环形激光干涉仪未来或可应用于自然灾害预警系统|亚博app下载官网下载

本文摘要:今年2月,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)成功观测到了数十亿年前两个黑洞分裂过程中产生的时空波纹引力波。

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今年2月,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)成功观测到了数十亿年前两个黑洞分裂过程中产生的时空波纹引力波。最近,美国亨德里克斯学院(Hendricks College)的科学家在《应用于物理学杂志》(《应用疾病杂志》)上发表了一项研究,称他们研制了一种小型环形激光干涉仪,用于观测地震引起的地面旋转、对流风暴产生的次声波等地球物理效应。将来,这项技术可能应用于飓风、龙卷风和火山爆发等自然灾害的早期预警系统。

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本质上,我们已经证实了美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的一项长期研究的许多结果,但是我们已经用环形激光器代替了麦克风。亨德里克斯学院的物理学教授罗伯特邓恩说。环形激光干涉仪可以清晰地显示次声波的频谱,特别是,必须考虑到龙卷风产生的次声波在龙卷风到达地面前30分钟就可以被激光观测到。

研究人员发现,龙卷风产生的次声波可以传播近1000公里,这证实了美国国家海洋与大气管理局(NOAA)之前的研究结果。那么环形激光器是如何工作的呢?首先,激光等离子体管分别沿顺时针和逆时针方向发射激光束。如果激光腔顺时针旋转,光子顺时针运动绕激光腔走的时间不会更长,但光子逆时针运动的时间会更短。

因为光速是一个常数,不同方向运动的激光束的光程长度是不同的,光程长度的不同不会依次产生频差。当顺时针和逆时针方向移动的激光束被填充在一起时,不会有与旋转相比不利的拍音。

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地球还在时不时地自转,地球的自转可以用水平环形激光来测量。对激光腔的扰动不会改变地球的拍频。这意味着转移到激光腔内的次声波可以对其产生扰动,从而改变地球自转产生的拍频。

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该仪器可以在龙卷风到达地面前30分钟观测到龙卷风产生的次声波,结合多普勒雷达在预警系统中有很好的应用前景。此外,由于它可以观察地震波的旋转分量,可能会增加地震造成的破坏。除了被用作龙卷风预警系统,环形激光器还可以观察飓风和火山爆发产生的次声波。火山灰可以破坏喷气发动机,环形激光可以观察到远处火山喷发的再次发生,从而保证了该地区飞机飞行的安全。

邓恩强调,所有的成果可以说只是开始,我们的目标是探索环形激光在防灾减灾中的应用。

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