Mikä on gravimetri?

Gravimetri on erikoistunut kiihtyvyysanturi, joka on suunniteltu maapallon paikallisen painovoimakentän mittaamiseen. Peruskäsityksessä gravimetri on yksinkertaisesti erittäin kehittynyt johdannainen asteikon punnitsemiseen käytetystä asteikosta. Tällä tavalla gravimetrit toimivat samalla periaatteella kuin mikä tahansa muu kiihtyvyysmittari mittaamalla kiihtyvyyttä suhteessa staattiseen perustaa, mutta ne on suunniteltu olemaan paljon herkempiä kuin tyypillinen kiihtyvyysmittari, jotta voidaan mitata mahdollisia pieniä muutoksia maapallon painovoiman sisällä johtuen planeetan muodosta tai paikallisista geologisista ominaisuuksista.

Toisin kuin muut kiihtyvyysmittarit, jotka näyttävät mittauksia tavallisissa kiihtyvyysyksiköissä, gravimetri lukee yksiköissä, joita kutsutaan galsiksi. Gal määritellään 1 senttimetri sekunnissa neliössä. Maan painovoiman mitta sen pinnalla vaihtelee välillä 976 – 983 gals. Vuorista ja muista vaihtelevan tiheyden maasto -ominaisuuksista johtuvat vaihtelut vaihtelevat tyypillisesti kymmenistä satoihin milligalleihin.

Yleensä gravimetrejä käytetään öljyn ja mineraalien louhinnassa sekä erilaisissa geofysikaalisissa tutkimuksissa, mukaan lukien seismologia. Gravimetrejä on kahta eri tyyppiä: absoluuttinen ja suhteellinen. Vaikka absoluuttinen gravimetri mittaa paikallisen painovoiman galsissa absoluuttisena yksikönä, suhteelliset painovoima -anturit vertaavat painovoimaa yhdessä paikassa toiseen, ja ne on kalibroitava tunnetussa paikassa kahden paikan välisen suhteen aikaansaamiseksi. Suhteellisen gravimetrin kalibrointiin käytetään yleensä absoluuttista painemittaria, ja se toimii mittaamalla massan kiihtyvyyttä tyhjiössä sijaitsevassa vapaassa pudotuksessa. Sekä absoluuttisia että suhteellisia gravimetrejä on saatavana kokoja, jotka mahdollistavat kenttätyön.

Yleinen suhteellinen gravimetri koostuu tyypillisesti jousiin kiinnitetystä painosta. Se mittaa painon venyvyyden painon voimakkuutena. Parhaat tällä tavalla rakennetut suhteelliset gravimetrit ovat tarkkoja suunnilleen 1 mikrogalin sisällä.

Tällä hetkellä tarkimmat suhteelliset gravimetrit kuitenkin toimivat suspendoimalla pieni pallo vakaaseen magneettikenttään, jolloin palloa keskeyttävän magneettikentän luomiseen tarvittava energia on verrannollinen maapallon painovoimaan. Nämä laitteet tunnetaan suprajohtavina gravimetreinä. Tällaisessa gravimetrissä pallo itse on valmistettu suprajohtavasta niobiumpallosta, joka jäähdytetään nestemäisellä heliumilla, mikä tekee siitä magneettisen vastenmielisen. Nämä laitteet pystyvät mittaamaan painovoiman alas nanogaliin, joka on miljardi tuhannesosa maapallon painovoimasta.