Kas ir inerciālā telpa?

Viena inerciālā rāmja īpašība ir tāda, ka tā objektu uzvedība nav pakļauta spēkiem, kas ir ārpus šī atskaites sistēmas. Ņūtona fizikā fiksētās zvaigznes tika uzskatītas par inerciālu atskaites sistēmu; tagad ir zināms, ka zvaigznes nav fiksētas, bet tām ir sava relatīvā kustība galaktikās, tāpat kā galaktikas lielākās grupu struktūrās. Zvaigžņu izmantošana tā, it kā to relatīvā kustība noteiktu inerciālo telpu, rada nelielu kļūdu.

Rotējošais žiroskops bez rotācijas paātrinājuma saglabās savu orientāciju uz inerciālo telpu; ja tas griežas nemainīgā ātrumā, tas turpinās rādīt tajā pašā virzienā attiecībā pret fiksētajām zvaigznēm. Var izmērīt kustības izmaiņas attiecībā pret žiroskopa orientāciju un izmantot datus, lai aprēķinātu ātrumu un pozīciju. Tas ir inerciālās navigācijas sistēmas (INS) pamatā, kas nosaka transportlīdzekļa ātrumu un atrašanās vietu tikai no atsauces uz pozīciju inerciālajā telpā.

INS parasti sastāv no kustības sensoriem, piemēram, žiroskopiem un akselerometriem, un datora. Sistēmai tiek piešķirts tās sākotnējais ātrums un atrašanās vieta, pēc tam no sensora datiem reāllaikā aprēķina turpmāko pozīciju un ātrumu. Lineārā un leņķiskā paātrinājuma izmaiņas mēra, ņemot vērā žiroskopa izlīdzinājumu ar inerciālo telpu. Pārsniedzot sākotnējos nosacījumus, INS ir pilnībā autonoms un nav pakļauts iestrēgumiem vai citiem traucējumiem.

Mērījumos un aprēķinos uzkrātā kļūda mēdz padarīt INS mazāk precīzu ilgākā laika posmā. Šo trūkumu ir nedaudz kompensējušas sarežģītākas ierīces, piemēram, optisko šķiedru žiroskops, kas balstās uz Sagnac efektu. Šāda veida ierīcēs pretēji rotējoši lāzeri rada traucējumu modeli, pēc kura var aprēķināt leņķiskā ātruma izmaiņas attiecībā pret pozīciju inerciālajā telpā.

Uz kuģiem žirokompasu izmanto, lai norādītu uz ģeogrāfisko ziemeļpolu. Ierīce izmanto žiroskopa īpašības, lai saglabātu fiksētu orientāciju uz inerciālo telpu, un svārstu, lai to saskaņotu ar Zemes rotācijas asi. Kamēr žiroskopa rotors ir paralēls Zemes asij, Zemes rotācijas dēļ nav griezes momenta vai leņķiskās pretestības. Neatbilstība ir paškoriģējoša no spēkiem, kas rodas planētas rotācijas dēļ.