Физики из США и Германии разработали реалистичную технологию оценки индукции магнитного поля Земли, основанную на взаимодействии лазерного излучения с атомами натрия, которые находятся в мезосфере на высоте около 90 км.

Схема измерения параметров геомагнитного поля (иллюстрация авторов работы).

Исследования геомагнитного поля дают уникальную информацию о структуре планеты. Измерения с пространственным разрешением в несколько метров позволяют отыскать скрытые ферромагнитные объекты (к примеру, неразорвавшиеся боеприпасы), а километровое разрешение подходит для поиска геологических формаций, отмечающих присутствие нефти и других полезных ископаемых. Для определения параметров поля в более внушительных масштабах — на расстояниях нескольких десятков или сотен километров — используются приборы, устанавливаемые на спутниках Земли; к сожалению, высокая стоимость таких экспериментов тормозит процесс накопления данных.

Авторы предлагают менее затратный способ измерения, пространственное разрешение которого должно составлять около 100 км. Их идея заключается в том, чтобы направить на атомы натрия в мезосфере Земли излучение лазера с круговой поляризацией. Действие излучения приведет к созданию макроскопического магнитного момента (произойдет поляризация атомов по спину), который будет прецессировать вокруг направления внешнего магнитного поля (см. явление ларморовской прецессии). Это, в свою очередь, повлияет на параметры флуоресценции натрия, а результирующее изменение легко зарегистрируют наземные приборы.

По результатам такого измерения рассчитываются характеристики поля в заданной точке; если установить детектор и лазер на мобильной платформе, можно составить полноценную карту геомагнитного поля. В настоящее время авторы конструируют лазер, с помощью которого будет проведена экспериментальная проверка технологии.

Препринт статьи исследователей можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Technology Review.