利用地面激光發(fā)射裝置測(cè)量地球磁場(chǎng)

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朱建東，編譯.劉源駿，校.

一般來(lái)說(shuō)，人們?cè)趯ふ矣蜌馓?、追蹤颶風(fēng)運(yùn)行軌跡或者探測(cè)地球深部結(jié)構(gòu)等工作時(shí)，都需要通過(guò)接收人造衛(wèi)星的數(shù)據(jù)信號(hào)來(lái)測(cè)量地球的磁場(chǎng)，這需要支付高額的費(fèi)用。

美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的物理學(xué)家巴克爾(Budker)教授最近提出一種相對(duì)經(jīng)濟(jì)的測(cè)量方式——利用地面式激光發(fā)射儀來(lái)測(cè)量地球磁場(chǎng)。

其工作原理:在地表以上約90 km的高空有一層呈高電離態(tài)的鈉原子層(厚度約10 km)。科研人員通過(guò)車載激光裝置(圖中右車)，向鈉原子層發(fā)射高能激光束，在高能激光束的激發(fā)下，高空鈉原子層所發(fā)出的共振熒光被地面另一車載接收裝置(圖中左車)捕獲?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車載激光的頻率等于鈉原子的自旋頻率時(shí)，鈉原子層所發(fā)出的共振熒光強(qiáng)度將達(dá)到最大值。同時(shí)由于本地的地球磁場(chǎng)強(qiáng)度與高空鈉原子的自旋頻率存在著某種函數(shù)關(guān)系，因此通過(guò)調(diào)節(jié)車載激光的發(fā)射頻率就可以間接地測(cè)量出本地的地球磁場(chǎng)強(qiáng)度。

科研人員同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)地面式激光發(fā)射儀來(lái)測(cè)量地球磁場(chǎng)可以避免接收人造衛(wèi)星信號(hào)所帶來(lái)的幾個(gè)負(fù)面影響。眾所周知，人造衛(wèi)星在高空中是以極高的速度運(yùn)行的，因此難以捕捉到某一地點(diǎn)地球磁場(chǎng)強(qiáng)度的細(xì)微變化，同時(shí)衛(wèi)星傳回的數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)與實(shí)際觀測(cè)點(diǎn)之間，總會(huì)存在一定的誤差。人造衛(wèi)星上所搭載的電子儀器往往是金屬制品，這對(duì)于地球磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量也會(huì)有一定的影響。

而這種地面式遙測(cè)系統(tǒng)可以讓人們?cè)谌魏螘r(shí)間、任何地點(diǎn)對(duì)地球磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，從而擺脫了對(duì)于人造衛(wèi)星傳輸信號(hào)時(shí)間和空間的依賴性。