Эффект Саньяка в оптоволоконной синхронизации высокоточных стандартов частоты

Геодезия
УДК: 
528:535.224:621.3.029
DOI: 
10.22389/0016-7126-2022-990-12-12-21
1 Мазурова Е.М.
2 Петров А.Н.
Год: 
2022
№: 
12
990
Страницы: 
12-21

Центр геодезии, картографии и ИПД

1, 

Государственный астрономический институт имени П.К. Штернберга МГУ имени М.В. Ломоносова

2, 
Аннотация:
Это вторая из двух статей, посвященных эффекту Саньяка, одному из основных релятивистских эффектов, смысл которого состоит в том, что происходит запаздывание (опережение) сигналов, распространяющихся в противоположных направлениях по периметру вращающегося диска. В предыдущей статье представлены теоретические обоснования эффекта Саньяка, служащие основой для настоящей статьи, в которой они использованы для описания эффекта в реальных условиях – на поверхности вращающейся Земли. Для распространения сигнала применяется оптоволоконный кабель. Представлено релятивистское уравнение для сигнала, распространяющегося в оптоволокне, которое и используется на поверхности Земли для синхронизации высокоточных стандартов частоты. Это уравнение проанализировано, оценен вклад различных релятивистских эффектов, в качестве основного выделен эффект Саньяка. Совместное рассмотрение теоретических основ и прикладных задач поможет взглянуть на проблему синхронизации высокоточных стандартов частоты комплексно.
Исследование выполнено в рамках ФП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС» государственной программы Российской Федерации «Космическая деятельность России» на 2021–2030 гг., ЕГИСУ № 1210806000081-5

Список литературы: 
1.   Мазурова Е.М., Петров А.Н. Теоретические обоснования эффекта Саньяка // Геодезия и картография. – 2022. – № 10. – С. 2-8. DOI: 10.22389/0016-7126-2022-988-10-2-8.
2.   Малыкин Г.Б. Эффект Саньяка. Корректные и некорректные объяснения // Успехи физических наук. – 2000. – Т. 170. – № 12. – С. 1325–1349. DOI: 10.3367/UFNr.0170.200012c.1325.
3.   Ashby N. (2003) Relativity in the Global Positioning System // Living Reviews in Relativity. 6, pp. 1–42. URL: http://www.livingreviews.org/lrr-2003-1 (дата обращения: 21.09.2022).
4.   Brumberg V. A., Kopejkin S. M. (1989) Relativistic reference systems and motion of test bodies in the vicinity of the Earth // Il Nuovo Cimento B. 103, pp. 63–98. DOI: 10.1007/BF02888894.
5.   Ciufolini I., Pavlis E. C. (2004) A confirmation of the general relativistic prediction of the Lense-Thirring effect // Nature. 431, pp. 958–960. DOI: 10.1038/nature03007.
6.   Damour T., Soffel M., Xu C.-M. (1991) General-relativistic celestial mechanics. I. Method and definition of reference systems // Physical Review D. 43, pp. 3273–3307. DOI: 10.1103/PhysRevD.43.3273.
7.   Damour T., Soffel M., Xu C.-M. (1992) General-relativistic celestial mechanics II. Translational equations of motion // Physical Review D. 45, pp. 1017–1044. DOI: 10.1103/PhysRevD.45.1017.
8.   Damour T., Soffel M., Xu C.-M. (1993) General-relativistic celestial mechanics III. Rotational equations of motion // Physical Review D. 47, pp. 3124–3135. DOI: 10.1103/PhysRevD.47.3124.
9.   Diaz J., Rodríguez-Gómez R., Ros E. (2015) White Rabbit: When every nanosecond counts // Xcell journal. 91, pp. 18–25.
10.   Everitt C. W. F., Debra D. B., Parkinson B. W., et. al. (2011) Gravity Probe B: Final Results of a Space Experiment to Test General Relativity // Physical Review Letters. 106, 221101, DOI: 10.1103/PhysRevLett.106.221101.
11.   Gersl J., Delva P., Wolf P. (2015) Relativistic corrections for time and frequency transfer in optical fibres // Metrologia. 52, pp. 1–42. DOI: 10.1088/0026-1394/52/4/552.
12.   Kopejkin S. M. (1988) Celestial coordinate reference systems in curved space-time // Celestial Mechanics. 44, pp. 87–115. DOI: 10.1007/BF01230709.
13.   Post E.J. (1967) Sagnac Effect // Reviews of Modern Physics. 39, pp. 475–481. DOI: 10.1103/RevModPhys.39.475.
14.   Rost M., Piester D., Yang W., Feldmann T., Wübbena T., Bauch A. (2012) Time transfer through optical fibres over a distance of 73 km with an uncertainty below 100 ps // Metrologia. 49 (6), pp. 772–778. DOI: 10.1088/0026-1394/49/6/772.
15.   Sagnac G. (1913) L’éther lumineux démontré par l’effet du vent relatif d’éther dans un interféromètre en rotation uniforme // Comptes rendus de l'Académie des Sciences. 157, pp. 708–710. URL: http://www.ether-wind.narod.ru/Sagnac_1913_10/Sagnac_1913_10_fr.pdf (дата обращения: 21.09.2022).
16.   Schiff L. I. (1960) On Experimental Tests of the General Theory of Relativity // American Journal of Physics. 28, pp. 340–343. DOI: 10.1119/1.1935800.
17.   Shapiro I. I. (1964) Fourth Test of General Relativity // Physical Review Letters. 13, pp. 789–791. DOI: 10.1103/PhysRevLett.13.789.
18.   Soffel M., Klioner S. A., Petit G., et. al. (2003) The IAU 2000 Resolutions for Astrometry, Celestial Mechanics, and Metrology in the Relativistic Framework: Explanatory Supplement // The Astronomical Journal. 126 (6), pp. 2687–2706. DOI: 10.1086/378162.
Образец цитирования:
Мазурова Е.М., 
Петров А.Н., 
Эффект Саньяка в оптоволоконной синхронизации высокоточных стандартов частоты // Геодезия и картография. – 2022. – № 12. – С. 12-21. DOI: 10.22389/0016-7126-2022-990-12-12-21
СТАТЬЯ
Поступила в редакцию: 22.10.2022
Принята к публикации: 01.11.2022
Опубликована: 20.01.2023

Содержание номера

2022 декабрь DOI:
10.22389/0016-7126-2022-990-12