Atomové hodiny pro nitro Země

Tyto atomové hodiny se jmenují ACES, Atomic Clock Ensemble in Space. Evropští vědci vedení týmem z Curyšské univerzity je chtějí vyslat v roce 2014 na palubu evropského laboratorního modulu Columbus, který je připojen k Mezinárodní kosmické stanici. Princip výzkumné metody spočívá v tom, že nepravidelnosti ve vnitřním složení Země, nad kterými družice přelétá, vedou k velmi malým odchylkám od její ideální dráhy. Touto nepravidelností uvnitř planety může být třeba velké ložisko surovin, zlom nebo jakákoliv jiná velká anomální struktura.

Dráha družice totiž není dána ideální křivkou, která plyne z jednoduché rovnice popisující kulovité a uvnitř stejnorodé těleso, ale družice se v prostoru pohybuje po povrchu tzv. geoidu. To je složitá a nepravidelná prostorová plocha, na níž má gravitační potenciál zemského pole všude stejnou hodnotu. Tuto plochu tak můžeme najít v prakticky jakékoliv výšce nad Zemí, ovšem s rozdílným gravitačním potenciálem. V těsné blízkosti zemského povrchu se geoid jeví jako ekvivalent úrovně mořské hladiny. Na rozdíl od hladiny moře ale na něj nepůsobí proměnlivé vlivy - vítr, tepelné rozdíly nebo rotace Země. Geoid proto odráží bezprostředně a pouze rozložení hmoty v celém nitru Země a jeho celkové gravitační působení na okolí Země.

V současné době nelze tvar geoidu, ploch stejného gravitačního potenciálu, měřit přímo a vypočítaný tvar geoidu bývá zatížen nepřesností až 100 m. Vědci si od umístění velmi přesných atomových hodin na palubě orbitální stanice slibují zvýšení přesnosti měření geoidu až k hranici několika centimetrů. Takové přesnosti dosáhnou, pokud se jim tuto metodu podaří zkombinovat s pozemskými geofyzikálními měřeními. Při tak přesných měřeních už budou hrát roli i efekty obecné teorie relativity, jako je zpomalení času v silnějším gravitačním poli.

Jaké struktury mohou atomové hodiny v nitru Země odhalit? Třeba dvoukilometrový kulovitý útvar v dvoukilometrové hloubce, jehož hustota se bude lišit od hustoty hornin nad ním o zhruba 20%, tedy velké naleziště nerostných surovin. Větší útvary pak je možné odhalit i v adekvátně větších hloubkách, například útvar o průměru 4 km družice uvidí i v hloubce 30 km.

Zdroj: PhysOrg