В.Ф. Фатеев
ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия
generalfat@mail.ru
«Альманах современной метрологии» № 3 (31) 2022, стр. 45–60
УДК 531.719.27
Аннотация. Предлагается и исследуется новый тип квантового нивелира — фазовый оптический квантовый нивелир, основанный на измерении эффекта гравитационной задержки световых волн в гравитационном поле Земли. Для измерений разности гравитационных потенциалов и ортометрических высот используются две лазерные волны, которые распространяются по двум катушкам длинного оптического волокна, разнесённым по геоцентрической высоте. Определены фазовыесдвиги, вызванные влиянием истинного гравитационного поля Земли, влиянием поля сил инерции и гироскопических эффектов вследствие вращения Земли. Предложены схемы измерений, а также методы подавления мешающих эффектов. Рассмотрены направления применения прибора. Достижимая погрешность измерения ортометрической высоты при разности высот размещения катушек 100 м составляет единицы сантиметров. В приборе не используются сверхстабильные стандарты частоты и времени. Дальность действия составляет сотни километров.
Ключевые слова: разность гравитационных потенциалов, разность ортометрических высот, квантовый оптический нивелир, лазерные фазовые измерения, катушки оптического волокна.
Цитируемая литература
1. Фатеев В.Ф., Жариков А.И., Сысоев В.П., Рыбаков Е.А., Смирнов Ф.Р. Об измерении разности гравитационных потенциалов Земли с помощью перевозимых квантовых часов // ДАН. — 2017. — Т. 472. — № 2.
2. Фатеев В.Ф., Смирнов Ф.Р., Донченко С.С. Измерение эффекта гравитационного замедления времени дуплексным наземным квантовым нивелиром // Измерительная техника. — 2022. — № 2. — С. 22–27.
3. Müller J., Dirkx D., Kopeikin S.M. et al. High Performance Clocks and Gravity Field Determination // Space Sci Rev. — 2018. — V. 214. — P. 5.
4. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. — М.: Наука, 1967. — 460 с.
5. Фок В.А. Теория пространства, времени и тяготения. — М.: ГИФМЛ, 1961. — 564 с.
6. Shapiro I.I. Fourth test of General Relativity // Physical Review Letters. — 1964. — V. 13. — P. 789–790.
7. Турышев В.Г. Экспериментальные проверки общей теории относительности: недавние успехи и будущие направления исследований // УФН. — 2009. — Т. 179. — № 1. — С. 3–34.
8. Шапиро И., Резинберг Р., МкНил Р. и др. Релятивистский эксперимент «Викинг» // Альберт Эйнштейн и теория гравитации. – М.: Наука, 1979. — С. 572.
9. Shahiro I.I., Counselman C.C., King R.W. // Physical Review Letters. — 1976. — V. 36. — P. 555.
10. Williams J.G., Turyshev S.G., Boggs D.H. Progress in Lunar Laser Ranging Tests of Relativistic Gravity // Phys. Rev. Lett. — 2004. — V. 93.
11. Bertotti B., Iess L., Tortora P. A test of general relativity using radio links with the Cassini spacecraft // Nature. — 2003. — V. 425. — P. 374–376.
12. Фатеев В.Ф. Релятивистская метрология околоземного пространства-времени: монография. — Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2017. — 439 с.
13. Фатеев В.Ф. Преломляющие свойства гравитационной сферы Земли во вращающихся системах отсчёта // Электромагнитные волны и электронные системы. — 2013. — № 5. — Т. 18. — С. 73–82.
14. Оптические фазовращатели // Специальные Системы. Фотоника. — URL: https://sphotonics.ru/catalog/photonic-time-delays/.
15. Колмогоров О.В., Прохоров Д.В., Донченко С.С. Результаты разработки и исследований систем сравнения и синхронизации шкал времени пространственно удалённых эталонов, использующих волоконно-оптические линии связи // Фотон-экспресс. — 2019. — № 6 (158). — С. 83–84.
Статья поступила в редакцию: 31.05.2022 г.
Статья прошла рецензирование: 01.06.2022 г.
Статья принята в работу: 25.07.2022 г.
Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.