Detecção experimental da rotação da Terra

Ao longo da história, desde o primeiro bem sucedido experimento de Foucault, diversos outros métodos e aparatos foram desenvolvidos para detectar a rotação da Terra.

O método descrito no experimento de Michelson – Gale – Pearson, em 1925, apresenta um interferômetro (baseado no efeito Sagnac) medindo 603 m × 334 m, projetado para detectar a rotação da Terra, o experimento foi bem sucedido e confirmou a velocidade angular devido à rotação da Terra, conforme relatado no artigo original.

Recorte da página 144 do artigo original de Michelson

Em 1963, Macek & Davis demonstraram o primeiro giroscópio de anel de laser, descrito no artigo “Rotation rate sensing with traveling‐wave ring lasers

Recorte da Revista “Applied physics letters” Volume 2, number 3. de 1 de fevereiro de 1963

No início dos anos 1990, o professor Geoff Stedman da Canterbury University em Christchurch, Nova Zelândia, decidiu investigar o potencial do anel de laser na medição de pequenas variações da rotação da Terra causada por várias fontes geofísicas, como como terremotos, efeitos de marés e movimento polar diurno.

Canterbury Ring” (C-I)
https://www.osapublishing.org/ao/abstract.cfm?uri=ao-38-12-2516

A tecnologia do anel de laser aumentou muito a precisão e os instrumentos podem ser muito menores. Hoje, os giroscópios a laser são usados em sistemas de navegação inercial em muitos aviões e navios.

Vídeo demonstrando o alinhamento do ADIRU para determinação da latitude em virtude da detecção da rotação da Terra.

A seguir uma breve exposição dos resultados experimentais mais significativos sobre a detecção da rotação da Terra efetuado com tecnologias diversas.

Giroscópio Mecânico e Eletromecânico

Observando um giroscópio completamente livre (3 graus de liberdade) por tempo suficiente, ocorrerá o movimento em torno de seu eixo horizontal se estiver exatamente no Equador. Se estiver exatamente sobre o polo, com o eixo de rotação na horizontal, deverá se mover em torno do eixo vertical. Numa latitude intermediária, gira em torno dos dois eixos.

Tal experimento requer instrumentos de alta sensibilidade e técnica experimental cuidadosa.

Giroscópio mecânico detecta a rotação da Terra
Detecção da rotação da Terra e determinação do norte verdadeiro usando um rotor suspenso. O aparato está contido na jarra de vidro para evitar correntes de ar.
Este vídeo mostra um giroscópio de construção caseira e explica a teoria por trás de sua operação
Este dispositivo detecta a rotação da Terra em seu eixo polar. Ele também pode ser configurado para localizar o norte geográfico e medir a latitude. Baseado na mesma física das técnicas de navegação para submarinos nucleares, perfuração subterrânea.
Giroteodolito é empregado em minas subterrâneas e túneis para encontrar a orientação norte-sul de um meridiano onde o sinal de GPS não é captado. https://www.topcon.co.jp/en/positioning/sokkia/products/product/ts/GYROXII_E.html

Medindo a taxa de rotação da Terra usando um giroscópio MEMS de baixo custo

Medição de rotação da Terra com giroscópio micro mecânico

Usando um giroscópio MEMS para medir a rotação da Terra para aplicações de giroscópio

Localização do norte com precisão de 0,004 radianos usando um giroscópio de silício MEMS de quádrupla massa com fator Q de 1 milhão

Métodos de detecção da taxa de rotação da Terra com um giroscópio MEMS

Uma investigação sobre a determinação do norte verdadeiro usando um giroscópio MEMS


Giroscópios óticos a laser

O efeito Sagnac explicado

Um estudo dos giroscópios de anel de laser

O experimento de Macek e Davis revisitado: Um grande interferômetro de anel de laser operando na transição 2S2 → 2P4 de neoN

Primeira medida direta da rotação da Terra Universidade de Munich

Detecção da taxa de rotação da Terra usando um giroscópio de fibra óptica semicondutor extremamente grande que se estende por mais de 10.000 m2

GINGERino: o experimento do Gran Sasso que estuda a rotação da Terra e os efeitos nos terremotos

Medição direta do movimento polar diurno por giroscópios óticos

Detectando a rotação da Terra com um anel de laser de hélio-neon operando a 1,15 μm

Coordenadas da estação, linhas de base e rotação da Terra do laser LAGEOS, de 1976 a 1984

Giroscópio passivo de laser em grande escala para detecção de rotação da Terra

Rotação da Terra medida por um giroscópio de anel a laser em escala de chip

Medições em tempo real da rotação e inclinação da Terra


Outros métodos de medição da rotação da Terra

Detecção da rotação da Terra usando a coerência de fase super fluída

Detecção da rotação da Terra com um ressonador de duplo orifício super fluido

Detecção da rotação da Terra com um giroscópio levitando diamagneticamente

Linhas de base transcontinentais e a rotação da Terra medida por radiointerferometria

Aparato para medir a velocidade de rotação da Terra

Provando que a Terra gira, medindo a deflexão de Objetos caídos em uma mina profunda

Átomos em queda medem a rotação da Terra

Rotação da Terra impede a rotação exata do corpo sólido de fluidos em laboratório

Efeito da rotação da Terra na interferometria neutrônica

Geodésia por interferometria de rádio: determinações do vetor de linha de base, rotação da Terra e parâmetros de maré sólida com o Sistema de Interferometria de Rádio de Linha de Base Muito Longa Mark I

Detecção da rotação da Terra com um girômetro de superfluido

Determinação dos parâmetros de rotação da Terra pelo Bureau International de l’Heure, 1962–1979


Fontes:

Ring lasers – a brief history

Large Laser Gyroscopes for Monitoring Earth Rotation

Giroscópios e o movimento da Terra – CREF

Medição da rotação da Terra: 720 AC a DC 2015

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADXRS646.pdf

https://sites.google.com/view/terra-plana-videos/giroscopio-resumo

https://en.wikipedia.org/wiki/Heraclides_Ponticus

Experimental Proofs of the Earth’s Rotation

Overview of MEMS Gyroscopes: History, Principles of Operations, Types of Measurements

Honeywell video

International Earth Rotation and Reference Systems Service

Mapa interativo IERS

Earth Orientation Center