Hvad er et gradiometer?
Et gradiometer måler den ændringshastighed, der sker i en kendt mængde, som kan involvere alt fra temperatur til tryk til et magnetisk eller gravimetrisk felt. Gradiometre har adskillige, udbredte anvendelser inden for videnskab. De bruges i alt fra arkæologi til kortlægning af jordoverfladen og klimaet.
Et gravitationsgradiometer kan bruges til at måle tætheden af jordlag under overfladen til efterforskning af olie og mineraler. Miniaturiserede versioner af dem udvikles til at registrere havoverflader, såsom Saturns måne Enceladus kan have. Der er anbragt radiogradiometre på ubemandede luftfartøjer (UAV'er), som det amerikanske militær bruger til at opdage ledende ledninger af improviserede eksplosionsanordninger (IED'er) under vejbaner i Irak, og de er også ansat til at detektere tunneler under jorden over Mexico-til-USA grænse, som narkotikasmuglere bruger. Da et gradiometer også er en type hældningsmåler, kan de også bruges til at måle vinkler i forhold til horisonten for konstruktions- og landmålerudstyr, flyets stier og langrendssportcyklister.
Gravitationsgradiometri har forskellige niveauer af raffinement til at måle forskellige akselerationsakser, hvilket afhænger af hvor mange uafhængige målegradiometer eller accelerometerenheder, der er indbygget i en enhed. Alle gradiometre tager imidlertid de producerede data og sammenligner dem med en standardmængde for at bestemme den ændringshastighed eller gradienthældning, der findes. Gravity gradiometerteknologi er allerede i brug i rummet i tyngdekraftsfeltet og Ocean State Circulation Explorer (GOCE) med stabil tilstand, som blev lanceret af Det Europæiske Rumagentur (ESA) til en jordbunden bane i 2009.
GOCE håndværket kredser i den ydre atmosfære i en højde af 260 km (260 kilometer) for at øge opløsningen af gradiometrene om bord, hvor den studerer opførslen af havstrømme og vulkanaktivitet. Fra og med 2009 designer forskere ved Universitetet i Twente i Holland en miniatyrversion af gradiometer baseret på lignende principper, som ville veje kun 35 ounce (et kilogram) og kunne føjes til rumsonder, der sendes for at udforske solsystemet. To fjederbelastede masser, der er ophængt med fjedre, ville måle sammenlignelige variationer i tyngdekraften til picometerskalaen, eller en billion billion. Disse gradiometre kunne opløse månefunktioner under jorden 124 miles (200 kilometer) i diameter eller mindre.
Radiobølgegradiometre, oprindeligt brugt i minedriften som håndholdte enheder, blev i 2004 tilpasset til at flyve på UAV-fly omkring 61 fod (61 meter) over jorden. De udsender en radiobølge og detekterer refleksioner af bølgebagten, der ændres af tilstedeværelsen af metalledere under overfladen eller hule strukturer. Den originale radiobølge filtreres ud som en slags støj af detektorerne, hvilket gør det muligt at se de meget svagere variationer i bølgen på grund af gradientforskelle under jorden. Den amerikanske regering har fortsat sponsoreret brugen og udviklingen af sådanne radiogradiometersystemer med igangværende feltforsøg fra 2007 og 2008.
En anden type gradiometer er det magnetiske gradiometer, der bruges i arkæologi og beslægtede felter. Det demonstrerer en evne til ikke at blive påvirket af udsving i jordens magnetfelt forårsaget af magnetiske storme og bruges til at lokalisere meget små afvigelser nær overfladen, hvilket kan indikere fossiler eller andre aflejringer fra gamle civilisationer. Konstruktionen af fluxgate gradiometer og cesiumdampsensor bruges sammen til at måle det magnetiske felt, Jorden overfører til nedgravede vægge, fyrede rester af genstande og så videre over tid. Disse målinger sammenlignes derefter med Jordens baggrundsmagnetiske felt for at lokalisere arkæologiske træk i lave dybder.