Hva er en gradiometer?
Et gradiometer måler endringshastigheten som skjer i en kjent mengde, som kan involvere alt fra temperatur til trykk til et magnetisk eller gravimetrisk felt. Gradiometre har mange, utbredte anvendelser innen vitenskap. De brukes i alt fra arkeologi til kartlegging av jordens overflate og klima.
Et gravitasjonsgradiometer kan brukes til å måle tettheten av jordlag under overflaten for petroleums- og mineralutforskning. Miniaturiserte versjoner av dem blir utviklet for å oppdage hav under overflaten, slik som Saturns måne Enceladus kan ha. Radiogradiometre er satt på ubemannede luftfartøyer (UAV) som det amerikanske militæret bruker for å oppdage ledende ledninger av improviserte eksplosjonsanordninger (IEDs) under veibaner i Irak, og de er også ansatt for å oppdage tunneler under jorden over Mexico-til-USA grensen som narkotikasmuglere bruker. Siden et gradiometer også er en type skråningsmåler, kan de også brukes til å måle vinkler i forhold til horisonten for konstruksjons- og kartleggingsutstyr, flystier og langrennssyklist.
Gravitasjonsgradiometri har varierende nivåer av raffinement for å måle forskjellige akselerasjonsakser, noe som avhenger av hvor mange uavhengige målegradiometer eller akselerometerenheter som er integrert i en enhet. Alle gradiometre tar imidlertid dataene som er produsert og sammenligner dem med en standard mengde for å bestemme endringshastigheten eller gradienthellingen som finnes. Gravity gradiometerteknologi er allerede i bruk i verdensrommet i Gravity-feltet og steady state Ocean Circulation Explorer (GOCE), som ble lansert av European Space Agency (ESA) til bane i jorda i 2009.
GOCE håndverket går i bane i den ytre atmosfæren i en høyde av 260 kilometer (260 kilometer) for å øke oppløsningen av gradiometrene om bord, hvor den studerer oppførselen til havstrømmer og vulkansk aktivitet. Fra og med 2009 designer forskere ved University of Twente i Nederland en miniatyrversjon av gradiometer basert på lignende prinsipper, som ville veie bare 35 gram (en kilo) og kan legges til romprober som ble sendt for å utforske solsystemet. To fjærbelastede masser hengende av fjærer ville måle sammenlignbare variasjoner i gravitasjonstrekk til picometerskala, eller en billion billion. Disse gradiometrene kunne løse månen under jordoverflaten 200 miles (200 kilometer) i diameter eller mindre.
Radiobølgegradiometre, opprinnelig brukt i gruveindustrien som håndholdte enheter, ble i 2004 tilpasset til å fly på UAV-fly rundt 61 meter over bakken. De sender en radiobølge og oppdager refleksjoner av bølgebakken som endres av tilstedeværelsen av metallledere under overflaten eller hule strukturer. Den originale radiobølgen er filtrert ut som en slags støy av detektorene, noe som gjør det mulig å se de mye svakere variasjonene i bølgen på grunn av gradientforskjeller under jorden. Den amerikanske regjeringen har fortsatt å sponsere bruken og utviklingen av slike radiogradiometersystemer med pågående feltforsøk fra 2007 og 2008.
En annen type gradiometer er magnetisk gradiometer brukt i arkeologi og relaterte felt. Den viser en evne til ikke å bli påvirket av svingninger i jordas magnetfelt forårsaket av magnetiske stormer, og brukes til å lokalisere veldig små avvik nær overflaten som kan indikere fossiler eller andre avsetninger fra gamle sivilisasjoner. Konstruksjonen av fluxgate gradiometer og cesiumdampføler brukes sammen for å måle magnetfeltet som jorden gir til nedgravde vegger, fyrte rester av gjenstander og så videre over tid. Disse målingene blir deretter sammenlignet med jordas bakgrunnsmagnetiske felt for å lokalisere arkeologiske trekk på grunne dyp.