Son derece hassas bir fiber optik jiroskop, aktif bir volkanın etrafındaki dönme hareketini algılayabiliyor.

Araştırmacılar, İtalya'nın Napoli kentindeki Campi Flegnere volkanik bölgesinde depremlerin neden olduğu yer dönüşünü gerçek zamanlı ve yüksek çözünürlüklü olarak izlemek için bir prototip fiber optik jiroskop geliştirdi. Bu yoğun nüfuslu bölgedeki sismik aktivitenin daha iyi anlaşılması, risk değerlendirmesini iyileştirebilir ve potansiyel olarak erken uyarı sistemlerini geliştirebilir. İtalyan Ulusal Yer Bilimleri Araştırma Enstitüsü'nde (CNR-INO) araştırma grubunun başkanı Salvio Avino, "Bir deprem meydana geldiğinde, Dünya yüzeyi doğrusal ve dönme hareketleri yaşar. Dönme genellikle küçük ve çoğu zaman tespit edilemez olsa da, bunu yakalayabilme yeteneği bize Dünya'nın iç dinamikleri ve deprem kaynakları hakkında daha kapsamlı bir anlayış sağlayacaktır." dedi.

Applied Optics dergisinde yayınlanan bir makalede, araştırmacılar BSD-98 adı verilen 2 kilometre uzunluğunda fiber optik jiroskopa dayalı bir dönme sensörünün ön gözlemlerini rapor ediyor. Sensör, beş aydan fazla süren sürekli veri kaydında iyi performans göstererek, küçük ve orta şiddetteki yerel depremlerden kaynaklanan gürültüyü ve yer dönmesini tespit etti.

Yaklaşık 3 milyon nüfusa sahip Napoli metropol bölgesinde üç aktif volkan bulunmaktadır. Bölgenin tamamı, sismik ve volkanik aktiviteyi incelemek için kullanılan çeşitli fiziksel ve kimyasal parametreleri gerçek zamanlı olarak izleyen çok parametreli bir sensör ağıyla kaplıdır.

Ulusal Jeofizik ve Volkanoloji Enstitüsü'ndeki (INGV) araştırma ekibinin bir üyesi olan Danilo Garzou (Danilo Galuzzo), "Dünya yüzeyinin dönüşünün ölçülmesi, bu karmaşık sensör bulmacasına bir parça daha ekleyecektir" dedi.

"Bu ek bilgiler, volkanik dinamiklerdeki herhangi bir değişikliği tespit etmek için kritik öneme sahip olan volkanik sismik sinyallerin kapsamlı bir şekilde anlaşılmasına da yardımcı olacaktır."

Fiber optik jiroskop, İtalya'nın Napoli kentindeki Campifogliere volkanik bölgesinde meydana gelen bu deprem sürüsü de dahil olmak üzere küçük ve orta büyüklükteki depremleri kaydetti. Görüntü kaynağı: Saverio Avino, CNR-INO

Dönme hareketini ölçün

Jiroskop, yön veya açısal hızdaki (bir nesnenin dönme hızı) değişiklikleri tespit etmek ve ölçmek için kullanılan bir cihazdır. Örneğin, akıllı telefonlarda basit bir jiroskop, cihazın yönünü ve dönüşünü tespit edip ölçebilir. Depremler veya volkanik aktivite sonucu oluşan sismik dalgaların dönüşünü ölçmek için araştırmacılar, Sagnac etkisine dayalı daha karmaşık bir jiroskop geliştirmişlerdir.

Fiber optik jiroskop, Sagnac etkisi prensibiyle çalışan hassas bir açısal hız sensörüdür: bir halka interferometresinde, bir kaynaktan gelen ışık dalgaları bir ışın ayırıcı tarafından iki ışına ayrılır. İki ışın zıt yönlerde—saat yönünde ve saat yönünün tersinde—hareket eder ve ışın ayırıcıya geri döner. İnterferometre, eylemsiz bir referans çerçevesine göre belirli bir açısal hızda döndüğünde, saat yönündeki ve saat yönünün tersindeki ışınlar arasında bir faz farkı oluşur:

Optik fiber atalet navigasyon sistemi, yüksek hassasiyet, yüksek güvenilirlik, uzun ömür, geniş ölçüm aralığı ve darbe ve titreşime karşı güçlü direnç özelliklerine sahip BSD serisi kapalı devre optik fiber jiroskopu ölçüm birimi olarak kullanır. Uydu sinyalinin olmadığı ortamlarda (uydu olmadan) taşıyıcıya doğru konumlandırma ve navigasyon işlevi sağlayabilir.

Avino, "Laboratuvarımız aktif volkanik bölgenin kalbinde yer alıyor, bu nedenle doğal bir deprem kaynağı," dedi. "Neredeyse her gün küçük ve orta şiddette depremler yaşadığımız için, Campi Flegrei bölgesindeki sismik ve volkanik olayları incelemek üzere sürekli olarak analiz edilebilecek büyük miktarda yer dönme verisi ölçebiliyor ve elde edebiliyoruz."