Ett internationellt team av NASA och universitetsforskare har hittat de första direkta bevisen för att jorden drar utrymme och tid runt sig själv när den roterar.
Forskarna tror att de har uppmätt effekten, först förutspådd 1918 med hjälp av Einsteins teori om allmän relativitet, genom att exakt observera förändringar i banorna hos två jordomloppsbaserade laserräckande satelliter. Forskarna observerade banorna i Laser Geodynamics Satellite I (LAGEOS I), ett NASA-rymdskepp och LAGEOS II, ett gemensamt rymdskepp NASA / Italian Space Agency (ASI).
Forskningen, rapporterad i tidskriften Nature, är den första exakta mätningen av en bisarr effekt som förutsäger en roterande massa kommer att dra utrymme runt den. Lense-Thirring Effect är också känd som ramdragning.
Laget leddes av Dr. Ignazio Ciufolini från University of Lecce, Italien, och Dr. Erricos C. Pavlis, från Joint Center for Earth System Technology, ett forskningssamarbete mellan NASA: s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. Och University of Maryland Baltimore County.
"Allmän relativitet förutsäger massiva roterande föremål som borde dra rymdtid runt sig själva när de roterar," sade Pavlis. ”Ramdräkning är som vad som händer om en bowlingboll snurrar i en tjock vätska som melasse. När bollen snurrar drar den melasset runt sig själv. Allt som sitter fast i melassen kommer också att röra sig runt bollen. På samma sätt, när jorden roterar, drar den utrymme i sin närhet runt sig själv. Detta kommer att förskjuta satelliternas banor nära Jorden. ” Studien är en uppföljning till tidigare arbete 1998 där författarnas team rapporterade den första direkta upptäckten av effekten.
Den tidigare mätningen var mycket mindre exakt än det nuvarande arbetet på grund av felaktigheter i den tillgängliga gravitationsmodellen. Data från NASA: s GRACE-uppdrag möjliggjorde en enorm förbättring av noggrannheten för nya modeller, vilket gjorde detta nya resultat möjligt.
"Vi hittade planet för banorna i LAGEOS I och II skiftades ungefär sex meter per år i riktning mot jordens rotation," sade Pavlis. ”Vår mätning överensstämmer 99 procent med vad som förutses av allmän relativitet, vilket ligger inom vår felmarginal på plus eller minus fem procent. Även om gravitationsmodelfelen är avstängda av två eller tre gånger de officiellt citerade värdena, är vår mätning fortfarande korrekt till 10 procent eller bättre. ” Framtida mätningar av Gravity Probe B, ett NASA-rymdskepp som lanserades 2004, borde minska denna felmarginal till mindre än en procent. Detta lovar att berätta forskare mycket mer om den fysik som är inblandad.
Ciufolinis team, som använder LAGEOS-satelliterna, observerade tidigare Lense-Thirring-effekten. Det har nyligen observerats kring avlägsna himmelobjekt med intensiva gravitationsfält, såsom svarta hål och neutronstjärnor. Den nya forskningen runt jorden är den första direkta, exakta mätningen av detta fenomen på fem till 10 procent nivå. Teamet analyserade en 11-årsperiod med laserdata från LAGEOS-satelliterna 1993 till 2003 med hjälp av en metod som Ciufolini utarbetat för ett decennium sedan.
Mätningarna krävde användning av en extremt exakt modell av jordens gravitationsfält, kallad EIGEN-GRACE02S, som först blev nyligen baserad på en analys av GRACE-data. Modellen utvecklades vid GeoForschungs Zentrum Potsdam, Tyskland, av en grupp som är co-principutredare för GRACE-uppdraget tillsammans med Center for Space Research vid University of Texas i Austin.
LAGEOS II, som lanserades 1992, och dess föregångare, LAGEOS I, som lanserades 1976, är passiva satelliter som uteslutande är dedikerade till laserintervall. Processen innebär att skicka laserpulser till satelliten från olika stationer på jorden och sedan spela in tur-returresan. Med tanke på det kända värdet för ljusets hastighet möjliggör denna mätning forskare att exakt bestämma avståndet mellan laserområden på jorden och satelliten.
NASA och Stanford University, Palo Alto, Kalifornien utvecklade Gravity Probe B. Det kommer exakt att kontrollera små förändringar i rotationsriktningen för fyra gyroskop som finns i en jordsatellit som kretsar 400 mil direkt över polerna. Experimentet kommer att testa två teorier som rör Einsteins teori om allmän relativitet, inklusive Lense-Thirring Effect. Dessa effekter, även om de är små för jorden, har långtgående konsekvenser för materiens natur och universums struktur.
Originalkälla: NASA News Release
