Ein Ringlaser für die Erdrotation

Es vergeht keine Woche, ohne dass irgendwo auf der Welt Forscher neue Anwendungsmöglichkeiten für den Laser entdecken. Wir sind froh, dass viele der neuen Verfahren in Deutschland erfunden werden. Geradezu bahnbrechend sind die Ergebnisse, die Forscher der Technischen Universität München jetzt erzielt haben. Sie können die Erdrotation jetzt in unerreichter Genauigkeit messen und sogar tagesaktuelle Daten liefern.

Diese Messungen sind maßgeblich dafür, die genaue Position der Erde im Weltraum zu bestimmen, das Klima zu erforschen und Klimamodelle zuverlässiger zu gestalten.

Die Bedeutung der Erdrotation

Die Erde rotiert um ihre Achse, das wissen die meisten. Jedoch ändert sich die Geschwindigkeit ständig und die Rotationsachse wackelt ein wenig. Die Erde besteht eben aus festen und flüssigen Bestandteilen, die sich fortwährend bewegen. Damit wird die Erdrotation jeweils beschleunigt oder gebremst. Diese Schwankungen in der Rotation sind nicht nur für die Astronomie wichtig, sondern auch für die Erstellung genauer Klimamodelle und das Verständnis von Wetterphänomenen wie El Niño.

Die Funktionsweise des Ringlasers

Ringlaser bestehen aus einem geschlossenen, quadratischen Strahlengang mit vier Spiegeln, die in einem Resonator vollständig eingeschlossen sind. Dadurch wird verhindert, dass sich die Länge des Strahlengangs ändert. Laserstrahlen werden so angeregt, dass sie sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn bewegen. Ohne die Bewegung der Erde würde das Licht in beiden Richtungen die gleiche Distanz zurücklegen.

Da sich das Gerät jedoch zusammen mit der Erde bewegt, ist die Distanz für einen der Laserstrahlen kürzer, denn die Erdrotation lässt sich die Spiegel dem Strahl entgegen bewegen. Dieser Effekt erzeugt einen winzigen Unterschied in der Entfernung, die die beiden Strahlen zurücklegen müssen, der jetzt sehr genau gemessen werden kann.

Die Unterschiede in der Schwingung der Strahlen werden herausgerechnet

Diese genaue Messung ist nur möglich, wenn die Wellenformen der beiden gegenläufigen Laserstrahlen nahezu identisch sind. Durch ein neues theoretisches Modell für diese Oszillationen der Laser können die Geodäten systematische Effekte so genau erfassen, dass sie über lange Zeiträume präzise berechnet und dann aus den Messungen eliminiert werden.

Diese und weitere Verbesserungen am Laser haben es ermöglicht, deutlich kürzere Messperioden durchzuführen. Die neu entwickelten Programme ermöglichen es dem Team, aktuelle Daten alle drei Stunden zu erfassen. Das war so bisher für die Ringlaser nicht möglich.