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地球拖曳着时空——如今测到 0.2%

2026 年 7 月 8 日,一个团队在《自然》上发表了迄今最精确的地球参系拖曳测量:对 LARES-2 与 LAGEOS 卫星的激光测距结果与爱因斯坦的预言相符,误差约 0.2%。

地球拖曳着时空——如今测到 0.2%
图片: Johnstone (Wikipedia). CC BY-SA 3.0, 通过维基共享资源 (来源)

广义相对论预言,旋转的质量不仅会弯曲时空,还会在旋转时带动时空一同扭转。这就是 1918 年提出的兰瑟—蒂林效应,即参系拖曳。在黑洞周围它十分剧烈;而在像地球这样轻、自转又慢的行星周围,它极其微弱,只会表现为卫星轨道面极为缓慢的漂移。

2026 年 7 月 8 日,一支由 Ignazio Ciufolini 领导的团队在《自然》上发表了迄今对这一地球效应最精确的测量。核心是 LARES-2:一个重近 295 公斤、直径略超 40 厘米的实心金属球体,表面嵌有 303 个角锥反射器,于 2022 年 7 月由意大利航天局送入轨道;地面站向它发射激光脉冲,可将其位置确定到约一毫米。由于地球的赤道隆起对轨道的扰动远远大于相对论效应,LARES-2 与 NASA 于 1976 年发射的 LAGEOS 卫星采用互补轨道配合工作:两者轨道倾角之和约为 180 度,使经典扰动在两个轨道面之间相互抵消,而相对论信号则相互叠加。基于 2022 年 7 月至 2025 年 6 月约 20 万次激光测量,并扣除月球与太阳的潮汐影响后,两轨道面的合成漂移约为每年 61.3 毫角秒——正是爱因斯坦的预言值,而不确定度从几个百分点降至约 0.2%,比先前在太阳系内的检验约严格一个数量级。这使得陈—西蒙斯引力等广义相对论的替代理论可回旋的余地明显变小。

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