Co je to gradiometr?
Gradiometr měří rychlost změny, ke které dochází ve známé veličině, která může zahrnovat cokoli od teploty po tlak do magnetického nebo gravimetrického pole. Gradiometry mají četné, široce rozšířené aplikace ve vědě. Používají se ve všem, od archeologie až po mapování zemského povrchu a klimatu.
Gravitační gradiometr lze použít k měření hustoty vrstev země pod povrchem pro průzkum ropy a minerálů. Miniaturizované verze z nich se vyvíjejí k detekci podpovrchových oceánů, jako může mít například Saturnův měsíc Enceladus. Rádiové gradiometry byly umístěny na bezpilotních vzdušných dopravních prostředcích (UAV), které americká armáda používá k detekci vodivých drátů improvizovaných výbušných zařízení (IED) pod silnicemi v Iráku, a používají se také k detekci tunelů pod zemí přes Mexiko-USA. hranice, které používají pašeráci drog. Protože gradiometr je také druh inklinometru, lze je také použít k měření úhlů vzhledem k obzoru pro konstrukční a geodetické vybavení, letové dráhy letadel a běžecké sportovní cyklisty.
Gravitační gradiometrie má různé úrovně sofistikovanosti pro měření různých os zrychlení, což závisí na tom, kolik nezávislých měřících gradiometrů nebo akcelerometrů je začleněno do zařízení. Všechny gradiometry však berou vytvořená data a porovnávají je se standardní kvantitou, aby určily rychlost změny nebo sklon gradientu, který existuje. Gravitační gradiometrová technologie se již používá ve vesmíru v gravitačním poli a v oceánu Circulation Explorer (GOCE) v ustáleném stavu, který Evropská kosmická agentura (ESA) vypustila v roce 2009 na nízkou oběžnou dráhu Země.
Plavidlo GOCE obíhá ve vnější atmosféře ve výšce 260 kilometrů, aby zvýšilo rozlišení gradiometrů na palubě, kde studuje chování oceánských proudů a sopečnou aktivitu. Od roku 2009 vědci z University of Twente v Nizozemsku navrhují miniaturní verzi gradiometru založenou na podobných principech, která by vážila pouhých 35 uncí (jeden kilogram) a mohla být přidána do kosmických sond zaslaných k prozkoumání sluneční soustavy. Dvě pružiny zatížené pružinami zavěšené pružinami by změřily srovnatelné změny v gravitačním tahu na pikometrové měřítko nebo jednu biliontu metru. Tyto gradiometry by mohly vyřešit podpovrchové měsíční objekty o průměru nebo menší o průměru 200 kilometrů.
Radiofrekvenční gradiometry, původně používané v těžebním průmyslu jako ruční jednotky, byly v roce 2004 upraveny tak, aby létaly na UAV letadlech asi 200 stop (61 metrů) nad zemí. Vysílají rádiovou vlnu a detekují odrazy zpětné vlny, které se mění přítomností kovových vodičů pod povrchem nebo dutými strukturami. Původní rádiová vlna je detektory odfiltrována jako druh šumu, což umožňuje vidět mnohem slabší variace ve vlně v důsledku gradientních rozdílů v podzemí. Vláda USA pokračovala v sponzorování používání a vývoje takových systémů rádiových gradiometrů probíhajícími terénními testy od roku 2007 a 2008.
Jiný typ gradiometer je magnetický gradiometer použitý v archeologii a příbuzných oborech. Ukazuje schopnost nebýt ovlivněna výkyvy v magnetickém poli Země způsobenými magnetickými bouřemi a používá se k lokalizaci velmi malých anomálií poblíž povrchu, které by mohly naznačovat fosílie nebo jiná ložiska starověkých civilizací. Konstrukce fluxgate gradiometrů a cesiových parních senzorů se používají společně k měření magnetického pole, které Země propůjčuje podzemním stěnám, vypáleným zbytkům objektů atd. V průběhu času. Tyto hodnoty jsou pak porovnány s magnetickým polem Země na pozadí, aby se lokalizovaly archeologické prvky v mělkých hloubkách.