地球⾃转的微⼩变化
地球的⾃转通常被视为⼀种恒定的运动。然⽽，地球并⾮完美的球体，整个地球的质量也不是均匀分布的。所以，如果以⾜够⾼的精确度去测量，就会发现地球的⾃转实际上有⼀些微⼩的波动，⼀天的⻓度也存在微⼩的差异。对于许多能够造成这些差异的因素，科学家都已经有了很好的理解。例如，由⽇⽉的潮汐⼒所引起的波动就很容易被观测，并且可以⽤理论模型很好地解释。
但是，当以⽐这些潮汐信号更⾼的分辨率监测地球⾃转时，会发现⼀些其他的不可预测的扰动。
这类扰动是由地球上的流体在全球范围内的质量输运现象引起的。地球上的流体会与固体部分交换动量，改变地球的⾃转。由于这样的现象独⽴发⽣在全球各个不同位置，因此很难对它们对地球⾃转的综合影响进⾏预测，需要不断对其测量。在⼀项新发表于《⾃然·光⼦学》的研究中，⼀组科学家利⽤⼀个激光陀螺仪，在14天的时间内，以⼗亿分之五的精度对地球⾃转速率的微⼩变化进⾏了测量。
环形激光陀螺仪
地球⾃转速率的变化，或者说⼀天的⻓度变化，与地球在太空中的⽅向变化相对应。使⽤包括甚⻓基线⼲涉测量（VLBI）、卫星激光测距和全球导航卫星系统（GNSS）在内的空间⼤地测量学技术，能以低于10??度的分辨率进⾏精确的地球⽅位测量。这类⽅法需要利⽤分布在全球的数百个GNSS接收器⽹络来实现，然后还需要使⽤额外的VLBI测量，来将GNSS的观测数据与太空中的类星体的位置相结合。
也就是说，这种测量地球⾃转速率的⽅法依赖于对外界的参考系的观测。
为了研发出⼀个独⽴的、⽆需依赖参考系的测量系统，科学家已经投⼊了⼤量的精⼒，在⼀些已被提出的⽅案中，就涉及陀螺仪的使⽤。不过，到⽬前为⽌，⽤于⼤地测量的陀螺仪在精确测量地球⾃转⽅⾯，仍缺乏⾜够的稳定性和灵敏度。测量地球⾃转的微⼩变化的环形激光陀螺仪。
现在，在最新的研究中，⼀个国际科学家团队利⽤地下实验室的⼀个⾼精度环形激光陀螺仪，在⽆需参照外部天体的情况下，对地球⾃转速率的变化进⾏了绝对测量。这个环形激光陀螺仪位于德国南部的WettZell⼤地观测站。在其内部，两束激光围绕⼀个边⻓为4⽶的正⽅形环传播，⼀束顺时针旋转，⼀束逆时针旋转。与地球⾃转⽅向⼀致的光束，其波⻓会被拉⻓；与地球⾃转⽅向相反的光束，其波⻓则会被压缩。
当将这两束波⻓略有不同的光束结合在⼀起时，就会产⽣与⾃转速率成正⽐的“拍⾳”信号。
与每天只能产⽣⼀次测量结果的GNSS接收器⽹络和VLBI测量相⽐，这种⼤型的环形陀螺仪可以每三个⼩时就提供⼀次⾃旋速率的测量数据。它可以灵敏地感知与极移和旋转运动相关的地球物理信号，以⼗亿分之五的分辨率测量⼀天的⻓度。换句话说，利⽤这个装置，研究⼈员以数量级为⼏毫秒的变化，测量了⼀天的⻓度变化。
探索更微妙的效应
总的来说，这种新的环形陀螺仪在探测海洋⻆动量和⼤⽓⻆动量对地球⾃转的影响⽅⾯，取得了重⼤进展。它利⽤⼀个独⽴的激光⼲涉仪，精确地实现了所有测量。利⽤这种新的⽅法，研究⼈员测量的不再是地球相对于其他参照物的旋转，⽽是地球⾃转本身。这样的测量可以帮助科学家完善地球的空⽓循环和洋流模型。在未来，科学家们希望能够通过改进环形激光陀螺仪，来测量更加微妙的、难以捉摸的效应。
⽐如根据爱因斯坦的⼴义相对论，⼀颗⾃转的⾏星会拖拽着时空。或许有⼀天，这种环形的激光陀螺仪，可以帮助我们感知时空的扭曲。