VLBI) in diversi continenti.

Il laser ad anello può fare tutto questo da solo, utilizzando uno strumento relativamente piccolo, in questo caso situato in una struttura sotterranea a Wettzell, in Germania. Inoltre, la risoluzione temporale delle fluttuazioni è inferiore a un'ora, anziché a un giorno, e i risultati sono disponibili immediatamente, anziché giorni o settimane come con l'interferometria (VLBI).

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