Высокоточное определение пространственной ориентации и измерение вращения применяется в широком спектре устройств: от современных смартфонов до навигационных приборов, удерживающих на курсе подводные лодки, самолеты и космические аппараты. Ученые из Германии и Новой Зеландии опубликовали статью-обсуждение гироскопов, на шесть порядков превосходящих по чувствительности те, которые доступны сегодня в свободной продаже. 

Правда, в навигационных целях такие приборы использовать не удастся – они слишком велики. Повышение чувствительности достигается, в частности, за счет увеличения размера: самый крупный из гироскопов занимает площадь 834 квадратных метра. При выполнении измерений с помощью такого инструмента необходимо учитывать ряд поправок – например, на гравитационное влияние Луны. Однако игра стоит свеч: приборы позволяют провести ряд уникальных экспериментов в области геодезии, геофизики, сейсмологии и фундаментальной физики.

В устройствах, называемых «большими кольцевыми лазерными гироскопами», лазерные лучи распространяются в противоположных направлениях вдоль замкнутого контура – кольца. Пучки создают стабильную интерференционную картину, которая изменяется в зависимости от скорости вращения системы (эффект Саньяка). Гироскоп измеряет и наклон, что позволяет зафиксировать «крены» земной коры, которые современные сейсмометры не способны отличить от горизонтальных перемещений.

Такой гироскоп, связанный с земной корой, может «увидеть» малейшие колебания скорости вращения Земли, связанные с перераспределением момента импульса между литосферой, атмосферой и гидросферой, позволяя косвенно отслеживать влияние воздушных и водных течений на вращение нашей планеты. Также с помощью большого кольцевого лазерного гироскопа можно будет уточнить и дополнить измерения, проводимые в настоящий момент с помощью интерферометров со сверхдлинной базой с целью определить положение мгновенной оси вращения Земли и продолжительность суток.