今年2月，美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）成功探測到數十億年前兩個黑洞合并過程中產生的時空漣漪——引力波。最近，美國漢德里克斯學院的科學家在《應用物理學雜志》（Journal of Applied Physics）上發表研究稱，其開發了一個小型環形激光干涉儀，以探測地震引發的地旋和對流風暴產生的次聲波等地球物理效應，未來該技術或可應用于颶風、龍卷風和火山爆發等自然災害預警系統。
“從本質上來講，我們證實了美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）一項長期研究得出的許多結果，但我們用環形激光器替代了傳聲器。”漢德里克斯學院物理學教授羅伯特·鄧恩說道。
該環形激光干涉儀可以清晰地顯示出次聲波的頻譜，尤其需要指出的是，在龍卷風到達地面前30分鐘時激光器就可以探測到龍卷風產生的次聲波。研究者發現，龍卷風產生的次聲波可以傳播1000公里遠，這證實了NOAA之前的研究結果。
那么該環形激光器是如何運作的呢？首先，激光器等離子體管分別以順時針和逆時針方向發射一激光束。如果激光腔以順時針方向旋轉，那么同樣以順時針方向運動的光子繞激光腔一周所用時間會更長，而以逆時針方向運動的光子所用時間更短。由于光速是一個常數，因此以不同方向運動的激光束所經路徑長度就不同，而路徑長度的不同反過來會產生頻差。
當以順時針和逆時針方向運動的激光束復合在一起時，就會產生與旋轉相對應的“拍音”。地球一直在不停旋轉，利用水平環形激光器可以測量出地球旋轉。對激光腔造成擾動的現象會改變地球的拍音頻率。這就意味著，進入激光腔的次聲波可對其造成擾動，從而改變地球旋轉產生的拍音頻率。
該儀器可以在龍卷風到達地面前30分鐘探測出其產生的次聲波，結合多普勒雷達，在預警系統中具有很好的應用前景。此外，由于其可以探測到地震波的旋轉分量，因此也許可以減少地震帶來的損害。
除了可用于龍卷風預警系統，環形激光器還能探測到颶風和火山爆發產生的次聲波。火山灰可毀壞噴氣發動機，環形激光器可探測到遙遠地點發生的火山爆發，從而確保該地區飛機的飛行安全。
鄧恩強調，“現在所有的結果可以說還只是個開始，我們的目標是不斷探索環形激光器在防災減災上的應用。”
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