掘地三尺 感知星球

最终目标是在世界各地拥有更多类似的设备。

罗米来源：LMU

铝舱口是地下藏身的唯一线索。在距慕尼黑20公里的德国费尔斯滕费尔布鲁克县的一个安静的修道院村落中间，有一座混凝土倒金字塔建筑、钢管和精密反应器，位于大约3层的深度。今年3月，当激光开始穿过被称为“地震旋转运动”（Romy）的四面体边缘时，世界上最复杂的唤醒激光被激活，它可以反映地球自身的旋转方式。

“这是一座前所未有的建筑。”“这是一个非常特殊的设施，”慕尼黑路德维希·马克西米利安大学的地震学家海涅尔·伊格尔说，使其独特的特点包括保持激光稳定和探测其波长的细微变化。

这样做可以让罗米测量地球自转速率和自转轴的细微变化。测量相关的速度和速度有助于提高GPA导航的准确性。罗米甚至可以预测阿尔伯特·爱因斯坦预测的广义相对论：旋转行星对附近时空的推拉效应，就像一把勺子舀进一罐蜂蜜。罗米对伴随地震的轻微旋转也非常敏感，这是一种长期被忽视的运动，包含了有关地球内部结构的线索。通过显示记录相关运动的数值，Romy可以为微传感器铺平道路，帮助石油和天然气探险家，甚至希望听到月球和火星震动的行星科学家。

4个光环

根据法国物理学家乔治·萨格纳克（Georges Sagnac）在1913年证实的一种效应，环形激光器是最精确的旋转传感器。他将光线分成两束，沿着旋转桌面的外围朝相反的方向运行。当他重新组合两束光时，他看到了干涉“条纹”——暗和亮的光带，指示两束光波的相反相位。沿旋转方向移动的光比沿相反方向移动的光移动得稍远，从而导致相移。

在接下来的几十年里，科学家们利用萨格纳克效应来跟踪旋转。这一原理支持使用激光和光纤陀螺仪来取代20世纪70年代精密的机械陀螺仪——现在是导航标准。他们测量到的旋转速度和喷气式战斗机的旋转和俯冲速度一样快和大。更大、更精确的大地测量（测量地球本身）环形激光器的想法直到20世纪90年代才出现，那时几乎完美的镜子才刚刚开始出现。

最早的类似激光器之一是C-II，一种带有1米矩形臂的环形激光器。它建于20世纪90年代中期的新西兰，二战后位于一个废弃的燃料库中，那里的温度相对稳定。C-II还促进了慕尼黑理工学院激光物理学家乌尔里希·施赖伯的职业发展。

今年3月，工程师们同时实现了四个光环中的第一束光，这表明这个几何四面体非常精确，足以确保所有激光器正常共振。“它似乎没有脚，轻和重是不可或缺的。”“每次看到红色激光，人们都会兴奋地尖叫，”伊格尔说，该团队正在研究这些激光的干扰，以测量萨格纳克效应。他们将在奥地利维也纳举行的欧洲地球物理联盟会议上报告第一次测量结果。

实时测量

最终，罗米的科学家将监测一天的长度和地轴位置的变化。它们并不像人们想象的那样固定，而是每天以毫秒或厘米为单位变化。太阳和月亮都在引力作用下拖拽着地球。同时，冰河期冰川退化引起的大陆漂移、洋流变化和地壳反弹将改变地球的惯性运动和自转。甚至飓风和地震也会对它们产生轻微的影响。

目前，这些变化的最佳测量结果来自一个名为甚长基线干涉测量（VLBI）的系统，该系统使用地球上一定距离的射电抛物面天线来观察类星体，即遥远宇宙中不时闪烁的明亮“灯塔”。通过计算广泛分布的抛物面天线记录亮度变化的时间，大地测量工作者可以计算地球的旋转速率和轴线的坐标。然而，这个系统需要几十个天文台放弃宝贵的天文观测时间。为了实现最佳时间比较，硬盘需要在一夜之间从遥远的地方传输到超级计算机中心。将观测结果转化为公布的测量结果也需要几天的时间。

罗米将尝试匹配VLBI的精度并超越其速度。露西亚Pravk，澳大利亚塔斯马尼亚大学的大地测量专家，帮助提供VLBI服务，他说，理论上，Romy可以连续地监测地球的旋转速度和轴，并实时更新测量结果。“Romy的优点是，您可以立即获得观察结果。”普兰特说。不过，她还表示，VLBI技术更稳定，因此不太可能很快被放弃。

实验漂移

罗米仍然受到实验漂移的困扰，因为它非常新。该构造位于费尔斯滕费尔德布鲁克县的软沉积物中。与其他固定在微晶玻璃（一种能够抵抗温度变化的陶瓷产品）上的环形激光器不同，罗米的钢管会随着昼夜温差的变化而变化。雨水浸透地面后，天气也会发生变化。最后，Igel希望通过在Romy的每个透镜后面放置一个小引擎来消除这些漂移，以便实时微调激光环。但他欢迎其中一种快速移动的“漂移”：地震。

过去，地震学家只测量平移——沿三条主轴的任何地面位移，但地震波也推动了倾斜运动，旋转点的位置没有改变。传统的地震仪无法测量倾斜运动，但理论表明它们非常小，可以忽略不计。例如，提出著名地震震级的地震学家查尔斯·里克特（Charles Richter）在1958年写道：“这种旋转可以忽略。”

“但它们毕竟存在。”伊格尔说。罗米将帮助科学家探索这一新的地震学前沿，并证明它确实存在。在该团队开启第一台三角环激光器后，它感应到了去年10月意大利诺查6.6级地震的旋转。

科学家们希望最终能够接近地震的震源。“罗米不能动。”法国巴黎导航传感器公司ixblue地震旋转传感器的负责人弗德里克·瓜塔里说。Ixblue的解决方案是一种紧凑型传感器，由五公里长的光纤环组成，这些光纤环绕成一个直径只有20厘米的线圈。该设备可以通过线圈以相反方向发射光子，对其进行干扰，并跟踪相移检测旋转。瓜塔里将该装置的原型放置在斯特龙博利火山两侧和佛罗伦萨大教堂。

但是伊格尔和施赖伯想要这么小的东西，他们还想要罗米孵化后代。通过在世界各地布置多台大型环形激光器，大地测量可以通过协调、校准和验证每台激光器的测量结果，形成更丰富、更准确的地球自转和运动结果。尽管该计划非常认可VLBI，但她也希望德国的大型环形激光器不会孤军奋战。“最终目标是在世界各地拥有更多类似的设备。”编写