近日，科学家使用激光陀螺仪测量到地球自转速度的变化小于百万分之一。这项技术可以帮助科学家了解水和空气的复杂流动，这些流动会对地球的自转造成最微小的调整。
地球的自转并不完全稳定。行星在旋转时会加速或减慢，使一天稍微缩短或延长几毫秒。其中许多变化是众所周知的。例如，其中一种变化是由潮汐力引起的，潮汐力是由月球和太阳的引力产生的，使地球变形。科学家知道如何预测这些对地球自转的影响。但由地球大气层和水域的波动流量引起的其他变化则更难以估计。
陀螺仪被称为“G”，位于德国韦茨尔大地测量观测站，旨在测量这些微小的影响。这就是所谓的环形激光陀螺仪。在其中，激光束绕着每边 4 米的方形环传播。一束顺时针旋转，而另一束逆时针旋转。与地球自转方向一致的光束的波长会被拉长，而逆着地球自转方向传播的光束则会收缩。当组合时，波长略有不同的两束光束会产生“节拍”信号，就像两个稍微跑调的音符一样。研究人员在 9 月 18 日的《自然·光子学》杂志上报告称，这种节拍揭示了地球自转的速度，使 G 能够测量一天的长度，精确度超过一毫秒。
其他测量地球自转速度的方法依赖于外部参考。例如，望远镜可以利用遥远类星体（活跃星系的明亮核心）的位置来确定地球自转的程度。但这些技术给出的是一天内的平均结果。G 每隔几个小时测量一次旋转速率。它的测量是在地下实验室进行的。慕尼黑工业大学的物理学家乌尔里希·施赖伯 (Ulrich Schreiber) 表示，不需要了解外部世界，“因为陀螺仪测量的是绝对旋转。” 也就是说，它测量的旋转不是相对于其他参考，而是旋转本身。
科学家此前曾使用其他激光陀螺仪测量过地球的自转和倾斜 （SN：7/17/20）。但他们还没有测量出一天的长度达到 G 所达到的高精度。陀螺仪也足够稳定，可以连续运行数月，使研究人员能够梳理出长时间尺度上发生的变化。
G 的功能是独一无二的：“这种测量被认为是其他探测器无法实现的，”意大利比萨国家核物理研究所的物理学家 Angela Di Virgilio 说道，她没有参与这项新研究。“因此，他们从这个令人印象深刻的仪器中获得了一些结果，这是件好事。”
这些测量可以帮助科学家完善他们的地球空气环流和洋流模型。未来，科学家希望能够通过改进的环形激光陀螺仪测量更加难以捉摸的效应。根据阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论，旋转的行星会拖曳时空。环形激光陀螺仪有一天可能会感知时空的曲折。
