Введение

Эксперимент Микельсона Гейла Пирсона (1925) является модифицированной версией эксперимента Микельсона Морли и интерферометра Сагнака. Он измерял эффект Сагнака из-за вращения Земли, и таким образом проверяет теории специальной теории относительности и светового эфира вдоль вращающейся структуры Земли.

Эксперимент

Цель, как это было впервые предложено Альбертом А. Микельсоном в 1904 году, а затем выполнено в 1925 году Микельсоном и Генри Г. Гейлом, заключалась в том, чтобы выяснить, влияет ли вращение Земли на распространение света в окрестностях Земли. Эксперимент Майкельсона Гейла был очень большим кольцевым интерферометром (периметр 1,9 километра), достаточно большим, чтобы обнаружить угловую скорость Земли. Как и в оригинальном эксперименте Майкельсона Морли, версия Майкельсона Гейла Пирсона сравнивала свет от одного источника (углеродная дуга) после путешествия в двух направлениях. Основным изменением было замена двух "рук" оригинальной версии MM двумя прямоугольниками, один намного больше другого. Свет направлялся в прямоугольники, отражался от зеркал в углах и возвращался в исходную точку. Свет, исходящий из двух прямоугольников, сравнивался на экране так же, как свет, возвращающийся из двух рук, будет в стандартном эксперименте MM. Ожидаемое смещение границ в соответствии с стационарным эфиром и специальной теорией относительности было дано Микельсоном как: где смещение в границах, площадь в квадратных километрах, широта экспериментального участка в Клиринге, штат Иллинойс (41 ° 46 '), скорость света, угловая скорость Земли, эффективная длина волны. Другими словами, этот эксперимент был направлен на обнаружение эффекта Сагнака, вызванного вращением Земли.

Результат

Результатом эксперимента стало то, что угловая скорость Земли, измеренная астрономией, была подтверждена в пределах точности измерения. Кольцевой интерферометр эксперимента Майкельсона Гейла не был калиброван по сравнению с внешним эталоном (что было невозможно, потому что установка была зафиксирована на Земле). Из его конструкции можно было вывести, где должна быть центральная интерференционная полоса, если бы не было нулевого сдвига. Измеренный сдвиг составлял 230 частей на 1000, с точностью 5 частей на 1000. Прогнозируемый сдвиг составлял 237 частей на 1000. По словам Майкельсона/Гейла, эксперимент совместим как с идеей стационарного эфира, так и с специальной теорией относительности. Как уже отмечал Микельсон в 1904 году, эксперимент согласуется с теорией относительности по той же причине, что и все другие эксперименты типа Сагнака (см. эффект Сагнака). То есть, вращение является абсолютным в специальной теории относительности, потому что нет инерциальной системы отсчета, в которой все устройство находится в состоянии покоя во время полного процесса вращения, таким образом, световые пути двух лучей различны во всех этих системах, следовательно, должен произойти положительный результат. Также можно определить вращающиеся рамки в специальной теории относительности (координаты Борна), но в этих рамках скорость света не является постоянной в расширенных областях, поэтому и в этом случае должен произойти положительный результат. Сегодня эффекты типа Сагнака, вызванные вращением Земли, обычно включаются в GPS.