Alcuni giorni sono davvero più lunghi di altri, e ora gli scienziati sanno esattamente quanto. Utilizzando un giroscopio laser, gli scienziati hanno misurato variazioni nella velocità di rotazione della Terra inferiori a un milionesimo di punto percentuale. La tecnica potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere i complessi flussi di acqua e aria che causano piccolissime modifiche alla rotazione del pianeta.
La rotazione della Terra non è perfettamente stabile. Il pianeta accelera e rallenta mentre gira, rendendo una giornata leggermente più corta o più lunga di diversi millisecondi. Molte di queste variazioni sono ben comprese. Ad esempio, una di queste è causata dalle forze di marea, create dall’attrazione gravitazionale della Luna e del Sole, che deformano il pianeta. Gli scienziati sanno come prevedere questi effetti sulla rotazione terrestre. Altre variazioni, causate dai flussi dell’atmosfera e delle acque terrestri, sono più difficili da stimare.
Il giroscopio, noto come “G” e situato presso l’Osservatorio geodetico Wettzell in Germania, è progettato per misurare questi minuscoli effetti. È quello che viene chiamato giroscopio laser ad anello. Al suo interno, i raggi laser viaggiano attorno ad un anello di forma quadrata di 4 metri per lato. Un raggio circola in senso orario mentre un altro va in senso antiorario. I raggi allineati con la direzione della rotazione terrestre hanno la lunghezza d’onda allungata, mentre quelli che viaggiano contro di essa si restringono. Se combinati, i due raggi a lunghezze d’onda leggermente diverse creano un segnale che rivela la velocità di rotazione della Terra, consentendo a G di misurare la durata di un giorno con una precisione al millisecondo, hanno spiegato i ricercatori su Nature Photonics.
Altri metodi per misurare la velocità di rotazione della Terra si basano su riferimenti esterni. Ad esempio, i telescopi possono utilizzare le posizioni di quasar distanti – i nuclei luminosi delle galassie attive – per determinare quanto ha ruotato la Terra. Queste tecniche, però, danno risultati medi nell’arco di una giornata. “G” misura una velocità di rotazione ogni poche ore. Inoltre, le sue misurazioni vengono effettuate da un laboratorio sotterraneo. Non è necessaria alcuna visione del mondo esterno, ha spiegato il fisico Ulrich Schreiber dell’Università Tecnica di Monaco, “perché un giroscopio misura la rotazione assoluta“, cioè, misura la rotazione non rispetto a qualche altro riferimento ma alla rotazione stessa.
Gli scienziati hanno già misurato in passato la rotazione e l’inclinazione della Terra con altri giroscopi laser, ma non hanno misurato la durata del giorno con l’elevata precisione raggiunta da G. Il giroscopio è anche abbastanza stabile da funzionare per mesi di seguito, consentendo ai ricercatori di individuare le variazioni che si verificano su lunghi periodi di tempo.
Le capacità di G sono uniche: “Si tratta di una misurazione ritenuta impossibile con altri rilevatori“, ha spiegato Angela Di Virgilio dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Pisa, non coinvolta nel nuovo studio. “Quindi è positivo che abbiano ottenuto alcuni risultati da questo strumento impressionante“.
Tali misurazioni potrebbero aiutare gli scienziati a perfezionare i loro modelli della circolazione dell’aria terrestre e delle correnti oceaniche. In futuro, gli studiosi sperano di essere in grado di misurare effetti ancora più sfuggenti.
