O que é um gradiômetro?
Um gradiômetro mede a taxa de mudança que ocorre em uma quantidade conhecida, que pode envolver desde temperatura até pressão, até um campo magnético ou gravimétrico. Os gradiômetros têm inúmeras aplicações na ciência. Eles são usados em tudo, desde arqueologia até o mapeamento da superfície e do clima da Terra.
Um gradiômetro de gravidade pode ser usado para medir a densidade de camadas de terra abaixo da superfície para exploração de petróleo e minerais. Versões miniaturizadas estão sendo desenvolvidas para detectar oceanos subterrâneos, como a lua de Saturno Enceladus pode ter. Os gradiômetros de rádio foram colocados em veículos aéreos não tripulados (UAVs) que as forças armadas dos EUA usam para detectar os fios condutores de dispositivos explosivos improvisados (IEDs) sob estradas no Iraque e também são empregados para detectar túneis subterrâneos do México para os EUA fronteira que os traficantes de drogas usam. Como um gradiômetro também é um tipo de inclinômetro, ele também pode ser usado para medir ângulos em relação ao horizonte de equipamentos de construção e levantamento, trajetórias de voo de aeronaves e ciclistas esportivos de cross-country.
A gradiometria gravitacional tem níveis variados de sofisticação para medir diferentes eixos de aceleração, o que depende de quantas unidades independentes de gradiômetro ou acelerômetro de medição são incorporadas a um dispositivo. Todos os gradiômetros, no entanto, pegam os dados produzidos e os comparam com uma quantidade padrão para determinar a taxa de mudança ou inclinação do gradiente que existe. A tecnologia do gradiômetro de gravidade já está em uso no espaço no campo Gravity e no Ocean Circulation Explorer (GOCE), lançado pela Agência Espacial Europeia (ESA) em órbita baixa da Terra em 2009.
A nave GOCE orbita na atmosfera externa a uma altura de 162 milhas (260 quilômetros) para aumentar a resolução dos gradiômetros a bordo, onde estuda o comportamento das correntes oceânicas e da atividade vulcânica. A partir de 2009, pesquisadores da Universidade de Twente, na Holanda, estão projetando uma versão em miniatura do gradiômetro com base em princípios semelhantes, que pesariam apenas 35 onças (um quilograma) e poderiam ser adicionados às sondas espaciais enviadas para explorar o sistema solar. Duas massas de mola suspensas por molas medem variações comparáveis na atração gravitacional à escala do picômetro, ou um trilionésimo de metro. Esses gradiômetros podem resolver as características da lua abaixo da superfície, com 200 quilômetros de diâmetro ou menos.
Os gradiômetros de ondas de rádio, originalmente usados na indústria de mineração como unidades portáteis, foram adaptados em 2004 para voar em aeronaves UAV a cerca de 200 pés (61 metros) acima do solo. Eles transmitem uma onda de rádio e detectam reflexos da onda alterados pela presença de condutores de metal sob a superfície ou estruturas ocas. A onda de rádio original é filtrada como um tipo de ruído pelos detectores, o que torna possível observar variações muito mais fracas na onda devido a diferenças de gradiente no subsolo. O governo dos EUA continuou a patrocinar o uso e desenvolvimento de tais sistemas de radiômetros com testes em campo em andamento em 2007 e 2008.
Outro tipo de gradiômetro é o gradiômetro magnético usado na arqueologia e campos relacionados. Ele demonstra uma capacidade de não ser afetado por flutuações no campo magnético da Terra causadas por tempestades magnéticas e é usado para localizar anomalias muito pequenas perto da superfície, o que pode indicar fósseis ou outros depósitos de civilizações antigas. Os designs do gradiômetro fluxgate e do sensor de vapor de césio são usados juntos para medir o campo magnético que a Terra transmite às paredes enterradas, restos de objetos disparados e assim por diante ao longo do tempo. Essas leituras são então comparadas com o campo magnético de fundo da Terra para localizar características arqueológicas em profundidades rasas.